В работе приводятся результаты расчетов объемного содержания, массовой концентрации оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5выполненных по результатам экспериментальных данных при работе на дизельном топливе и на природном газе в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала на режимах номинальной частоты вращения и максимального крутящего.
Ключевые слова: дизель, альтернативное топливо, природный газ, оксиды азота, объемное содержание и массовая концентрация оксидов азота, промежуточное охлаждение надувочного воздуха.
На основании модели воспламенения метановоздушной смеси были проведены теоретические расчеты объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на природном газе (ПГ) на всех скоростных и нагрузочных режимах работы [1–11].
Результаты теоретических расчетов по изменению объемного содержания r NOх теор и массовой концентрации С NOх теор оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на ДТ и ПГ в зависимости от угла п. к.в. для номинальной частоты вращения n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа и частоты вращения максимального крутящего момента n = 1700 мин-1, ре = 1,036 МПа при установочном УОВТ Θвпр = 7 º до в. м.т. представлены на рисунке 1.
Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ДТ при n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа составляет 892 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,284 г/м3, при φNOх мах теор = 14,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых.теор. в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п. к.в. после в. м.т. составляет 684 ppm, при массовой концентрации СNOх вых теор 0,984 г/м3.
Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ПГ при n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа составляет 941 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,355 г/м3, при φNOх мах теор = 15,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых теор в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п. к.в. после в. м.т. составляет 570 ppm, при массовой концентрации СNOх вых теор 0,820 г/м3. Снижение теоретического объемного содержания rNOх вых теор и теоретической массовой концентрации СNOх вых теор оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на ПГ при φNOх вых теор = 130,0º п. к.в. после в. м.т. составляет 17 % [11–21].
Рис.1. Результаты теоретических расчетов по изменению объемного содержания rNOх теор и массовой концентрации СNOх теор оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 ПОНВ при работе на ДТ и ПГ в зависимости от изменения угла п. к.в. двигателя при Θвпр = 7º до в. м.т.: а — n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа; б — n = 1700 мин -1, ре = 1,036 МПа;
—— — дизельный процесс, — – — — газодизельный процесс
Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ДТ при n = 1700 мин -1, ре = 1,036 МПа составляет 913 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,314 г/м3, при φNOх мах теор = 8,0º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых теор в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п. к.в. после в. м.т. составляет 703 ppm, при массовой концентрации СNOх вых теор 1,012 г/м3.
Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ПГ при n = 1700 мин -1, ре = 1,036 МПа составляет 957 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,378 г/м3, при φNOх мах теор = 9,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых теор в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п. к.в. после в. м.т. (выходное теоретическое значение в момент открытия выпускного клапана) составляет 603 ppm, при массовой концентрации СNOх вых теор 0,868 г/м3. Снижение теоретического объемного содержания rNOх вых теор оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на ПГ при φNOх вых теор = 130,0º п. к.в. после в. м.т. составляет 14,0 % [21–31].
По результатам экспериментальных исследований расчетами объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на ПГ подтверждена высокая сходимость полученных теоретических расчетов объемного содержания rNOх теор и массовой концентрации СNOх теор оксидов азота. Разница между теоретическими и расчетными данными не превышает 4 %. [30–36].
Литература:
1. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 3–6.
2. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследования эффективных и экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на природном газе с рециркуляцией отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсиях // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 5. С. 22–25.
3.Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
4. 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.
5. 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.
6. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
7. 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.
8. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. С. 5–8.
9. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. № 4 (28). С. 70–73.
10. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.
11. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 1. С. 11–13.
12. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Шишканов Е. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем их рециркуляции // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 9. С. 8–9.
13. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Олейник М. А., Дубинецкий В. Н. Особенности химизма и феноменологии образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 11. С 13–16.
14. Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при работе на природном газе путем применения рециркуляции отработавших газов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2004. — 18 с.
15. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование нагрузочного режима дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Потенциал современной науки. 2015. № 3 (11). С. 40–44.
16. Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при работе на природном газе путем применения рециркуляции отработавших газов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2004. — 200 с.
17. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование скоростного режима дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 24–26.
18. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование экологических показателей дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 26–28.
19. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 28–30.
20. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
21. Лопатин О. П. Влияние применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий на содержание токсичных компонентов в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 13–15.
22. Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.
23. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.
24. 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.
25. Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 155 с.
26. 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.
27. 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.
28. Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
29. 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.
30. 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.
31. Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.
32. Гребнев А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 211 с.
33. Гребнев А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
34. Лиханов В. А., Гребнев А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения: Монография. — Киров, 2008. — 154 с.
35. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.
36. 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.
