Разработка и исследование термического нейтрализатора отработавших газов четырехтактных бензиновых двигателей средств малой механизации

• Автор: Куницын, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 181 с. : ил

ОГ ДАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ИНДЕКСЫ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Регулирование выбросов токсичных компонентов ОГ двигателями средств малой механизации
1.2. Анализ систем нейтрализации ОГ
1.1.1. Каталитическая нейтрализация
1.1.2. Термическая нейтрализация
1.1.3. Альтернативные способы нейтрализации
1.1.4. Оценка перспектив использования различных систем нейтрализации на двигателях средств малой-механизации
1.3. Обзор конструкций ТН и возможноСтей-их совершенствования
1.3.1. Использование вихревого движения газа для повышения эффективности нейтрализации
1.3.2. Способы подвода вторичного воздуха
1.3.3. Способы теплоизоляции и их сравнительный анализ
1.4. Цель и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА
2.1. Принципы моделирования физико-химических процессов в ТН
с закруткой потока
2.2. Математическая модель ТН
2.2.1. Расчёт параметров потока в РК
2.2.2. Уравнение для определения концентраций компонентов ОГ
в РК

2.2.3. Расчёт концентраций компонентов ОГ в РК
2.2.4. Расчёт температурного поля в РК
2.3. Численное исследование процессов в РК
2.3.1. Расчёт параметров потока в РК
2.3.2. Расчёт концентраций компонентов ОГ и температуры в РК
2.4. Экспериментальная проверка результатов расчёта
3. БЕЗМОТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА
3.1. Цель и задачи безмоторных исследований
3.2. Объект исследования
3.3. Лабораторная установка и приборы
3.3.1. Лабораторная установка
3.3.2. Зонд для измерений параметров газового потока
3.4. Продувка макетного образца ТН с различными
геометрическими параметрами
3.5. Пневмометрические исследования в стационарном потоке
3.5.1. Методика пневмометрических исследований
3.5.2. Измерение статических давлений на поверхности завихрителя
3.5.3. Измерение скоростей в характерных сечениях ВК
3.6. Пневмометрические исследования в нестационарном потоке
4. МОТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО
НЕЙТРАЛИЗАТОРА
4.1. Цель и задачи моторных испытаний
4.2. Объект испытаний
4.3. Моторный испытательный стенд
4.4. Параметры и специфика двигателя, используемого при
испытаниях
4.5. Характеристики насоса для подачи вторичного воздуха
4.6. Определение степени нейтрализации токсичных компонентов
4.7. Регулировочные характеристики двигателя с ТН по расходу
вторичного воздуха
4.7.1. Методика испытаний
4.7.2. Результаты испытаний двигателя с ТН на режиме
М 1.5.5 Н-м, ц-2500 мин1
4.7.3. Результаты испытаний двигателя с ТН на режиме
М— 27.0 Н-м, /7=2500 мин'1
4.7.4. Результаты испытаний двигателя с ТН на режиме
М-15.5 Н-м, /7-3000 мин'1
4.8. Измерение концентраций СО и СН в различных точках
объёма РК
4.9. Сравнение показателей двигателя со стандартным глушителем
и ТН при работе по внешней скоростной характеристике
4.10. Сравнение показателей двигателя со стандартным глушителем
и ТН при работе по нагрузочным характеристикам
4.11. Определение удельных выбросов СО и СН двигателем со
стандартным глушителем и ТН
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение 1. Программа расчёта параметров потока в РК
Приложение 2. Программа расчёта концентраций компонентов и
температуры в РК
Приложение 3. Приборы и погрешности измерения величин

При разработке ТН предпочтение должно быть отдано беспламенным нейтрализаторам, имеющим более простую конструкцию по сравнению с пламенными, и обладающим более высокой надёжностью. Основными направлениями при создании ТН являются повышение эффективности нейтрализации при сохранении регулировок двигателя, обеспечивающих по возможности высокую экономичность, а также уменьшение габаритов и газодинамического сопротивления.
1.3. Обзор конструкций ТН и возможностей их совершенствования
1.3.1. Использование вихревого движения газа для повышения эффективности
нейтрализации
Как отмечалось, одним из недостатков первых систем термической нейтрализации типа "Термактор" явилось низкое качество перемешивания ВВ с потоком ОГ. В результате этого в выпускной системе присутствуют зоны с недостаточной для окисления СО и СН концентрацией кислорода, что снижает эффективность их нейтрализации. Кроме того, время нахождения газов в зоне реакций, характеризуемое объёмной скоростью ОГ, при использовании стандартного выпускного трубопровода относительно мало, что также неблагоприятно сказывается на снижении эмиссии вредных компонентов. Это явилось одной из причин перехода к использованию ТН (прямоугольных и циркуляционных), в которых усиление перемешивания достигается за счёт многократного изменения направления потока ОГ. При этом также увеличивается газодинамическое сопротивление нейтрализатора и снижается объёмная скорость газов. Между тем, создание закрученного вихревого движения ОГ может не только повысить качество перемешивания продуктов неполного сгорания топлива со вторичным воздухом, но и способствовать стабилизации протекания реакций окисления в РК. Закрутка потока широко используется в различных областях техники для интенсификации тепломассообменных процессов [83,98]. В этой