Снижение дымности отработавших газов тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа

• Автор: Вылегжанин, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 204 с. : ил

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Социально - экологические аспекты влияния автотракторных двигателей на окружающую среду

1.2. Существующие типы газодизелей

1.3. Физико-химические основы образования сажи в дизелях

1.3.1. Физико-химические свойства частиц сажи

1.3.2. Теории образования твердой сажистой фазы из углеводородов топлива

1.3.3. Физико-химический механизм выделения сажи в дизеле

1.4. Модели образования и выгорания сажи в цилиндре газодизеля

1.5. Задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ И ВЫГОРАНИЯ ЧАСТИЦ САЖИ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ 44 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА СПГ
2.1. Химизм процесса горения метана
2.2. Расчет геометрических параметров запальных факелов дизельного топлива
2.3. Расчет параметров смесеобразования запальной дозы дизельного топлива с метановоздушной смесью
2.4. Моделирование структуры топливного факела
2.5. Феноменология процессов образования и выгорания частиц сажи в цилиндре газодизеля
2.6. Математическое моделирование процесса образования сажи в цилиндре дизеля при работе на СПГ
3. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДИК В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
3.1. Методика стендовых исследований по улучшению эксплуатационных показателей тракторного дизеля 44 11,0/12,5 путем применения в качестве альтернативного топлива природного газа
3.2. Экспериментальные установки. Приборы и оборудование
3.2.1. Экспериментальные установки для проведения стендовых исследований. Приборы и оборудование
3.2.2. Особенности экспериментальных установок, приборов и оборудования для исследования применения природного газа в тракторном дизеле 44 11,0/12,5
3.3. Обработка результатов исследований. Ошибки измерений
4. УЛУЧШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ 44 11,0/12,5 ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТОПЛИВА 4Л. Влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12,5 при изменении установочного угла опережения впрыскивания топлива
4.2. Влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки
4.3. Влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от функции частоты вращения коленчатого вала
4.4. Влияние применения природного газа на токсичность и дымность отработавших газов
4.4.1. Влияние применения природного газа на показатели токсичности и дымности отработавших газов в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива
4.4.2. Влияние применения природного газа на показатели токсичности и дымности отработавших газов в зависимости от нагрузки
4.4.3. Влияние применения природного газа на показатели токсичности и дымности отработавших газов в зависимости от функции частоты вращения коленчатого вала двигателя
4.5. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5
4.5.1. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 на номинальном режиме работы
4.5.2. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 на режиме максимального крутящего момента
4.5.3. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочновочного угла опережения впрыскивания топлива
4.5.4. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки
4.5.5. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения
4.6. Математическое моделирование процесса образования сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на СПГ

5. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ТРАКТОРА МТЗ - 80 ДЛЯ РАБОТЫ НА СЖАТОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ
5.1. Разработка системы питания и регулирования для дизеля 44 11,0/12,5 трактора МТЗ - 80/82, для работы на сжатом природном
газе
5.2. Разработка и создание опытного образца трактора МТЗ
для работы на сжатом природном газе
6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА В ТРАКТОРНОМ ДИЗЕЛЕ 44 11,0/12,5
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

разования сажи. В работе [35] дано решение формальных кинетических уравнений образования зародышей, роста и коагуляции частиц и получены выражения для скорости и энергии активации этик процессов. Для расчета скоростей процесса образования зародышей, коагуляции, и поверхностного роста использована теория соударений. Л. П. Гилязетдинов один из первых обратил внимание на важность учета коагуляции частиц [35]. Благодаря коагуляции происходит значительное уменьшение общего числа частиц. Число начальных зародышей превышает число частиц примерно на два-три порядка. Скорость роста частиц по механизму коагуляции в начале процесса в несколько раз превышает скорость поверхностного роста, они становятся соизмеримыми лишь при 90 % расходе исходного сырья.
Расчеты показывают, что частицы сажи становятся «твердыми» уже на стадии превращения сырья 2...5 %. В процессе роста поверхностный слой сажи дегидрируется недостаточно. После прекращения роста для дегидрогенизации поверхностного слоя требуется время до 3 мс при температуре процесса! = 1700...1850 К [142].
В работе [142] на базе экспериментального исследования образования сажи из ряда ароматических углеводородов при их смешении с горячими продуктами сгорания с применением полученных уравнений найдены энергии активации. Для интервала температур 1500...2200 К энергия активации образования зародышей для бензола и толуола составляет 430 кДж/моль (130 ккал/моль), что близко к энергии отрыва водорода от бензольного кольца. Энергия активации процесса роста частиц из жидкого сырья для производства сажи составляет 105 кДж/моль (25 ккал/моль).
Модель В.Ф. Суворкина [141] представляет собой попытку учесть все известные физические особенности процесса сажеобразования. Весь процесс от момента достижения углеводородом температуры реакции до выделения сажи представляется состоящим из трех стадий: 1) образование радикалов-зародышей; 2) рост радикалов-зародышей и при достижении критического