Исследование процессов образования оксидов азота при сгорании топлив в перспективных дизелях

• Автор: Гиринович, Михаил Петрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований

1.1 Токсичные компоненты отработавших газов дизелей

1.2 Нормирование выбросов вредных веществ дизелей

1.3 Методы снижения токсичности дизелей

1.4 Механизмы образования оксидов азота

1.5 Методы расчета образования N0 в дизелях

1.6 Цель и задачи исследования

ф ГЛАВА 2. Разработка математической модели расчета образования

N0 в дизеле

2.1 Исследование механизмов образования N0

2.1.1 Методика проведения численных экспериментов
2.1.2 Результаты расчетов
2.2 Построение детального кинетического механизма, описывающего образование «быстрых» N0 при сгорании сложных углеводородных топлив
2.2.1 Детальный кинетический механизм образования N0
® при сгорании дизельного топлива
2.2.2 Детальный кинетический механизм образования N0
при сгорании диметилового эфира
2.3 Математическая модель процесса сгорания
и образования N0 в дизеле
2.4 Проверка адекватности математической модели и
ф анализ полученных результатов
2.5 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. Экспериментальное оборудование, методика обработки экспериментальных данных и анализ погрешностей измерений
3.1 Испытательный стенд и его метрологическое обеспечение
3.2 Методика обработки экспериментальных данных
^ 3.3 Анализ факторов эксперимента, влияющих на точность
расчетов N0 по двухзонной математической модели
3.4 Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. Оценка роли «быстрых» N0 в образовании оксидов азота для перспективных рабочих процессов дизелей
4.1 Образование N0 при использовании альтернативных топлив
4.1.1 Сопоставление показателей сгорания дизельного топлива, ф диметилового эфира и метана, влияющих на
образование N0
4.1.2 Параметры рабочего процесса и образование N0 при использовании дизельного топлива, диметилового эфира и метана
4.2 Образование N0 при сгорании обедненной гомогенной топливовоздушной смеси
4.3 Выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СОКРАЩЕНИЯ:
ВВ - вредные вещества;
ВМТ - верхняя мертвая точка;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
ДКМ - детальный кинетический механизм;
ДМЭ - диметиловый эфир;
ДТ - дизельное топливо;
ДЧ - дисперсные частицы;
КС - камера сгорания;
ОГ - отработавшие газы; пкв - поворот коленчатого вала;
ТНВД - топливный насос высокого давления;
ELR - испытательный цикл для оценки дымности отработавших газов; ESC - испытательный цикл со стационарными режимами;.
ЕТС - испытательный цикл с переменными режимами;
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:
А; - показатель относительной агрессивности i-ro вещества, усл.т/т;
CVm - мольная изохорная теплоемкость газа, кДж/кмольК;
eNo _ удельный выброс оксида азота, г/кВтч;
ge - удельный эффективный расход топлива, г/кВтч;
Мпс - количество продуктов сгорания, кмоль;
ДМПс - количество продуктов сгорания, образовавшихся на участке
расчета, кмоль;
п - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин”1;
Ne - эффективная мощность, кВт.
Рдис ~ потери тепла вследствие диссоциации и неполного сгорания, кДж;
R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кг-К);
при аг>1 и Т<2500 К, причем его значимость увеличивается с ростом аг и уменьшением Т. Пример расчета представлен на рис. 2.4 (осг=1,2, Т=2400 К, Р=10 МПа).
N0, ррш
т, с
Рис. 2.4. Сопоставление результатов расчетов при Р=10 МПа:
- схема 1 (ДКМ);
■ - схема 2 («термический» механизм);
♦ схема 2 с добавлением механизма «Ы20».
На рисунке хорошо видно, что в отличие от «быстрого» механизма, действие механизма «Ы20» начинает проявляться значительно позже (т»10 мкс), из чего можно сделать вывод об отсутствии прямой связи между процессом горения и образованием N0 по этому механизму.
По результатам сделанного анализа можно заключить, что при проведении расчетов N0 по кинетической схеме 1 (ДКМ) в условиях, характерных для КС дизеля:
- образование N0 по «быстрому» механизму происходит на достаточно коротком участке времени т<1СН-50 мкс (фяаО,3 °пкв при п=1000 мин'1);