В данной статье рассмотрено влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ при работе на номинальной частоте вращения.
Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.
Наиболее токсичными компонентами среди всего спектра загрязняющих химических соединений, содержащимися в отработавших газах (ОГ) дизельных двигателей, являются оксиды азота (NOx). Они образуются в процессе горения главным образом как результат химических реакций атмосферного кислорода и азота. Оксиды азота, взаимодействуя с парами воды в воздухе, образуют азотную кислоту, которая разрушает легочную ткань, вызывая хронические заболевания [1–15].
В Вятской ГСХА на кафедре ДВС были проведены исследования влияния применения метаноло-топливной эмульсии (МТЭ) на эффективные и экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на различных установочных углах опережения впрыскивания топлива на номинальной частоте вращения коленчатого вала.
На рисунке 1 представлены графики влияния применения МТЭ на объемное содержание rNOх расч и массовую концентрацию СNOх расч оксидов азота в отработавших газах и показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля с 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ для номинальной частоты вращения n = 2200 мин -1. Как видно из графиков с увеличением установочного УОВТ при работе дизеля на МТЭ и ДТ возрастают максимальные давление газов и температура в цилиндре двигателя, а также объемное содержание rNOх и массовая концентрация СNOх оксидов азота [16–27].
При всех значениях установочных УОВТ при переходе на МТЭ происходит увеличение значений объемного содержания rNOх и массовой концентрации СNOх оксидов азота, увеличение максимальных давления газов и температуры в цилиндре двигателя.
Из графиков представленных на рисунке 1 видно, что при работе дизеля на ДТ на номинальной частоте вращения n = 2200 мин -1 и установочном УОВТ Θвпр дт = 20º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2140 К, значение максимального давления сгорания рzmax составляет 7,9 МПа.
Рис. 1. Влияние применения МТЭ на показатели процесса сгорания объемное содержание rNOх расч и массовую концентрацию СNOх расч оксидов азота в ОГ дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 2200 мин -1, ре = 0,64 МПа; ¾ — ДТ; ― ― — МТЭ
При работе на МТЭ при значении установочного УОВТ Θвпр мтэ = 20º до ВМТ максимальное значение расчетной относительной концентрации rmax мтэ расч составляет 0,104 г/кг, а максимальное значение расчетной массовой концентрации Сmax мтэ расч составляет 0,260 г/м3. Расчетные значения объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ составляют, соответственно, 718 ppm и 1,04 г/м3. При увеличении установочного УОВТ до Θвпр мтэ = 23º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2580 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 8,54 МПа. Расчетные значения объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ составляют, соответственно, 836 ppm и 1,21 г/м3. При значении установочного УОВТ Θвпр мтэ = 26º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2530 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 9,03 МПа.
Таким образом, с учетом эффективных показателей и показателей объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ необходимо принять оптимальный установочный УОВТ Θвпр мтэ = 23º до в. м.т. при работе на МТЭ и Θвпр дт = 26º до ВМТ при работе на ДТ [28–30]..
Литература:
1.Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184с.
2.Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. с. 3–5.
3.Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. с. 5–8.
4.Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. с. 4–5.
5.Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. с. 10–13.
6.Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.
7.Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.
8.Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 142–145.
9.Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.
10. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 45–47.
11. Анфилатов А. А. Исследование токсичности на скоростном режиме дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 47–50.
12. Анфилатов А. А. Исследование дымности в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 50–53.
13. Анфилатов А. А. Особенности экспериментальной установки для исследования рабочего процесса дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 223–225.
14. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–228.
15. Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–231.
16. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–234.
17. Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–237.
18. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–240.
19. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
20. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа и рециркуляции // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 4 (40). С. 21–25.
21. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции на тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5 // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 6. С. 7–9.
22. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
23. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эксплуатационных показателей тракторного дизеля Д-240 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник: 2013. № 1 (1). С. 29–32.
24. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
25. Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.
26. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.
27. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
28. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
29. Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Определение оптимальных углов опережения впрыскивания топлив при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 5 (41). С. 62–64.
30. Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Особенности развития топливных факелов в цилиндре дизеля при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 1 (31). С. 62–65.
