Экологические показатели дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения

В Вятской ГСХА на базе кафедры тепловых двигателей, автомобилей и тракторов осуществлена разработка дизеля 2Ч 10,5/12,0 для работы на метаноле с использованием двойной системы топливоподачи. В работе приводится анализ полученных результатов.

Ключевые слова:дизель, метанол, двойная система топливоподачи.

Рис. 1. Влияние применения метанола с ДСТ на содержание токсичных компонентов в ОГ в зависимости от изменения частоты вращения дизеля 2Ч 10,5/12,0: ¾ — дизельный процесс; — - — - метанол с запальным ДТ

Определение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при применении в качестве основного топлива метанола проводилось путем снятия скоростных характеристик [1–30]. На рисунке 1 представлено влияние применения метанола с ДСТ на содержание токсичных компонентов в ОГ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на различных видах топлива. Увеличение частоты вращения сопровождается увеличением выбросов общего количества токсичных компонентов в ОГ дизеля, кроме оксидов азота, содержание которых при этом снижается. Как видно из графиков, для дизеля, работающего на метаноле с ДСТ, характерно снижение содержания NO_x в ОГ по отношению к опытному дизелю на всех исследуемых скоростных режимах. Так, если у опытного дизеля содержание оксидов азота в ОГ уменьшается с 480 ppm при частоте вращения n = 1200 мин^-1 до 375 ppm при n = 2000 мин^-1, то у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ, содержание NO_x снижается соответственно с 310 ppm до 255 ppm. В процентном отношении это снижение составляет при n = 1200 мин^-1 35,4 %, а при n = 2000 мин^-1–32 %.

Содержание оксидов азота в ОГ при частоте вращения n = 1200 мин^-1 уменьшается с 480 ppm у опытного дизеля, работающего на ДТ, до 310 ppm у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 35,4 %. Содержание NO_x в ОГ при n = 2000 мин^-1 у опытного дизеля, работающего на ДТ, составляет 375 ppm, а у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ, содержание NO_x соответственно снижается до 255 ppm. В процентном отношении это снижение составляет 32 %. Это объясняется, очевидно, в первую очередь тем, что при работе дизеля на метаноле, вследствие особенности химического состава метанола (химическая формула метилового спирта — СН₃ОН) и химизма процесса горения, образование быстрых оксидов азота носит преимущественный характер, замещая в общем балансе образования оксидов азота образование оксидов азота, получаемых по термическому механизму, или так называемых термических оксидов азота, что не может не сказаться на общем снижении содержания NO_x в ОГ.

Содержание сажи в ОГ дизеля меняется при работе дизеля на ДТ с 3,7 единиц по шкале bosch при n = 1200 мин^-1 до 6,8 единицы по шкале bosch при n = 2000 мин^-1, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ — с 0,65 единицы по шкале bosch при n = 1200 мин^-1 до 1,05 единицы по шкале bosch при n = 2000 мин^-1. Содержание сажи в ОГ при увеличении частоты вращения от 1200 до 2000 мин^-1 возрастает на 45,6 % при работе на ДТ и увеличивается на 38,1 % при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Содержание сажи в ОГ при частоте вращения n = 1200 мин^-1 уменьшается с 3,7 единиц по шкале bosch у опытного дизеля, работающего на ДТ, до 0,65 единицы по шкале bosch у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ. Происходит снижение в 5,7 раза. Содержание сажи в ОГ при n = 2000 мин^-1 у опытного дизеля, работающего на ДТ, составляет 6,8 единицы по шкале bosch, а у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ, содержание сажи снижается до 1,05 единицы по шкале bosch. Это снижение при n = 2000 мин^-1 происходит в 6,5 раза.

Содержание СН_х в ОГ дизеля меняется при работе на ДТ с 0,35 % при n = 1200 мин^-1 до 0,10 % при n = 2000 мин^-1, а при работе на метаноле с ДСТ — с 0,10 % при n = 1200 мин^-1 до 0,21 % при n = 2000 мин^-1. Увеличение содержания СН_х при n = 2000 мин^-1 составляет 52,4 %. Содержание СО в ОГ изменяется при работе на ДТ с 0,49 % при n = 1200 мин^-1 до 0,29 % при n = 2000 мин^-1. При работе дизеля на метаноле с ДСТ содержание СО в ОГ составляет 0,24 % при n = 1200 мин^-1, а затем возрастает до 0,27 % при n = 2000 мин^-1.

Содержание СО в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ при n = 1200 мин^-1 снижается с 0,49 до 0,24 %, а при n = 2000 мин^-1 — с 0,29 до 0,27 %, или на 51 % и 6,9 % соответственно. Содержание СО₂ в ОГ изменяется при работе дизеля на ДТ с 3,6 % при n = 1200 мин^-1 до 3,8 % при n = 2000 мин^-1. При работе дизеля на метаноле с ДСТ содержание СО₂ в ОГ изменяется с 3,9 % при n = 1200 мин^-1 до 4,6 % при n = 2000 мин^-1. Увеличение содержания СО₂ в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 7,7 % при n = 1200 мин^-1 и 17,4 % при n = 2000 мин^-1.

Таким образом, при подаче 93 % метанола и 7 % запального ДТ возможно получение следующих результатов:

-        снижение содержания NO_х в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет от 32 % при n = 2000 мин^-1 до 35,4 % при n = 1200 мин^-1;

-        снижение содержания сажи в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ происходит в 5,7 раза при n = 1200 мин^-1 до 6,5 раза при n = 2000 мин^-1;

-        снижение содержания СО в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет от 51 % при n = 1200 мин^-1 до 6,9 % при n = 2000 мин^-1;

-        снижение содержания СО₂ в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет от 7,7 % при n = 1200 мин^-1 до 17,4 % при n = 2000 мин^-1;

-        снижение содержания СН_х в ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 71,4 % при n = 1200 мин^-1, увеличение содержания СН_х — 52,4 % при n = 2000 мин^-1.

Литература:

1.       Лиханов В. А., Чувашев А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2007. — 129 с.

2.       Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Анфилатов А. А., Глухов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография / Под общ.ред. В. А. Лиханова. — Киров: Вятская ГСХА, 2009. — 334 с.

3.       Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Полевщиков А. С., Долгих М. А., Верстаков С. А. Эффективные и экологические показатели дизеля с двойной системой топливоподачи. Тракторы и сельхозмашины, 2011. — № 10, с.8–10.

4.       Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 3. — С. 8–11.

5.       Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 4. — С. 10–13.

6.       Чувашев А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербург, 2007. — 18 с.

7.       Чувашев А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2007. — 167 с.

8.       Чувашев А. Н. Исследование показателей рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 340–343.

9.       Чувашев А. Н. Особенности процесса сгорания в дизеле 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 343–346.

10.   Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на частоте вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 347–348.

11.   Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 349–350.

12.   Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 351–352.

13.   Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 226–229.

14.   Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 232–235.

15.   Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 235–238.

16.   Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 238–241.

17.   Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальное давление сгорания в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 117–120.

18.   Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 120–123.

19.   Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 123–125.

20.   Анфилатов А. А. Изменение объемного содержания оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 125–128.

21.   Анфилатов А. А. Индицирование тепловыделения в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 128–131.

22.   Анфилатов А. А. Методика исследований дизеля 2Ч 10,5/12,0 по снижению содержания оксидов азота при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 131–134.

23.   Анфилатов А. А. Обработка полученных результатов исследований дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 134–136.

24.   Анфилатов А. А. Объемное содержание оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 136–139.

25.   Анфилатов А. А. Расчет выбросов вредных газообразных веществ с отработавшими газами дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 139–141.

26.   Анфилатов А. А. Содержание оксидов азота в дизеле при работе на метаноле в зависимости от изменения установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 141–144.

27.   Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 73–76.

28.   Анфилатов А. А. Изменение массовой концентрации оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 76–79.

29.   Анфилатов А. А. Изменение мощностных и экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 79–82.

30.   Анфилатов А. А. Массовая концентрация оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 82–85.