Влияние добавок водорода на технико-экономические и экологические показатели газовых и дизельных двигателей

• Автор: Мисбахов, Ринат Шаукатович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание

Основные обозначения

Введение
Глава 1. Анализ эффекта влияния водорода на экологические и экономические характеристики ДВС

1.1 Перспективы применения водорода в ДВС

1.2 Образование нормируемых токсических веществ при сгорании топлива в поршневых ДВС с искровым зажиганием

1.2.1 Выбросы окиси углерода

1.2.2 Выбросы углеводородов

1.2.3 Образование и выбросы окислов азота

1.3 Методы снижения выбросов нормируемых токсичных компонентов

в отработавших газах автомобильных двигателей

1.3.1 Обзор методов снижения продуктов не полного сгорания СНиСО
1.3.2 Методы снижения выбросов окислов азота МЭх
1.4 Особенности применения водорода в ДВС
1.5 Антидетонационная стойкость углеводородного топлива с водородом в качестве катализатора горения
1.6 Анализ эффективности использования водорода в газовых и дизельных двигателях
Глава 2. Описание экспериментального стенда, анализ погрешностей измерения и обработки опытных данных, методики экспериментальных исследований
2.1 Описание конструкции испытательного стенда
2.2 Методика проведения и обработки результатов испытаний
2.3 Измерительное оборудование испытательного стенда
2.4 Оценка погрешностей измерений
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований влияния добавок водорода на экологические и экономические характеристики ДВС и их анализ
3.1 Экспериментальные исследования влияния добавок водорода на экологические и экономические характеристики газопоршневых двигателей
3.1.1 Результаты исследований при изменении состава топливовоздушной смеси
3.1.2 Результаты исследований при изменении нагрузки
3.1.3 Результаты исследований при изменении угла опережения зажигания
3.1.4 Оценка показателей токсичности двигателя при добавках водорода
3.2 Экспериментальные исследования влияния добавок водорода на экологические и экономические характеристики дизельных двигателей

3.2.1 Оценка влияния добавки водорода на мощностные и экономические показатели дизельного двигателя
3.2.1.1 Оценка влияния добавки водорода на мощностные показатели дизельного двигателя
3.2.1.2 Оценка влияния добавки водорода на экономические показатели дизельного двигателя
3.2.2 Оценка влияния добавки водорода на экологические показатели дизельного двигателя
3.2.2.1 Продукты неполного сгорания
3.2.2.2 Выбросы оксида азота >Юх
3.3 Сравнительный анализ методов совершенствования показателей двигателя и рекомендации по применению добавок водорода
3.4 Анализ экономической эффективности применения водородного топлива в автомобильном транспорте
Глава 4. Оценка экономических и экологических показателей
газопоршневых ДВС при их работе на смеси «природный газ-водород»
Основные выводы
Литература

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а — коэффициент избытка воздуха;
т]е - эффективный КПД двигателя внутреннего сгорания; <2г - количество подведённой с топливом теплоты, Вт От - массовый расход топлива, кг/ч;
Ни - низшая теплотворная способность топлива МДж/кг г, Т - температура, °С, К;
Дг, АТ - разность температур, °С, К; р — плотность, кг/м3;
N - эффективная мощность, кВт;
г]е — эффективный КПД двигателя внутреннего сгорания; Vи - рабочий объем двигателя в - степень сжатия
портных процессов в водород содержащих смесях. Точками и сплошной кривой показаны экспериментальные данные для лазерного зажигания. Светлые точки означают, что смесь загорелась, черные - процесс прекратился. Минимальные энергии зажигания при зажигании искрой [139] показаны штриховой линией. В обоих случаях зависимость минимальной энергии зажигания от процентного содержания водорода в его смеси с воздухом представляет И-образную кривую с минимумом в стехиометрических смесях и подъемом при переходе к бедным или богатым смесям. Для области возле нижнего и верхнего концентрационных пределов данные об энергии зажигания отсутствуют [119].
Низкое значение минимальной энергии зажигания позволяет обеспечить качественное регулирование и устойчивость процесса воспламенения смеси. Из данных работ [100, 119], видно, что задержка воспламенения водородновоздушных смесей слабо зависит от коэффициента избытка воздуха, но существенно зависит от температуры и давления смеси. Зависимость для периода задержки воспламенения в области температур свыше 1100 К удовлетворительно можно представить в виде:
2.Ю-8 8600
где, г, - задержка в секундах; Р - давление в МПа. При температурах 1500-2500 °К величина г,, колеблется в пределах 1-10 мкс.
Таким образом, проведенный анализ особенностей применения водорода в ДВС указывает на необходимость учета влияния повышенных температур, давления и значений коэффициента избытка воздуха на основные показатели и свойства водородного топлива.