Повышение эффективности очистки воздуха в дизелях мобильных энергетических средств

• Автор: Затонский, Алексей Петрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 260 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Условия работы воздухоочистителей МЭС и характеристики сельскохозяйственных пылей
1.2. Параметры системы очистки воздуха и их влияние на эффективность работы двигателей МЭС

1.3. Классификация воздухоочистителей и сухие способы

очистки воздуха от пыли

1.3.1. Классификация воздухоочистителей

1.3.2. Инерционно центробежная очистка воздуха

1.3.3. Очистка воздуха пористыми фильтрующими материалами

1.3.4. Электрическая очистка воздуха

1.4. Испытания воздухоочистителей
1.5. Выводы и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА В ДИЗЕЛЯХ
2.1. Методические принципы исследований по оценке эффективности очистки воздуха в дизелях
2.1.1. Общая методика исследования
2.1.2. Описание проблемной ситуации
2.1.3. Выбор методических средств решения проблемы
2.1.4. Описание процесса решения
2.2. Движение пылевых частиц в циклоне
2.3. Движение пылевоздушного потока через фильтр
2.4. Движение заряженных частиц пыли в электростатическом
2.5. Процесс очистки воздуха в комбинированном
воздухоочистителе
2.6. Процесе выделения пылевых частиц из воздушного потока
в комбинированном воздухоочистителе
2.7. Выводы
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Задачи, программа и объект исследования
3.2. Замеряемые величины, приборы и оборудование экспериментальных исследований
3.2.1. Установка для безмоторных испытаний воздухоочистителя
3.2.2. Установка для испытания воздухоочистителя на двигателе
3.2.3.Лабораторнополевая установка для испытания ВО
3.2.4. Лабораторнополевой источник питания
3.3. Методика определения характеристик сх пылей
3.3.1. Выбор пыли для испытаний
3.3.2. Методика определения электрических свойств пыли
3.4. Методика проведения лабораторных испытаний ВО
3.4.1. Методика испытания на безмоторном стенде
3.4.2. Методика испытания на моторном стенде
3.4.3. Методика экспериментального определения конструктивных параметров электростатической ступени воздухоочистителя
3.4.4. Методика измерения закрутки воздушного потока вокруг фильтрующего элемента воздухоочистителя
3.5. Методика проведения полевых испытаний воздухоочистителя
3.6. Методика оценки разгерметизации ВВТД дизеля МЭС
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
4.1. Характеристики сельскохозяйственных пылей
4.1.1. Минералогический состав
4.1.2. Морфология частиц пыли
4.1.3. Дисперсный состав
4.1.4. Электрические свойства сельскохозяйственных пылей
4.2. Лабораторные испытания воздухоочистителя
4.2.1. Результаты испытаний фильтрующих материалов
4.2.2. Закрутка воздушного потока вокруг фильтрующего элемента
4.2.3. Конструктивные и технологические параметры электростатической ступени воздухоочистителя
4.3. Полевые испытания воздухоочистителя
4.3.1. Результаты испытаний фильтрующих элементов
4.3.2. Испытание электростатической ступени
4.4. Оценка величины разгерметизации ВВТД и влияние величины аэродинамического сопротивления воздухоочистителя на мощностные, экономические и экологические показатели дизеля
4.4.1. Оценка разгерметизации
4.4.2. Влияние аэродинамического сопротивления на мощностные и экономические показатели дизеля
4.4.3. Влияние электростатической ступени воздухоочистителя на состав выхлопных газов дизельного двигателя
4.5. Выводы
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ, РАЦИОНАЛЬНОМУ ПРИМЕНЕНИЮ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА
5.1. Расчет параметров комбинированного воздухоочистителя
5.2. Комплектование и техническое обслуживание системы очистки воздуха с комбинированным воздухоочистителем
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ДИЗЕЛЕЙ МЭС
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В будущем такие ВО могут применяться на специальных двигателях, работающих в тяжелых и пыльных условиях, не требующих высокой эффективности очистки воздуха и с небольшими допустимыми величинами гидравлического сопротивления. Фильтрация запыленного потока воздуха осуществляется через пористые среды различных материалов. По типу фильтрования различают поверхностные и объемные фильтры. При изготовлении поверхностных фильтров используют сетки, бумаги, картоны, ткани, а также тонкослойные материалы, собранные в пакеты и образующие щели. Для объемных фильтров применяют древесные муку и опилки, целлюлозную массу, хлопчатобумажную пряжу, минеральную вату, войлок, синтетические нетканые материалы, металлокерамику, пористую пластмассу , , 9. Эффективность очистки воздухоочистителей с БФЭ очень высока и практически не зависит от расхода воздуха и режима работы двигателя. Однако основным недостатком БФЭ является необходимость периодической замены ФЭ, низкая механическая прочность, невысокая восстанавливаемость начальных параметров после обслуживания, особенно гидравлического сопротивления. Одним из направлений совершенствования фильтровальных бумаг с целью снижения гидравлического сопротивления и повышения срока службы при заданном коэффициенте очистки является применение двухслойной бумаги с различной пористостью слоев. Результаты испытаний опытных образцов показывают, что они обладают существенно более высоким сроком службы по сравнению с однослойной и одинаковой по толщине листа пористостью. Это объясняется тем, что при установке двухслойной бумаги более пористой стороной наружу происходит пофракционное удержание частиц загрязнений. При этом в верхних слоях задерживаются крупные частицы, а в глубине листа образуется более рыхлый слой из удержанных частиц загрязнений, что способствует менее интенсивному нарастанию сопротивления при работе БФЭ и большему сроку службы. В зарубежной практике совершенствование БФЭ проводится в направлении использования более тонких картонов 0,0,3 мм, что позволяет увеличить поверхность фильтрующей шторы в тех же габаритах БФЭ в 1,5 раза. Фирхма Дональдсон путем применения тонкого картона для ПФП использует более толстые картоны такой же толщины, как ранее применялись для ОФП 0,,6 мм, но с большей пористостью 8. Канадскими специалистами разработан двухслойный, разной пористости, фильтрующий элемент из полиуретана Оес1оп, позволяющий проводить послойное фильтрование. Его испытания показали более высокую пылеемкость по сравнению с БФЭ. Пластины среднепористого и мелкопористого пенополиуретана ППУ устанавливаются на отечественных, инерционномасляных ВО в качестве основной ступени очистки 7. Минский моторный завод разработал ВО для дизеля Д0Т Камского тракторного завода, где ППУ применен в качестве прсдфильтра основного ФЭ 0. Применение предфильтра из ППУ эффективно при работе машины в условиях, когда в систему очистки воздуха двигателя поступает дым, сажа, несгоревшие частицы углерода. Это позволяет увеличить пылеемкость ВО сухого типа. По данным зарубежных фирм активная поверхность объемного нредфильтра, выполненного из ППУ, составляет от поверхности ОФП. Скорость фильтрования через этот элемент равна 0,,4 мс. Подбор параметров объемного предфильтра выполняется совместно с инерционной предварительной ступенью очистки и БФЭ. В связи с ростом производства мобильных энергетических средств и увеличения применения БФЭ для очистки воздуха потребность в ФЭ значительно выросла, что потребовало увеличения количества натуральной древесной целлюлозы. Поэтому применение других фильтровальных материалов обеспечивает расширение сырьевых ресурсов и экономию натуральной древесной целлюлозы. В нашей стране освоены синтетические материалы ЭФА и АФИМ для фильтрования воздуха. Материал АФИМ состоит из смеси вискозных, термостойких и стеклянных волокон с переменной пористостью, уменьшающейся по направлению потока воздуха. Подбором определенных комбинаций волокон удалось совместить предварительную и окончательную очистки воздуха. Материал ЭФА применяют для легковых автомобилей среднего класса.