Совершенствование экологических характеристик тепловых двигателей машинотракторного парка деревообрабатывающих предприятий

• Автор: Егоров, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 189 с.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Существующие подходы проектирования бензиновых двигателей

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ .

1.1.1 Снижение удельного эффективного расхода топлива.

1.1.2 Улучшение качества смесеобразования и сгорания в бензиновом двигателе

1.1.3 Системы нейтрализации продуктов сгорания топлива , .

1.1.4 Повышение качества изготовления отдельных узлов и деталей

1.1.5 Использование метанола в качестве топлива бензиновых ДВС

1.1.6 Предлагаемый конструктивный способ снижения выбросов СП и снижения общего выброса токсических веществ за счет повышения эффективного коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания
1.2 Выводы.

1.3 Задачи исследования.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛОВОГО СПИРТА ИЗ ОТХОДОВ ОСНОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
2.1 Энергетическое использование отходов предприятий ДЕРЕВООБРАБА ТЫВА ЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
2.2 Процесс газификации древесины. Газогенераторы прямого процесса
2.3 Очистка генераторного газа
2.4 Энергохимические комплексы
2.5 Предлагаемый способ получения альтернативного вид топлива метанола на базе газогенераторных установок, входящих в состав
ЭН ЕР ГОХИМШЕСКИХ КОМПЛЕКС О В.
2.6 Энергетические характеристики процесса получения метанола из
ГЕНЕРА ТОРНОГО ГАЗА
2.7 Степень удовлетворение собственных транспортнотехнологических потребностей при ПОЛНОЙ УТИЛИЗАЦИИ отходов основного производства на Суслонгерскомлесокомбинате Республики Марий Эл.
2.8 Выводы
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ДИСКРЕТНОГО МАССОВОГО НАПОЛНЕНИЯ РАБОЧИМ ТЕЛОМ РЕЗЕРВУАРА.
3.1. Модепь открытой термодинамической системы
3.2. Термодинамические параметры и энергетические поют тел и процесса
СЖАТИЯ ГАЗА В КОШРЕССОРНОМ ЦИЛИНДРЕ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕМ ДИСКРЕТНОЕ МАССОВОЕ НАПОЛНЕНИЕ РЕЗЕРВУАРА.
3.2.1. Влияние вредного объема компрессорного цилиндра на энергетические показатели процесса сжатия и вытеснения газа из компрессорного цилиндра.
3.2.2. Масса газа, остающегося во вредном объеме компрессорного цилиндра, по мере увеличения давления в выпускном трубопроводе
3.3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ДИСКРЕТНОГО МАССОВОГО НАПОЛНЕНИЯ РАБОЧИМ ТЕЛОМ РЕЗЕРВУАРА
3.4. МА ТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ДИСКРЕТНОГО МАССОВОГО НАПОЛНЕНИЯ РЕЗЕРВУАРА
3.4.1. Графическая интерпретация процесса сжатия газа в герметичном цилиндре, являющегося ЗТС, и процесса дискретного массового наполнения
газом резервуара, являющегося ОТС
3.4.2 Численный эксперимент по исследованию процесса дискретного массового наполнения газом резервуара по данным реального физического эксперимента.
3.4.3. Результаты численного эксперимента по сравнению удельных затрат энергии на сжатие рабочего тела и удельных затрат энергии на дискретное массовое наполнение рабочим телом резервуара.
3.4.4. Определение эффекта от замены процесса сжатия процессом дискретного массового наполнения
3.5. ВЫВОДЫ
4. МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДИСКРЕТНОГО МАССОВОГО НАПОЛНЕНИЯ ВОЗДУХОМ РЕЗЕРВУАРА.
4.1. Цели и зада чи экспериментального исследования
4.2. Методика опредепения необходимого числа наблюдений
4.3. Экспериментальная установка по исследованию процесса
дискретного массового НАПОЛНЕНИЯ ВОЗДУХОМ РЕЗЕРВУАРА.
4.3.1. Параметры компрессора.
4.3.2. Определение объема резервуара и соединительной аппаратуры.
4.3.3. Определение объема ресивера компрессора.
4.3.4. Определение объема диафрагм ею юй камеры
4.3.5. Измерительная аппаратура
4.3.6. Ггрметичность установки.
4.4 Методика проведения эксперимента.
4.5 Обработка результатов эксперимента.
4.5.1 Определение коэффициента подачи компрессора
4.5.2 Определение массы воздуха, поступившего из диафрагменного блока в резервуар в процессе его дискретного наполнения воздухом
4.5.3 Определение средних политроп пр и пр2 процессов наполнения воздухом резервуаров объемами Ур и Ур2.
4.5.4 Сходимость теоретических и экспериментальных данных
4.5.5 Сравнение затрат термодинамической работы на повышение давления воздуха методом разового сжатия в компрессорном цилиндре и методом дискретного массового наполнения резервуара.
4.6. Выводы
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
5.1 Экологическая эффективность применения двигателя предлагаемой конструкции
5.2 Определение экологического эффекта от замены части карбюраторных двигателей традиционной конструкции на двигатели предлагаемой конструкции в городе ЙошкарОла
5.3 Общий экологический результат
5.4 Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Схема, иллюстрирующая виды воздействий ДВС на окружающую среду, приведена на рис. За счет своего циклического принципа действия ДВС постоянно забирает из окружающей среды богатый кислородом воздух и поставляет в окружающую среду газообразные продукты сгорания топлива, обладающие значительной внутренней энергией, продукты промежуточных полициклические ароматические углеводороды, водород, монооксид углерода и конечных реакций диоксид углерода, водяной пар, окислы азота и оксиды серы горения углеводородных топлив. В результате работы агрегатов, обеспечивающих постоянную и надежную работу ДВС, в окружающую среду в виде механического, акустического и электромагнитного излучения уходит часть энергии, выделившейся при сгорании топлива. В процессе эксплуатации ДВС используется множество вспомогательных материалов и веществ например, смазочное масло, охлаждающая жидкость антифриз, серная кислота в качестве электролита свинцовых аккумуляторов, которые по мере выработки своего ресурса нуждаются в замене, а отработавшие материалы, в свою очередь, становятся источниками зафязнения окружающей среды. Наибольшее выделение токсических веществ при работе ДВС происходит с продуктами сгорания топлива, поэтому уменьшению токсичности продуктов сгорания топлива уделяется особое внимание в связи с постоянным ростом мирового парка ДВС. СО, несгоревшим углеводородам СН, окислам азота 0 и саже твердым частицам. Моно и диоксид углерода, окислы азота, оксиды серы. Шум. Рис. Кроме того, новь проектируемые конструкции ДВС должны быть выполнены на базе предыдущих конструкций. Рассмотрим более подробно каждый из существующих методов. Общепринятым для оценки экономичности работы поршневых ДВС является параметр, называемый удельным эффективным расходом топлива , показывающий какое количество топлива расходуется на производство единицы работы на коленчатом валу двиг ателя. Удельный эффективный расход топлива и эффективный КПД двигателя связаны между собой обратной зависимостью, то есть чем выше эффективный КПД ДВС, тем меньше его удельный эффективный расход топлива. Соответственно, чем меньше удельный эффективный расход топлива ДВС, тем меньшее количество вредных веществ будет содержаться в отработавших газах такого двигателя. Следовательно, минимальную удельную токсичность продуктов сгорания топлива будут обеспечивать ДВС с наивысшим эффективным КПД. Максимальным эффективным КПД среди поршневых ДВС обладают ДВС с продолженным расширением рабочего тела например, двигатели с турбонаддувом, которые позволяют наиболее полно использовать внутреннюю энергию продуктов сгорания топлива для . То есть, с точки зрения конструкции ДВС наибольшим эффективным КПД будут обладать двигатели с полным расширением продуктов сгорания топлива. ДВС агрегатов, обеспечивающих полное расширение продуктов сгорания топлива, например турбокомпрессор. Но токсичность продуктов сгорания топлива в значительной степени зависит от степени совершенства процесса смесеобразования и сгорания, так что желательно обеспечить условия для химически полного сгорания топлива, поступившего в цилиндр ДВС. Наиболее качественный способ смесеобразования это смесеобразование во внутренней полости рабочего цилиндра непосредственно перед началом сгорания топлива. Такой способ смесеобразования реализуется на сегодняшний день в поршневых дизельных ДВС и в некоторых экспериментальных образцах поршневых бензиновых ДВС. Рис. Изначально исторически сложилось так, что в поршневых бензиновых ДОС применялся способ внешнего смесеобразования. То есть, горючая смесь приготавливалась вне объема рабочего цилиндра. Устройства, позволяющие реализовывать такой способ смесеобразования называются, карбюраторами. Схема расположения карбюратора во впускной системе четырехцилиндрового бензинового ДВС представлена на рис. Рис. Как видно из схемы между карбюратором и цилиндрами двигателя находится впускной коллектор, при движении через который часть топливовоздушной смеси осаждается в виде капель на внутренней поверхности впускного коллектора и виде пленки сползает в рабочие цилиндры в такте впуска.