На рис. 1, а) представлено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и сажесодержания в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от нагрузки на номинальном режиме работы при n = 1800 мин-1.
Из графиков видно, что при работе дизеля на ДТ при увеличении нагрузки увеличивается максимальное давление сгорания pz max от 5,8 МПа при pе= 0,127 МПа до 7,2 МПа при pе =0,65 МПа. Увеличение pz max составляет 1,4 МПа, или 24,1 %. Максимальная осреднённая температура цикла в цилиндре дизеля Tzmax возрастает с 1540 К при pе = 0,127 МПа до 2020 К при pе = 0,65 МПа. Рост значения температуры составляет 480 К, или 31,2 %. Относительная концентрация увеличивается с rдт расч = 0,0673 г/кг при pе = 0,127 МПа до rдт расч =0,416 г/кг при pе = 0,65 МПа. Происходит увеличение относительной концентрации в 6,2 раза. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, Сдт опыт возрастает с 0,097 г/м3 при pе =0,127 МПа до 0,60 г/м3при pе = 0,65 МПа. Увеличение составляет 0,503 г/м3, или в 6,2 раза. Проведенные теоретические расчеты показывают, что расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана Сдт расч возрастает с 0,095 г/м3 при pе = 0,127 МПа до 0,54 г/м3при pе = 0,65 МПа, т. е. увеличивается в 5,7 раза. Разница между теоретическим и экспериментальным значениями массовой концентрации сажи составляет от 5 % при pе= 0,127 МПа до 10 % при pе = 0,65 МПа. Из графиков видно, что при работе на метаноле с ДСТ при увеличении нагрузки максимальное давление сгорания pz max возрастает с 5,2 МПа при pе= 0,127 МПа до 7,3 МПа при pе= 0,65 МПа. Увеличение составляет 2,1 МПа, или 40,4 %. Максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле увеличивается от 1360 К при pе = 0,127 МПа до 2040 К при pе = 0,65 МПа. Рост температуры при изменении нагрузки составляет 680 К, или 50 %. Относительная концентрация увеличивается с rм расч. =0,0029 г/кг при pе = 0,127 МПа до rм расч. = 0,039 г/кг при pе= 0,65 МПа. Происходит увеличение относительной концентрации в 13 раз. Содержание сажи в цилиндре на момент открытия выпускного клапана определяет дымность ОГ. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, См опыт возрастает с 0,005 г/м3 при pе =0,127 МПа до 0,055 г/м3 при pе= 0,65 МПа. Увеличение составляет 0,05 г/м3, или в 11 раз. Расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана См расч. возрастает с 0,005 г/м3 при pе = 0,127 МПа до 0,047 г/м3при pе = 0,65 МПа. Разница между теоретическим и экспериментальным значениями массовой концентрации сажи составляет от 1 % при pе = 0,127 МПа до 11 % при pе = 0,65 МПа.
Максимальное давление сгорания снижается при pе = 0,127МПа с 5,8 МПа при работе на ДТ до 5,2 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 0,6 МПа, или 10,3 %. При pе = 0,65 МПа pz max увеличивается с pz max = 7,2 МПа при работе на ДТ до pz max =7,3 МПа при работе на метаноле с ДСТ. Увеличение составляет 1,37 %. Максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ при pе = 0,127МПа снижается с 1540 К до 1360 К. Снижение равно 180 К, или 11,7 %. При pе =0,65 МПа максимальная осредненная температура цикла при работе на метаноле выше, чем при работе на ДТ: 2040 K и 2020 К соответственно. При pе= 0,127 МПа относительная концентрация снижается с rдт расч. = 0,0673 г/кг при работе на ДТ до значения rм расч. = 0,0029г/кг при работе на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 0,0644 г/кг, или 95,7 %. При увеличении нагрузки до pе = 0,65МПа относительная концентрация уменьшается с rдт расч.= 0,416 г/кг при работе на ДТ до значения rм расч.= 0,039 г/кг при работе на метаноле с ДСТ. Уменьшение равно 0,377 г/кг, или 90,6 %. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана при работе на метаноле с ДСТ значительно снижается по сравнению при работе на ДТ.
На рис. 1, б представлено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и сажесодержания в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 с ДСТ в зависимости от нагрузки на режиме максимального крутящего момента при n = 1400 мин-1.
Из графиков видно, что при работе дизеля на ДТ при увеличении нагрузки увеличивается максимальное давление сгорания от pz max = 5,46 МПа при pе = 0,127 МПа до 7,10 МПа при pе = 0,635 МПа. Увеличение составляет 1,64 МПа, или 30 %. Максимальная осреднённая температура газов в цилиндре возрастает с 1400 К при pе = 0,127 МПа до 1920 К при pе = 0,635 МПа. Рост температуры составляет 520 К, или 37,1 %. Относительная концентрация увеличивается с rдт расч. = 0,09г/кг при pе = 0,127 МПа до rдт расч. = 0,252 г/кг при pе= 0,635 МПа. Происходит увеличение относительной концентрации в 2,8 раза. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, Сдт опыт возрастает с 0,11 г/м3 при pе =0,127 МПа до 0,37 г/м3при pе= 0,635 МПа. Увеличение составляет 0,26 г/м3, или в 3,36 раза. Проведенные теоретические расчеты показывают, что расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана Сдт расч. возрастает с 0,1 г/м3 при pе = 0,127 МПа до 0,32 г/м3при pе = 0,635 МПа. Разница между теоретическим и экспериментальным значениями массовой концентрации сажи составляет от 9 % при pе= 0,127 МПа до 13 % при pе= 0,635 МПа.
а)
б)
Рис. 1. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и показатели сажесодержания в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с ДСТ при ΘДТ= 34º и ΘМ = 34º в зависимости от изменения нагрузки: а) при n = 1800 мин-1; б) при n = 1400 мин-1; ¾¾ — дизельный процесс; ― ― ― метанол с запальным ДТ
Из кривых видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на метаноле с ДСТ показатели процесса сгорания изменяются во всём диапазоне изменения нагрузки. Из графиков видно, что при увеличении нагрузки максимальное давление сгорания pz max возрастает с 4,7 МПа при pе = 0,127МПа до 7,5 МПа при pе = 0,635МПа. Увеличение составляет 2,8 МПа, или 57,6 %. Максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ увеличивается от 1280 К при pе= 0,127 МПа до 1960 К pе= 0,635 МПа. Рост температуры составляет 680 К, или 53,1 %. Относительная концентрация увеличивается с rм расч. = 0,0048 г/кг при pе =0,127 МПа до rм расч = 0,025г/кг при pе = 0,635 МПа. Происходит увеличение относительной концентрации в 5,2 раза. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, См опыт возрастает с 0,007 г/м3 при pе = 0,127 МПа до 0,030 г/м3при pе = 0,635 МПа. Увеличение составляет 0,023 г/м3, или в 4,3 раза. Расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана См расч. возрастает с 0,006 г/м3 при pе= 0,127 МПа до 0,026 г/м3при pе = 0,635 МПа. Разница между теоретическим и экспериментальным значениями массовой концентрации сажи составляет от 14 % при pе = 0,127 МПа до 13,3 % при pе = 0,635 МПа.
При увеличении нагрузки до pе = 0,635 МПа относительная концентрация уменьшается с rдт расч. =0,252 г/кг при работе на ДТ до значения rм расч.= 0,025 г/кг при работе на метаноле с ДСТ. Уменьшение равно 0,227 г/кг, или 90 %. Массовая концентрация сажи в цилиндре, полученная опытным путем, в момент открытия выпускного клапана при работе на метаноле с ДСТ значительно снижается по сравнению при работе на ДТ. Так, при pе = 0,127 МПа массовая концентрация Сопыт снижается с 0,116 г/м3 до 0,007 г/м3, т. е. в 16 раз. С увеличением нагрузки массовая концентрация сажи, полученная опытным путем, в цилиндре в момент открытия выпускного клапана увеличивается, и снижение становится менее значительным. При pе = 0,635 МПа Сопыт снижается с 0,37 г/м3 при работе на ДТ до 0,030 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ. Концентрация сажи Сопыт снижается в 12 раз.
На основании полученных данных можно сделать вывод, что применение метанола с ДСТ позволяет обеспечить значительное снижение показателей сажесодержания во всем диапазоне изменения нагрузки.
Литература:
1. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.
2. Скрябин М. Л. Разработка программы стендовых исследований газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 53–55.
3. Скрябин М. Л. Особенности горения капли дизельного топлива в турбулентном потоке метано-воздушной смеси в цилиндре газодизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 56–59.
4. Скрябин М. Л. Исследование мощностных и экономических показателей газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 59–62.
5. Скрябин М. Л. Влияние угла опережения впрыскивания топлива на экологические показатели газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 62–65.
6. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.
7. 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.
8. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.
9. 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.
10. 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. -167с.
