Улучшение экологических характеристик судовых дизелей при работе на тяжелых топливах

• Автор: Шмаков, Василий Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЯЖЕЛЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ТОПЛИВ В СУДОВЫХ ДИЗЕЛЯХ.
1.1 Перспективы применения альтернативных дешевых низкокачественных топлив в судовых дизелях
1.2 Актуальность задачи улучшения экологических показателей при работе на тяжелых и синтетических топливах
1.3 Анализ основных направлений улучшения экологических характеристик дизеля при работе на низкокачественных топливах

1.4 Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего

исследования

2 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ПРИ ГОРЕНИИ КАПЕЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ТОПЛИВ. ВЫБОР И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ
2.1 Анализ состава твердых частиц и процесса их образования при работе на дистиллятном дизельном топливе
2.2 Особенности процесса образования твердых частиц при сгорании капель тяжелого топлива
2.3 Выбор и исследование способа предотвращения процесса образования твердых частиц
2.4 Основные результаты исследования. Выводы
3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАВИТАЦИИ В КАПЛЕ ТОПЛИВА.
3.1 Теоретические основы процесса кавитации
3.2 Математическая модель процесса кавитации в капле топлива
3.3 Численное исследование процесса внутрикапельной кавитации
3.4 Основные результаты исследования. Выводы. 73 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
ОПЫТНОГО СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ.
4.1 Выбор способа возбуждения газодинамических колебаний в камере сгорания. Организация рабочего процесса
4.2 Описание экспериментальной установки. Методика проведения испытаний. Анализ погрешностей измерения
4.3 Исследование рабочего процесса опытного судового дизеля при работе на различных топливах.
4.3.1 Работа опытного дизеля на дистиллятном топлив
4.3.2 Работа опытного дизеля на мазуте
4.4 Основные результаты. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложение А
Приложение Б

ВВЕДЕНИЕ
На судах морского и речного флота дизель является основным типом судовых энергетических установок, как главных, так и вспомогательных. На обозримую перспективу, по оценкам специалистов, такое доминирующее положение будет сохраняться [39].
Расходы на топливо на судне составляют более 60 % от всех эксплуатационных затрат. Следовательно, конкурентоспособность транспортных перевозок в значительной степени' определяется количеством' и стоимостью используемого топлива.
Цены на низкокачественные тяжелые топлива значительно ниже цены дизельных дистиллятных топлив. Это открывает перспективы для широкого использования дешевых низкокачественных тяжелых топлив на морском и речном флоте в России и за рубежом.
Тяжелые топлива отличаются от дистиллятных повышенным содержанием высокомолекулярных соединений. Опыт эксплуатации судовых дизелей'показал, что утяжелением фракционного состава топлива значительно ухудшаются их экологические, энергетические и ресурсные показатели.
Основной причиной ухудшения рабочих характеристик является неполнота и несвоевременность процесса сгорания. Особенно отчетливо это проявляется при повышении частоты вращения коленчатого вала.
Ежегодный прирост парка поршневых двигателей и их удельной мощности усиливает их отрицательное воздействие на окружающую среду.
В результате сжигания моторных топлив, только в России, в атмосферу выбрасывается более 10 млн. тонн загрязняющих веществ [70]. На двигатели судового, тепловозного и промышленного применения приходится около 11 % глобальных выбросов. Перевод судовых дизелей на тяжелые топлива будет усугублять сложившуюся ситуацию.
В последнее время в мировом двигателестроении наметилась устойчивая

- растущим дефицитом и стоимостью дистилятных дизельных топлив;
- истощением запасов легких сортов нефти и повышением стоимости переработки тяжелого нефтяного сырья;
-возможностью получения дополнительной прибыли от разницы в цене дистилятных и тяжелых моторных топлив.
2. За рубежом подавляющее большинство судовых и стационарных дизелей работают на тяжелых топливах. В ближайшей перспективе там планируется использование тяжелых топлив вязкостью до-730 сСт при 50°С в мало и среднеоборотных дизелях и вязкостью 380 сСт при 50°С в высокооборотных.
3. Отечественные моторные топлива утяжеленного фракционного состава марок ДТ, ДМ, мазуты Ф5, Ф12, 40, 40'В, 100- отличаются от дистилятных дизельных повышенной вязкостью, плотностью, коксуемостью и наличием различных примесей.
4. Перевод судовых дизелей на тяжелое топливо сопровождается значительным ухудшением их энергетических, экологических, эксплуатационных и ресурсных показателей. Основной причиной повышения расхода топлива тт количества вредных выбросов является неполнота и несвоевременность процесса сгорания: Особенно отчетливо это проявляется при повышении: частоты вращения коленчатого вала.
5. В соответствии с требованиями. Международной Конвенции МАТ*ПОЛ 73/78 «О предотвращении загрязнения с судов» количество вредных выбросов должно быть уменьшено более чем в три раза. Присоединение России к Конвенции поставило отечественных судовладельцев и производителей' судовых дизелей в равные условия с зарубежными конкурентами.
6. Для решения задачи эффективного использования, тяжелых топлив, в судовых дизелях необходимо интенсифицировать процессы смесеобразования и сгорания. В качестве основы выбран способ дополнительного возмущения воздушного заряда в форме газодинамических колебаний, возбуждаемых в камере сгорания дизеля на такте расширения.