Улучшение экологических и экономических показателей дизеля за счет изменения структуры водо-топливной эмульсии

• Автор: Али Махмуд Али Аттия
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Список принятых сокращений

Введение

1 Состояние проблемы

1.1. Токсичность дизелей

1.2.Снижение выбросов с ОГ дизелей

1.3.Влияния характеристик топлива на показатели дизелей

1.4.Подача воды в цилиндр дизеля

1.4. 1. Процессы смесеобразования и сгорания обводнённого топлива

1.4. 2. Поведение воды в эмульсии

1.4. 3. Факторы, влияющие на возникновение микровзрыва
1.4. 4. Воздействие ВТЭ на экологические показатели дизелей:
1.4. 5. Влияние наличия Воды на склонность к сажеобразованию
1.4. 6. Проблемы относительно применения эмульсии в двигателях:
1.4. 7. Практические водо-топливные эмульсии, продающиеся в мире
1.5.Эмульсия и мембранное эмульгирование
1.6.Постановки проблемы и конкретные задачи исследования
2 Аналитическое исследование
2.1 Анализ работы и качества мембранного эмульгирования
2.2 Предпосылка расчётного химического равновесия
2.3 Физико-химические свойства ВТЭ
2.3.1 Физические свойства эмульсии
2.3.2 Вязкость эмульсии
2.3.3 Теплотворность
2.4 Моделирование расширения одиночной капели ВТЭ
2.4.1 Предпосылка вскипания и зародышеобразования
2.4.2 Моделирование испарения одиночной капели ВТЭ
Выводы по главе

3 Приготовление водотопливной эмульсии
3.1 Выбор эмульгатора для приготовления водо-топливной эмульсии
3.2 Экспериментальный стенд и использованные средства измерения
3.3 Методика приготовления ВТЭ
3.4 Влияния содержания воды в эмульсии на вязкость ВТЭ
3.5 Затраты энергии на эмульгирование
Выводы по главе
4 Безмоторные и моторные испытания ВТЭ
4.1 Измерение максимальной высоты некоптящего пламени ВТЭ
4.2 Предварительная оценка работы дизеля на ВТЭ
4.2.1 Влияние ВТЭ на мощностные показатели дизеля
4.2.2 Воздействие ВТЭ на экологические показатели дизеля
4.3 Работы дизеля на ВТЭ с заранее заданной структурой
4.4 Анализ дисперсных частиц (РМ)
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложения
I. Технические характеристики приборов
1) A VL DiCom Г азоанализатор
2) AVL Дымомер 415S
3) Тринокулярный микроскоп Микромеда 3 вар
4) Видеоокуляр DCM-510 SCOPE
5) Динамическое рассеяние света Horiba LB
6) Вискозиметр капиллярный стеклённый ВПЖ
7) Ротаметр РМ-0,025 ЖУЗ
II. Расчёт процесса горения ВТЭ
Акт об использовании результатов работы в ВлГУ
Акт об использовании результатов работы в ЗАО "Владисарт"

Список принятых сокращений
КПД: коэффициент полезного действия
ВВ: вредные вещества
ОГ: отработавшие газы
СОг: диоксид углерода
ДТ: дизельное топливо
ДВС: двигатель внутреннего сгорания
ВТЭ: Водо-топливная эмульсия
ПАВ: поверхностно-активное вещество (эмульгатор)
МВНП: максимальной высоты некоптящего пламени, мм
АР|т: трансмембранное давление, Па
П: поток дисперсной фазы, л/м2.ч
ГЛБ: Гидрофильно-липофюгаый баланс
ДД: дизельный двигатель
ЫОх: оксиды азота
РМ: дисперсные частицы, чнм
СО: оксид углерода
СпНт: суммарные углеводороды
ПАУ: полициклических ароматических углеводородов
БТ: биодизельное топливо
ЦЧ: цетановое число
КИВ: коэффициент избытка воздуха
ЛКИВ: локальный коэффициент избытка воздуха
КС: камера сгорания
АУ: ароматический углеводород
МАУ: моно-ароматический углеводород
бк: средний размер капель дисперсной фазы, мкм
Св: объёмная доля суспендированного вещества (воды)
С«: массовое содержание воды в эмульсии
р: плотность, кг/м3
у: межфазное натяжение, мН/м
а- коэффициент поверхностного натяжения, Дж/м2 или Н/м
р: кинематическая вязкость, кг/(м.с) или Па.с
ц: динамическая (абсолютная) вязкость, мм2/с
Подстрочные знаки:
с: относительно дисперсной среды
б: относительно дисперсной фазы
сг: критическая величина
в: свойство воды
т: свойство топлива
ВТЭ: свойство ВТЭ
0: начальная (или исходная) величина

центрации воды в эмульсии за счёт повышения вязкости и понижения температуры. В результате чего получается меньше эффективный микровзрыв, а распыление топлива снижается. Напротив, при высоких нагрузках, эффект температуры (улучшающей развитие микровзрыва) больше чем эффект вязкости (повышающей СО), в результате чего СО уменьшается (до 50%) с возрастанием содержания воды в эмульсии за счёт высокой температуры, улучшающей развитие микровзрыва. При переходе работы шестицилиндрового дизеля на ВТЭ наблюдалось возрастание выпускаемых выбросов СО и СпНт с увеличением содержания воды до 40% по объёму [68]. В результате другой работы обнаружено снижение СО при разных нагрузках с увеличением содержания воды (до 18% по объёму) по сравнению с безводным топливом [69].
Суммарные несгоревшие углеводороды (С„Нт). СпНт образуется либо при обеднённых условиях и высокой задержке воспламенения, либо при большом недостатке окислителя. Выброс С„Нт увеличивается с увеличением содержания воды в ВТЭ, но степень влияния различается в зависимости от режима работы двигателя [8]. Выявлено, что при малых и средних нагрузках СпНт быстро возрастает с содержанием воды, а при высоких нагрузках существенного влияния не отмечено [67].

п «о >

□Сажа ВМОх асо вине
фт втэ эд эдц А) при малой нагрузке (3 Бар СИЭД)
Б) при средней нагрузке (10 Бар СИЭД)
Рис. 1.18. Выбросы получены при применении испытанных видов топлива по сравнению с дизельным ТОПЛИВОМ [71
Результаты влияния ВТЭ на выбросы ВВ с ОТ зависят не только от режима работы двигателя, но и от самого двигателя [7, 70 - 72, 74]. Также выявлено,