Разработка и исследование комбинированного устройства снижения токсичности отработавших газов дизелей, используемых в сельском хозяйстве

• Автор: Чернецов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Мичуринск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка, 28 таблиц, 130 литературных источников и 17 приложений.
Ключевые слова: сельское хозяйство, эффективность работы, снижение токсичности, отработавшие газы, дизельные двигатели, качество очистки, энергоёмкость.
Цель работы. Снижение токсичности отработавших газов (ОГ) дизелей, используемых в сельском хозяйстве.
Объект исследований: процессы очистки отработавших газов от токсичных компонентов и устройство, её обеспечивающее.

Предмет исследований: установление зависимостей топливно-

экономических показателей двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и токсичности ОГ от мощности и режимов работы ДВС при использовании устройства очистки.
В результате теоретического и экспериментального анализа определены зависимости удельных показателей эффективности работы комбинированного устройства снижения токсичности (КУСТ) отработавших газов от геометрических параметров реактора и гранул катализатора, исследована и установлена его эффективность.
Обоснованы геометрические параметры устройства, обеспечивающие максимальную эффективность его работы. Установлена экономическая эффективность и целесообразность применения комбинированного устройства снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЕЙ
1Л Состав отработавших газов и токсичность их компонентов
1.2 Влияние сельскохозяйственной техники на окружающую среду
1.3 Анализ процесса образования токсичных компонентов в
камере сгорания дизельных двигателей
1.4 Способы и средства снижения токсичности отработавших
газов двигателей
1.5 Выводы. Цель и задачи исследования
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ОТ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
2.1 Анализ теоретических исследований очистки отработавших
газов дизелей
2.2 Описание комбинированного устройства снижения токсичности отработавших газов дизеля
2.3 Анализ химических реакций, протекающих в КУСТ
2.4 Газодинамические процессы, протекающие в КУСТ
2.4.1 Обоснование геометрических параметров входной части

2.4.2 Обоснование геометрических параметров выходной
части устройства
2.4.3 Разработка и обоснование зоны засыпки катализатора
2.4.4 Обоснование геометрических параметров Г-образного
патрубка
2.4.5 Расчёт газодинамического сопротивления эжекторного сопла
2.4.6 Общее газодинамическое сопротивление КУСТ

2.5 Математическая модель описания процессов, протекающих
в устройстве снижения токсичности
2.6 Выводы
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Методика проведения стендовых исследований
3.2.1 Подготовка оборудования для проведения экспериментальных исследований
3.2.2 Определение мощности ДВС
3.2.3 Замер дымности отработавших газов
3.2.4 Определение концентраций токсичных компонентов
3.2.5 Измерение часового расхода топлива
3.2.6 Измерение давления отработавших газов
3.2.7 Измерение температуры отработавших газов
3.2.8 Определение коэффициента загрязнения сетки
3.3 Методика эксплуатационных испытаний
3.4 Обработка экспериментальных данных
3.5 Оптимизация параметров КУСТ
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ АНАЛИЗ
4.1 Результаты стендовых исследований
4.2 Результаты оптимизации параметров КУСТ и их анализ
4.3 Анализ результатов эксплуатационных испытаний
4.4 Выводы
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТРОЙСТВА ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
5.1 Методика расчёта экономического эффекта устройства очистки
5.2 Оценка экономической эффективности устройства очистки
5.3 Выводы

сгорает водород полнее, даже вблизи стенок цилиндра, где в бензиновых ДВС остаётся несгоревшая рабочая смесь [47-49].
Одним из средств снижения токсичности ОГ является производство топлива, которое отвечает современным требованиям стандартов. В таблице 1.8 представлены требования международных стандартов по отдельным показателям дизельного топлива [1, 3, 10, 50-54].
Таблица 1.8 - Требования норм дизельного топлива
Показатель ГОСТ 305-82 ЕК 590-99 Всемирная топливная хартия
ЕИ590- 2004 ЕВРО-О ЕВРО- 1,2 ЕВРО- 3,4 ЕВРО-
Цетановое число, не менее 45,0 51,0 51,0 48,0 53,0 55,0 55,
Содержание серы, мг/кг 5000 350 50 3000 300 30
Массовая доля ПАУ, %, не более Не нормируется 11,0 11,0 Не норм. 5,0 2,0 2,
Температура вспышки, °С, не менее 35-40 55 55 55 55 55
Из таблицы 1.8 видно, что ГОСТ 305-82 не отвечает требованиям Евро-0.
Доведение качества отечественных дизельных топлив до требований ЕН590 возможно только при комплексном внедрении на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) современных дорогостоящих технологий гидроочистки (гидрокрекинг и др.) и использовании присадок [1, 3, 27, 31].
На токсичность ОГ дизелей оказывают влияние режимы работы ДВС. Температурный фактор является определяющим в процессе образования оксидов азота в области малых и средних нагрузок, и лишь при больших цикловых