Анализ и расчет свойств диметилового эфира и улучшение экологических показателей дизеля путем адаптации топливной аппаратуры

• Автор: Рыжкин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Принятые обозначения и сокращения

Введение

ГЛАВА 1. ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ альтернативных топлив, используемых в дизелях

1.2. Физико-химические свойства диметилового эфира (ДМЭ

1.3. Сравнительные исследования экологических показателей дизелей при работе на дизельном топливе и ДМЭ

1.4. Анализ современных методов и новых технологий производства

диметилового эфира

Выводы по главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА

2.1. Состояние изучения свойств диметилового эфира
2.2. Расчет термодинамических свойств диметилового эфира
2.2.1. Свойства диметилового эфира в состоянии насыщения
2.2.2. Свойства диметилового эфира в паровой (газовой) фазе
2.3. Использование метода термодинамического подобия для расчета свойств диметилового эфира
2.3.1. Исходные положения
2.3.2. Скрытая теплота парообразования
2.3.3. Динамическая вязкость паров
2.3.4. Поверхностное натяжение
2.4. Анализ свойств диметилового эфира
Выводы по главе
ГЛАВА 3. УТОЧНЕНИЕ МЕТОДА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ И ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Описание экспериментальной установки для определения доли газовой фазы в диметиловом эфире (ДМЭ)

3.2. Методика определения газовой фазы в ДМЭ путем регистрации и расчета
скорости звука
3.3. Результаты измерения скорости звука и расчета доли газовой фазы
3.4. Уточнение метода гидродинамического расчета ТА, учитывающего двухфазное состояние ДМЭ (исследовательского метода)
3.5. Результаты расчетных исследований ТА по дополненному исследовательскому методу расчета ТА
3.5.1. Анализ влияния объемного содержания газовой фазы на параметры впрыскивания
3.5.2. Расчетная оптимизация топливной аппаратуры дизеля 2410,5/12
Выводы по главе
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ДИЗЕЛЯ Д-120 СО ШТАТНОЙ И ОПТИМИЗИРОВАННОЙ ТА НА ДМЭ И ДТ
4.1. Экспериментальная установка для проведения моторных испытаний
4.2. Система топливоподачи ДМЭ и ДТ
4.3. Анализ результатов, полученных в процессе моторных испытаний со штатной
и оптимизированной ТА
Выводы по главе
Выводы
Список литературы
Приложение

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ГФ - газовая фаза;
ДМЭ - диметиловый эфир;
ДТ - дизельное топливо;
ЛВД - линия высокого давления ТС;
ЛНД - линия низкого давления ТС;
ПБА — пропан-бутан автомобильный;
ПГ - природный газ;
СНГ - сжиженный нефтяной газ;
ТА — топливная аппаратура;
ТНВД-топливный насос высокого давления;
ТС — топливная система;
УОВ — угол опережения впрыскивания;
ЦЧ — цетановое число.
КС - камера сгорания
К-К - Клапейрона - Клаузиуса
МТБЭ - метилтретбутиловый эфир
НУ - нафтеновые углеводороды
ОТ - отработавшие газы
04 - октановое число
ПЗВ - период задержки воспламенения
ПКВ - поворот коленчатого вала

• качественное регулирование мощности и возможность, длительной работы на режимах холостого хода.
4. Снижение затрат на производство дизелей при переходе на ДМЭ: возможно использование топливной аппаратуры с низким давлением
впрыскивания топлива (20-30 МПа);
могут возвратиться в массовую эксплуатацию безнаддувные двигатели, которые исчезают с рынков сбыта из-за невозможности выполнения на них жестких требований по токсичности отработавших газов.
ключевыми свойствами, которые сделали ДМЭ таким привлекательным для двигателей с воспламенением от сжатия являются: сочетания цетанового числа>55 с низкой температурой испарения — 25 °С, что обеспечивает быстрое формирование смеси; уменьшение задержки воспламенения;
превосходный холодный пуск (при -24°С без дополнительных средств);
35% кислорода по массе и отсутствие связей углерод-углерод обеспечивают бездымное сгорание;
высокую надежность работы каталитического нейтрализатора.
5. Благоприятные технические и экономические предпосылки для применения ДМЭ в дизельных двигателях, а также широкая сырьевая база позволяют считать ДМЭ хорошей альтернативой дизельному топливу. Проведенные опытные работы с ДМЭ показали возможное его использование на всех видах автотранспортных средств: от легковых автомобилей до тяжелых грузовиков.
6. Проведен анализ современного производства диметилового эфира за рубежом. Промышленным способом получения является метод дегидратации метанола, поэтому цена ДМЭ в значительной степени зависит от стоимости метанола и не может конкурировать с дизельным топливом.