В данной статье рассмотрено влияние применения метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при работе на номинальной частоте вращения.
Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.
Возможность использования метаноло-топливных эмульсий (МТЭ) в качестве топлива для автотракторных дизелей обусловливается в первую очередь тем, что в условиях дефицита ДТ метанол может быть получен из любого газообразного топлива, а также из пищевых и сельскохозяйственных отходов. 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 скоростных и нагрузочных режимах [1–14].
На рисунке 1 представлено влияние применения МТЭ на показатели процесса сгорания в цилиндре, показатели объемного содержания rNOх опыт, массовой концентрации СNOх опыт оксидов азота в отработавших газах (ОГ) дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки n = 2200 мин -1.
Из графиков видно, что при работе на ДТ при увеличении нагрузки увеличивается максимальное давление сгорания рz max от 6,64 МПа при pе = 0,13 МПа, до 8,72 МПа при pе = 0,70 МПа. Увеличение максимального давления сгорания рz max составляет 2,08 МПа, или 23,8 %. Максимальная осредненная температура Тmax в цилиндре дизеля возрастает с 1760 К при pе = 0,13 МПа, до 2270 К при pе = 0,70 МПа. Рост максимальной осредненной температуры Тmax составляет 510 К, или 22,5 %. Объемное содержание rNOx опыт и массовая концентрация CNOx опыт оксидов азота NOх при работе дизеля на ДТ с возрастанием нагрузки увеличиваются, соответственно, с 441 ppm и 0,63 г/м3 на минимальной нагрузке при ре = 0,13 МПа, до 636 ppm и 0,915 г/м3 при ре = 0,70 МПа [15–25].
При работе на МТЭ при увеличении нагрузки максимальное давление сгорания рzmax возрастает с 5,61 МПа при pе = 0,38 МПа, до 8,77 МПа при pе = 0,70 МПа. Увеличение максимального давления сгорания рzmax составляет 3,16 МПа, или 36,0 %. Максимальная осредненная температура Тmax при работе на МТЭ увеличивается от 2120 К при pе = 0,38 МПа, до 2600 К при pе = 0,70 МПа. Рост максимальной осредненной температуры Тmax при изменении нагрузки составляет 480 К, или 18,5 %. Объемное содержание rNOxопыт и массовая концентрация CNOxопыт оксидов азота NOх при работе дизеля на МТЭ с возрастанием нагрузки увеличиваются, соответственно, с 315 ppm и 0,45 г/м3 на минимальной нагрузке при ре = 0,13 МПа, до 774 ppm и 1,11 г/м3 при ре = 0,70 МПа.
Рисунок 1 — Влияние применения МТЭ на показатели процесса сгорания в цилиндре и показатели объемного содержания rNOх опыт, массовой концентрации СNOх опыт оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 на оптимальных углах в зависимости от изменения нагрузки: n = 2200 мин-1 ¾ — ДТ; ― ― — МТЭ
При переходе с ДТ на МТЭ при номинальной частоте вращения n = 2200 мин -1 и ре = 0,82 МПа происходит увеличение максимальной осредненной температуры Тmax с 2220 до 2580 К, т. е. максимальная осредненная температура увеличивается на 16,2 %. Максимальное давления сгорания рzmax увеличивается с 8,51 до 8,54 МПа, увеличение максимального давления сгорания рzmax составляет 0,4 %. Таким образом, увеличение объемного содержания rNOxопыт и массовой концентрации CNOxопыт оксидов азота при работе дизеля на МТЭ на оптимальных установочных УОВТ при n = 2200 мин -1 составляет, соответственно, 138 ppm и 0,20 г/м3, или 21,7 %.
На основании полученных данных можно сделать вывод, что применение МТЭ не позволяет обеспечить снижение объемного содержания rNOx опыт и массовой концентрации CNOx опыт оксидов азота во всем диапазоне изменения нагрузки при работе на номинальной частоте вращения [26–30]
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.
