Математическая модель расчета содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4 ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на природном газе | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (92) июнь-2 2015 г.

Дата публикации: 18.06.2015

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Скрябин М. Л. Математическая модель расчета содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4 ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на природном газе // Молодой ученый. — 2015. — №12. — С. 309-312. — URL https://moluch.ru/archive/92/20504/ (дата обращения: 18.07.2018).

В данной статье рассмотрена математическая модель расчета содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4 ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на природном газе.

Ключевые слова: дизель, альтернативное топливо, природный газ, дизельное топливо.

 

Скорость горения распыленного дизельного топлива (ДТ) в потоке метано-воздушной смеси (МВС) в общем случае определяется скоростями различных «элементарных» процессов. К ним относятся: прогрев, испарение, разгон и дробление капель ДТ, смешение паров ДТ и природного газа (ПГ) с окислителем, химические реакции и т. п. [1–12].

Примем, что капли ДТ и МВС равномерно распределены по сечению КС и все параметры процесса в силу этого зависят только от продольной координаты х. Таким образом, рассматривается одномерная постановка задачи. Она позволяет исследовать низкочастотные и продольные акустические колебания.

Рассмотрим элементарные процессы, определяющие скорость испарения капель ДТ, поскольку они существенным образом определяют процессы в газовой фазе МВС. Увеличение температуры и массы МВС за счет горения и испарения капель ДТ вызывает ее ускоренное движение. Возникающая вследствие этого разность скоростей МВС и капель ДТ порождает аэродинамические силы, действующие на каплю ДТ, которые при определенных условиях могут приводить к разрушению капель ДТ [13–26].

При нагреве капли ДТ происходит ее испарение. Вначале при температуре ниже температуры кипения топлива испаряются наиболее легкие фракции. По мере повышения температуры начинается испарение более тяжелых соединений. На скорость испарения капли ДТ оказывает влияние разность парциальных давлений паров испаряемых фракций в капле и в окружающей среде. Скорость образования пара резко возрастает, когда температура частицы достигает температуры кипения ДТ.

На рис 1 показана схема горения капли ДТ в турбулентном потоке МВВ с избытком окислителя. При испарении топлива вокруг капли ДТ 1 образуется зона паров горючего 2, навстречу которой из среды диффундирует окислитель 5. В результате вокруг капли образуется горючая смесь. Горение полученной смеси происходит в тонком слое 3, концентрация горючего в котором близка к стехиометрической. Толщина слоя 3, называемого фронтом горения, обычно составляет несколько долей миллиметра. Продукты сгорания 6 и 7, образующиеся в зоне горения 3, диффундируют в двух направлениях: в сторону капли — в зону паров горючего 2 и в противоположную сторону — в зону их догорания 4. Таким образом, объем, занимаемый факелом, делится на две части: внутреннюю, состоящую из паров топлива и продуктов сгорания, диффундирующих из фронта горения в сторону капли ДТ, и внешнюю, состоящую из продуктов сгорания и диффундирующего навстречу им воздуха. При турбулентном режиме горения МВС скорость диффузии МВС в зону горения капли ДТ выше скорости ее испарения. Поэтому фактором, возможно определяющим скорость горения капли, является продолжительность испарения.

Рис. 1. Схема горения капли ДТ в турбулентном потоке МВС с избытком окислителя: 1 — капля ДТ; 2 — пары горючего; 3 — фронт горения; 4 — зона догорания; 5 — окислитель; 6,7 — продукты сгорания; 8 — турбулентный поток МВВ

 

Дробление капель ДТ в основном определяется двумя видами сил: силой, определяемой скоростным напором, действующим на каплю ДТ, и касательными силами трения.

Так как единичный форсуночный элемент создает пучок капель ДТ, то их распределение по сечению КС газодизеля с ПОНВ неравномерно. Пучки капель ДТ обладают аэродинамическим сопротивлением, поэтому МВВ их частично обтекает. В связи с этим скорость газа внутри пучка меньше его средней скорости. Последнее затрудняет процесс дробления капель ДТ, что подтверждается многочисленными экспериментами [17–34].

 

Литература:

 

1.         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.

2.         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.

3.         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.

4.         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.

5.         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. — 156 с.

6.         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.

7.         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.

8.         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.

9.         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.

10.     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.

11.     Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.

12.     Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.

13.     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.

14.     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.

15.     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.

16.     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.

17.     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.

18.     Анфилатов А. А. Особенности экспериментальной установки для исследования рабочего процесса дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 223–225.

19.     Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–228.

20.     Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–231.

21.     Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–234.

22.     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.

23.     Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–240.

24.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с

25.     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.

26.     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.

27.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.

28.     Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.

29.     Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.

30.     Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.

31.     Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.

32.     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.

33.     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.

34.     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.

Основные термины (генерируются автоматически): фронт горения, природный газ, турбулентный поток, схема горения капли, сторона капли, пучок капель, продукт сгорания, капля, избыток окислителя, зона паров горючего, Дробление капель.


Ключевые слова

дизель, природный газ, альтернативное топливо, дизельное топливо.

Похожие статьи

Компьютерное моделирование процессов распыла и дисперсии...

Рис. 2. Распределение капель октана и додекана по радиусам по высоте камеры сгорания в момент времени t=2,5 мс. На рисунке 3 показаны поля температуры в камере сгорания при горении октана и додекана в момент времени 2,5 мс.

Эффективный способ повышения прочности поверхностных слоев...

Наивысшим удельным тепловым потоком обладает ацитилено-кислородное пламя, поэтому оно наиболее распространено. В зависимости от того, были или не были перемещены горючий газ с окислителем до подачи в зону горения...

Прогнозирование зажигания жидкого топлива под воздействием...

2) температура смеси паров горючего с окислителем превышает температуру воспламенения горючей жидкости.

Варшавский, Г.А. Горение капли жидкого топлива / Г.А. Варшавский. – В кн.: Теория горения порохов и взрывчатых веществ.

Численное термогазодинамическое моделирование процесса...

Были проведены расчеты ламинарного и турбулентного горения паров керосина в потоке воздуха.

Вне этого диапазона расчетная скорость распространения фронта пламени завышена (горение происходит до сопла).

Определение параметров горящей капли при ее взаимодействии...

. Объемное содержание реагирующих капель в газе полагается малым, воздействием со стороны капли на газ пренебрегается. При составлении модели учитывались силы аэродинамического взаимодействия капли с пульсирующим потоком газа и сила тяжести капли.

Уточненная математическая модель образования и выгорания...

Это связано с разрывом капель эмульгированного топлива при горении. При дроблении капель увеличивается скорость их испарения и улучшается перемешивание топлива с воздухом.

Обзор особенностей работы камер сгорания ПВРД

В потоке воздуха капли испаряются, и образовавшиеся пары топлива перемешиваются с горячим воздухом.

Рис. 2. Схема течения газа возле стабилизатора. В камере сгорания СПВРД основное количество горючей смеси поджигается с помощью форкамеры.

Изменение скорости и диаметра горящей капли при ее...

Капли в трубе не дробятся, предварительная подготовка их к испарению (дробление, прогрев, самовоспламенение) происходит в резонаторной трубе.

Начальная температура капель и газа равна той, с которой они поступают в камеру сгорания.

Компьютерное моделирование процессов распыла и дисперсии...

Рис. 2. Распределение капель октана и додекана по радиусам по высоте камеры сгорания в момент времени t=2,5 мс. На рисунке 3 показаны поля температуры в камере сгорания при горении октана и додекана в момент времени 2,5 мс.

Эффективный способ повышения прочности поверхностных слоев...

Наивысшим удельным тепловым потоком обладает ацитилено-кислородное пламя, поэтому оно наиболее распространено. В зависимости от того, были или не были перемещены горючий газ с окислителем до подачи в зону горения...

Прогнозирование зажигания жидкого топлива под воздействием...

2) температура смеси паров горючего с окислителем превышает температуру воспламенения горючей жидкости.

Варшавский, Г.А. Горение капли жидкого топлива / Г.А. Варшавский. – В кн.: Теория горения порохов и взрывчатых веществ.

Численное термогазодинамическое моделирование процесса...

Были проведены расчеты ламинарного и турбулентного горения паров керосина в потоке воздуха.

Вне этого диапазона расчетная скорость распространения фронта пламени завышена (горение происходит до сопла).

Определение параметров горящей капли при ее взаимодействии...

. Объемное содержание реагирующих капель в газе полагается малым, воздействием со стороны капли на газ пренебрегается. При составлении модели учитывались силы аэродинамического взаимодействия капли с пульсирующим потоком газа и сила тяжести капли.

Уточненная математическая модель образования и выгорания...

Это связано с разрывом капель эмульгированного топлива при горении. При дроблении капель увеличивается скорость их испарения и улучшается перемешивание топлива с воздухом.

Обзор особенностей работы камер сгорания ПВРД

В потоке воздуха капли испаряются, и образовавшиеся пары топлива перемешиваются с горячим воздухом.

Рис. 2. Схема течения газа возле стабилизатора. В камере сгорания СПВРД основное количество горючей смеси поджигается с помощью форкамеры.

Изменение скорости и диаметра горящей капли при ее...

Капли в трубе не дробятся, предварительная подготовка их к испарению (дробление, прогрев, самовоспламенение) происходит в резонаторной трубе.

Начальная температура капель и газа равна той, с которой они поступают в камеру сгорания.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Компьютерное моделирование процессов распыла и дисперсии...

Рис. 2. Распределение капель октана и додекана по радиусам по высоте камеры сгорания в момент времени t=2,5 мс. На рисунке 3 показаны поля температуры в камере сгорания при горении октана и додекана в момент времени 2,5 мс.

Эффективный способ повышения прочности поверхностных слоев...

Наивысшим удельным тепловым потоком обладает ацитилено-кислородное пламя, поэтому оно наиболее распространено. В зависимости от того, были или не были перемещены горючий газ с окислителем до подачи в зону горения...

Прогнозирование зажигания жидкого топлива под воздействием...

2) температура смеси паров горючего с окислителем превышает температуру воспламенения горючей жидкости.

Варшавский, Г.А. Горение капли жидкого топлива / Г.А. Варшавский. – В кн.: Теория горения порохов и взрывчатых веществ.

Численное термогазодинамическое моделирование процесса...

Были проведены расчеты ламинарного и турбулентного горения паров керосина в потоке воздуха.

Вне этого диапазона расчетная скорость распространения фронта пламени завышена (горение происходит до сопла).

Определение параметров горящей капли при ее взаимодействии...

. Объемное содержание реагирующих капель в газе полагается малым, воздействием со стороны капли на газ пренебрегается. При составлении модели учитывались силы аэродинамического взаимодействия капли с пульсирующим потоком газа и сила тяжести капли.

Уточненная математическая модель образования и выгорания...

Это связано с разрывом капель эмульгированного топлива при горении. При дроблении капель увеличивается скорость их испарения и улучшается перемешивание топлива с воздухом.

Обзор особенностей работы камер сгорания ПВРД

В потоке воздуха капли испаряются, и образовавшиеся пары топлива перемешиваются с горячим воздухом.

Рис. 2. Схема течения газа возле стабилизатора. В камере сгорания СПВРД основное количество горючей смеси поджигается с помощью форкамеры.

Изменение скорости и диаметра горящей капли при ее...

Капли в трубе не дробятся, предварительная подготовка их к испарению (дробление, прогрев, самовоспламенение) происходит в резонаторной трубе.

Начальная температура капель и газа равна той, с которой они поступают в камеру сгорания.

Компьютерное моделирование процессов распыла и дисперсии...

Рис. 2. Распределение капель октана и додекана по радиусам по высоте камеры сгорания в момент времени t=2,5 мс. На рисунке 3 показаны поля температуры в камере сгорания при горении октана и додекана в момент времени 2,5 мс.

Эффективный способ повышения прочности поверхностных слоев...

Наивысшим удельным тепловым потоком обладает ацитилено-кислородное пламя, поэтому оно наиболее распространено. В зависимости от того, были или не были перемещены горючий газ с окислителем до подачи в зону горения...

Прогнозирование зажигания жидкого топлива под воздействием...

2) температура смеси паров горючего с окислителем превышает температуру воспламенения горючей жидкости.

Варшавский, Г.А. Горение капли жидкого топлива / Г.А. Варшавский. – В кн.: Теория горения порохов и взрывчатых веществ.

Численное термогазодинамическое моделирование процесса...

Были проведены расчеты ламинарного и турбулентного горения паров керосина в потоке воздуха.

Вне этого диапазона расчетная скорость распространения фронта пламени завышена (горение происходит до сопла).

Определение параметров горящей капли при ее взаимодействии...

. Объемное содержание реагирующих капель в газе полагается малым, воздействием со стороны капли на газ пренебрегается. При составлении модели учитывались силы аэродинамического взаимодействия капли с пульсирующим потоком газа и сила тяжести капли.

Уточненная математическая модель образования и выгорания...

Это связано с разрывом капель эмульгированного топлива при горении. При дроблении капель увеличивается скорость их испарения и улучшается перемешивание топлива с воздухом.

Обзор особенностей работы камер сгорания ПВРД

В потоке воздуха капли испаряются, и образовавшиеся пары топлива перемешиваются с горячим воздухом.

Рис. 2. Схема течения газа возле стабилизатора. В камере сгорания СПВРД основное количество горючей смеси поджигается с помощью форкамеры.

Изменение скорости и диаметра горящей капли при ее...

Капли в трубе не дробятся, предварительная подготовка их к испарению (дробление, прогрев, самовоспламенение) происходит в резонаторной трубе.

Начальная температура капель и газа равна той, с которой они поступают в камеру сгорания.

Задать вопрос