Методы исследования и способы уменьшения концентраций вредных веществ в продуктах сгорания двигателей летательных аппаратов и их реализация в устройствах очистки при защите атмосферы

• Автор: Кутыш, Иван Иванович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 392 с.

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ВВ - вредное вещество
ГВВ -газообразное вредное вещество
КС - камера сгорания
ГТД - газотурбинный двигатель
ТЧ-твердая частица
СЧ-сажевая частица
ПС - продукты сгорания
ОГ -отработавшие газы
ВРД-воздушно-реактивный двигатель
ХАС -химически активная среда
ХАВ - химически акшвное вещество
ФЭ- фильтрующий элемент
Н - нейтрализатор
СФ - сажевый фильтр
СФН- сажевый фильтр-нейтрализатор
ДЦ - дизельный двигатель
ДИЗ - двигатель с искровым зажиганием
УВТ-углеводородноетоппиво
ТЭС -тепловая электростанция
ПАУ - полициклические ароматические углеводорода
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ТВС -топливо-воздушная смесь
ЭО -энергетический объект
ВД ЭП-внешнее допробойное электрическое поле
ВКПР, НКПР - соответственно верхний и нижний концентрационный предел распространения пламени БП -бенз(а)пирен
SMD - Заутеровский средний диаметр
11 /1К - предельно допустимая кощенграция
ЗВ - задержка воспламенения
ХХ-хояосгойход
ДЭУ -дизельная энергоустановка
АТС - автотранспортное средство
ФМ- фильтрующий материал
УИ - удобство использования
ЭП - энергетический показатель
ММ - математическая модель, математическое моделирование ЭВМ-элекгронная вычислительная машина ХР - химическая реакция
МГД-процесс - магниптый гидродинамический процесс ПСУТ-продукты сгорания углеводородного топлива
ЩС -турбулентный пограничный слой
ФПВ - функция плотности вероятности
КТТ - кинетическая теория турбуленшости
СМ-спектральный метод
МКР - метод конечных разностей
МКЭ - метод конечных элементов
МЭР - метод экстраполяции Ричардсона
ТРФ-тригонометрическийряд Фурье
УСМ-улучшенный спектральный метод
МЭУ - метод эквивалентного уравнения
ППП-пакегприкладных программ
ГФ - гармоническая функция
ОДУ -обыкновенное дифференциальное уравнение
ВВС- водородо-ваздушная смесь
ВКВ - водород-кисяородное вещество
НТЧ - нерегенерируемая твердая частица
ЭСУ-электронная система управления
БС - блок сравнения
TTC - топливо-газовая смесь
ЭМК- электромагнитный клапан
ИО - исполнительный орган
БУ-блокуправления
ЭСЗ - электронная система зажигания
3,ЗД-задатчик
Т-теплообменник
БВ - блок вычисления
УВП-устройство выравнивания потока
ЭБЗ -электронный блок зажигания
ИН- измеритель непрозрачности
ИНТ - источник постоянного тока
ГА-газовый анализатор
ВСВ - водородсодержащее вещество
ПЭ - проницаемый элемент
СУБД - специальное устройство выравнивания давления
ЭПГ - элеюроподогреватель газа
ПК-предохранигепьный клапан
ВК - выключатель
ИТ -исгочниктока
РД - регулировочный дроссель
Р-регулягор
Ф-фильтр
30-запорный орган
ПСД - приемник статического давления

ППД- приемник псиного давления
М-манометр
ДГ - датчиктемпературы
ДМ - дифференциальный маномелр
Е-емкость
СХРПЖТ-системахранения, регулирования и подачи жидкого топлива
СРПСВ - системарегулирования и подачи сжатого воздуха
СД - система д иагностики
САР - система автоматического регулирования
ЧЭ - чувствительный элемент
OK-обратный клапан
АВМ - автомобильная воздушная магистраль
СИ - свеча искровая
СН - свеча накаливания
Д-дроссель
К-карбюратор
КР- компрессор
СТ - соединительная труба
КЗ - катушка зажигания
МЛ - мигающая лампочка
JI - лампочка индикаторная
П-переключатепь
ДИ-датчик оборотов
ПР- прерыватель
И-имигатор
В-вентилятор
КСМ - камфа смешения
БРВ - блокрегулирования воздуха
БРТ - блокрегулированиятогажва

Сгорание топлива в КС дизеля происходит за счет кислорода воздуха, в котором содержится также приблизительно 78 % (по объему) молекулярного азота (м2). Поэтому в процессе сгорания топлива, кроме СО и несгоревших СхНу, в результате диссоциации У2 образуются и МОх. Количество ЫОх тем больше, чем выше температура процесса сгорания топлива и больше время этого процесса Таким образом, эмиссия ЫОх- неизбежный продукт процесса сгорания любого углеводородного топлива, в том числе и водорода (н2). Так как время сгорания топливо-воздушной смеси и время пребывания продуктов ее сгорания в КС дизеля очень ограничены, то никакими мероприятиями не удается не только полностью исключить эмиссию СП, СхНу, N0, и '14, но даже сократить ее до уровня действующих норм на выбросы ВВ в ОТ дизелей, использующих дизтопливо. Поэтому доокисление этих ВВ, кроме доокисления их в КС д изеля, необходимо организовывать непосредственно на выходе ОТ из дизеля, где температура потока ОТ еще достаточно высокая.
Снижение эмиссии СО, СхНу и сажи ю всех известных случаях осуществляется путем неравновесного доокисления ВВ в КС дизеля или равновесного доокисления ВВ в выхлопном тракте дизеля. Если температура ОТ на выходе из дизеля недостаточна, чтобы реакции доокисления ВВ завершились в пределах выхлопного тракта, то производят подогрев ОТ за счет сжигания дополнительного топлива с соответствующей потерей экономичности ДЭУ. Применение катализатора в этом случае позволяет уменьшить потери экономичности ДЭУ, та. реакции доокисления ВВ, в том числе и сажи, интенсивно протекают при существенно более низких температурах. Известны следующие способы использования катализаторов:
• катализатор может быть введен в топливо в жидком виде в составе присадок;
• катализатор может быть введен непосредственно в ОГ в виде пара либо в твердом ввде как продукт реакций диссоциации химически активных веществ (ХАВ), в которых он содержится;
• наконец, катализатор может бьпь нанесен на поверхность фильтра
Эффективность очистки ОГ от ВВ и ресурс катализатора существенно зависят от способа его ист пользования.
Следовательно, образование ВВ (ГВВ и ТЧ) происходит в результате протекания сложных высокотемпературных процессов, зависящих от многах факторов, поэтому и в научном, и в практическом плане его изучение представляет очень трудную задачу, которую эффективно решил, пока никому не удалось. Несмотря на это, можно утверждать, что то огромное внимание научных кругов и производителей ДЭУ, когороеуделяетсяэтойпроблеме, приведет, в конце концов, к ее решению в ближайшее время.
Теперь остановимся более детально на анализе и сравнении известных в стране и за рубежом устройств очистки ОГ дизелей от ВВ.
При анализе современного состояния в области очистки ОГ огВВна выходе из дизелей будем рассматривать только такие устройства очистки, которые как обязательный элемент содержат фильтр для улавливания ТЧ. В зависимости от того производится ли нейтрализация ГВВ или нет эти устройства очистки подразделяются на СФН или просто СФ.
Регенерация фильтрующего элемента (ФЭ) СФ или СФН может осуществляться в автоматическом режиме непосредственно на борту АТС во время движения либо стоянки или путем снятия СФ с последующей регенерацией его ФЭ на специальном стенде в стационарных условиях
Необходимость сняли СФ для регенерации его ФЭ вызывает большие неудобства в эксплуатации СФ, требует созд ания специальных сгеццов, привлечения обслуживающего персонала и тд. Поэтому такие СФ могут применяться преимущественно для цеховых и заводских АТС или при эксплуатации