Снижение вредных выбросов тракторных дизелей путем применения присадок к топливу на основе редкоземельных элементов : на примере дизеля 4Ч 11/12,5

• Автор: Цыпцына, Анна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 238 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Снижение токсичности отработавших газов как фактор повышения экологической безопасности дизелей

1.2 Вредные выбросы дизелей и их воздействие на окружающую среду

1.3 Оценка и нормирование вредных выбросов дизелей, природоохранные стандарты

1.4 Основные пути снижения вредных выбросов в процессе эксплуатации дизелей

1.5 Антидымные присадки к топливу, механизмы их действия

1.6 Выводы. Цель и задачи исследования

2 ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Программа исследований

2.2 Методика теоретических исследований
2.3 Методика экспериментальных исследований
2.3.1 Оборудование и приборы для экспериментальных исследований
2.3.2 Тарировка приборов и оборудования, оценка точности и ошибок экспериментальных исследований
2.4 Выводы
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ И ДЫМНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЕЙ ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИСАДОК К ТОПЛИВУ
3.1 Выбор химических соединений для антидымных присадок на основе редкоземельных элементов
3.2 Механизм действия антидымных присадок на основе редкоземельных
элементов
3.3 Тепловой расчёт рабочего процесса дизеля на топливе с антидымной присадкой декааква-2-сульфобензоат эрбия

3.4 Математическая модель процесса тепловыделения в цилиндре дизеля при добавлении в топливо антидымной присадки декааква-2-сульфобензоат эрбия
3.5 Математическая модель процесса образования сажи при горении в цилиндре дизеля топлива с антидымной присадкой декааква-2-сульфобензоат эрбия
3.6 Авторегрессионный метод математической идентификации параметров математических моделей рабочих процессов дизеля 44 11/12,5, работающего на топливе с присадками
3.7 Показатели эффективности использования антидымных присадок
к топливу
3.8 Оценка точности разработанных математических моделей
3.9 Выводы по разработанным математическим моделям
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Стендовые испытания дизеля с антидымными присадками в топливе
4.2 Анализ экологических показателей дизеля при использовании антидымных присадок на основе редкоземельных элементов
4.2.1 Анализ концентрации оксида углерода в отработавших газах дизеля
4.2.2 Анализ концентрации сажи в отработавших газах дизеля
4.2.3 Анализ концентрации оксидов азота в отработавших газах дизеля
4.2.4 Анализ концентрации углеводородов в отработавших газах дизеля
4.3 Анализ коэффициентов выхода токсичных компонентов и сажи с отработавшими газами дизеля, работающего на топливе с антидымными присадками
4.4 Выводы по результатам экспериментальных исследований
5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Анализ результатов физико-химических исследований антидым-ных присадок к дизельному топливу
5.2 Анализ результатов термогравиметрического анализа антидым-ных присадок к дизельному топливу
5.3 Анализ процесса тепловыделения при сгорании в цилиндре дизеля топлива с антидымной присадкой
5.4 Анализ процесса образования сажи при сгорании в цилиндре дизеля топлива с антидымной присадкой на основе редкоземельных элементов
5.5 Сравнительный анализ концентраций токсичных компонентов и сажи в отработавших газах дизеля при работе на топливе без присадок
и с антидымными присадками
5.6 Сравнительный анализ коэффициентов выхода токсичных компонентов с отработавшими газами дизеля при работе на топливе с присадками
5.7 Результаты эксплуатационных исследований
5.8 Выводы по результатам сравнительного анализа
6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
6.1 Расчет годового экономического эффекта от применения анти-дымных присадок
6.2 Выводы
Общие выводы
Условные обозначения и сокращения
Список литературы
Приложения

атмосферы вредными веществами в Российской Федерации значительно превышает допустимые экологические нагрузки и достигает более 9,5 млн т в год.
При этом автотракторная техника выделяет более 40 % всех выбросов в атмосферу, в которых одним из основных токсичных компонентов является сажа, выступающая накопителем канцерогенных веществ.
2. Изучение современных способов снижения токсичных выбросов дизелей показало, что в настоящее время одним из наиболее перспективных и эффективных средств уменьшения содержания токсичных веществ в ОГ дизелей являются ан-тидымные присадки к топливу, которые позволяют снизить дымность на 30-70 %.
3. Основными недостатками существующих антидымных присадок являются сложность производства, высокая стоимость и токсичность при сгорании за счет наличия в присадках органических радикалов. Поэтому большой интерес вызывают антидымные присадки на основе координационных соединений редкоземельных элементов - эрбия и лантана, являющихся более экологически безопасными.
Исходя из этого, целью настоящей работы является улучшение экологических показателей тракторного дизеля 44 11/12,5 применением антидымных присадок к топливу на основе редкоземельных элементов, обеспечивающих эффективное снижение вредных выбросов при его эксплуатации.
Для достижения поставленной цели следует решить следующие задачи:
1. Провести анализ использования присадок к топливу для снижения вредных веществ, содержащихся в отработавших газах дизелей.
2. Разработать антидымные присадки к дизельному топливу на основе редкоземельных элементов: декааква-2-сульфобензоат эрбия и гидроксокарбонат лантана.
3. Разработать математические модели тепловыделения и образования сажи в цилиндре дизеля, работающего на топливе с присадками, отражающие его работу на различных скоростных и нагрузочных режимах.
4. Теоретически и экспериментально установить основные закономерности изменения эффективных и токсических характеристик дизеля, работающего на топливе с присадками декааква-2-сульфобензоат эрбия и гидроксокарбонат лантана.
5. Оценить экономическую эффективность применения разработанных антидымных присадок к дизельному топливу.