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 изменения частоты вращения



Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания вцилиндре исажесодержания вОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе сДСТ взависимости от изменения частоты вращения

Россохин Алексей Валерьевич, кандидат технических наук, доцент

Вятская государственная сельскохозяйственная академия (г. Киров)

На рис. 1 представлено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и показатели сажесодержания в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения.

При увеличении частоты вращения происходит увеличение максимального давления сгорания p_{z max}, максимальной осредненной температуры цикла Т_max и массовой концентрации сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_вых. При низкой частоте вращения увеличивается время, отводимое на окисление частиц сажи, и, как следствие, С_вых уменьшается.

Из анализа графиков видно, что максимальное давление сгорания при работе на ДТ уменьшается с 7,16 МПа при n = 1200 мин^-1 до 6,90 МПа при n = 2000 мин^–1. Снижение составляет 0,26 МПа, или 2,3 ^%. Максимальная осреднённая температура газов в цилиндре возрастает с 1830 К при n = 1200 мин^-1 до 2020 К при n = 2000 мин^-1. Рост температуры составляет 190 К, или 10,4 ^%. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, С_{дт опыт} возрастает с 0,27 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,71 г/м³ n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,44 г/м³, или в 2,6 раза. Расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_{дт расч.} возрастает с 0,24 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,64 г/м³ n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,40 г/м³, или в 2,6 раза. Расчетная относительная концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана r_{дт расч.} увеличивается с 0,194 г/кг при n = 1200 мин^-1 до 0,50 г/кг при n = 2000 мин^-1. Относительная концентрация сажи увеличивается в 2,57 раза.

При работе на метаноле с ДСТ p_{z max} уменьшается с 7,6 МПа при n = 1200 мин^-1 до 7,0 МПа при n = 2000 мин^–1. Снижение составляет 0,6 МПа, или 7,0 ^%. Т_max увеличивается с 1880 К при n = 1200 мин^-1 до 2050 К при n = 2000 мин^-1, т. е. на 9 ^%. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, С_{м опыт} возрастает с 0,017 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,039 г/м³ при n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,022 г/м³, или в 1,72 раза. Расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_{м расч.} возрастает с 0,014 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,032 г/м³ при n = 2000 мин^-1.

Рис. 1. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и показатели сажесодержания в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 с ДСТ при Θ_ДТ = 34º и Θ_М = 34º в зависимости от изменения частоты вращения:  дизельный процесс; ― ― ― метанол с запальным ДТ

Увеличение составляет 0,018 г/м³, или в 1,3 раза. Расчетная относительная концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана r_{м расч.} увеличивается с 0,012 г/кг при n = 1200 мин^-1 до 0,030 г/кг при n = 2000 мин^-1. Относительная концентрация сажи увеличивается на 0,18 г/кг, или в 1,5 раза.

Максимальное давление цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ при n = 1200 мин^-1 больше, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при n = 1200 мин^-1 максимальное давление цикла увеличивается с p_{z max} = 7,16 МПа при работе дизеля на ДТ до p_{z max} = 7,6 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ (на 6,5 ^%).

С увеличением частоты вращения происходит увеличение максимального давления сгорания: при n = 2000 мин^-1 значение p_{z max} = 6,90 МПа при работе дизеля на ДТ, p_{z max} = 7,0 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ (на 1,5 ^%). Максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ при n = 1200 мин^-1 составляет 1880 К, а при работе дизеля на ДТ T_max составляет 1830 К, т. е. на 2,7 ^%. При увеличении частоты вращения до n = 2000 мин^-1 максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ возрастает до 2050 К по сравнению с Т_max при работе дизеля на ДТ, которая равна 2020 К. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, при работе на метаноле с ДСТ снижается на всех скоростных режимах по сравнению с работой на ДТ. Так, при n = 1200 мин^-1 массовая концентрация сажи С_опыт снижается с 0,28 г/м³ при работе на ДТ до 0,017 г/м³ при работе на метаноле с ДСТ. Концентрация сажи уменьшается в 16,4 раза. При n = 2000 мин^-1 массовая концентрация сажи С_опыт снижается с 0,72 г/м³ при работе на ДТ до 0,039 г/м³ при работе на метаноле с ДСТ, т. е. в 17,4 раза. При n = 1200 мин^-1 относительная концентрация сажи r_расч. снижается с 0,194 г/м³ при работе на ДТ до 0,012 г/кг при работе на метаноле с ДСТ. Концентрация сажи уменьшается в 16,6 раза. При n = 2000 мин^-1 относительная концентрация сажи r_расч. снижается с 0,61 г/кг при работе на ДТ до 0,030 г/кг при работе на метаноле с ДСТ, т. е. в 20 раз.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что применение метанола с ДСТ позволяет обеспечить значительное снижение показателей сажесодержания при работе на всех нагрузочных и скоростных режимах.

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. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.
8. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–235.
9. 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.
10. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.
11. 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.
12. 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.
13. 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) С. 340–343.
14. Лиханов В. А., Россохин А. В., Олейник М. А., Рудаков Л. В. Улучшение экологических показателей дизеля с турбонaддyвом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 9. с. 8–10.
15. Россохин, А. В. Влияние применения альтернативных топлив на процессы образования и окисления сажевых частиц в цилиндре дизеля с камерой сгорания типа ЦНИДИ // Молодой ученый. 2015. № 15 (95). с. 152–154.
16. Россохин А. В. Показатели процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от угла поворота коленчатого вала // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 98–101.
17. Лиханов В. А., Россохин А. В. Особенности теплообмена излучением в цилиндре дизелей при работе на газомоторном топливе // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10–1. с. 14–17.
18. Кузьмин В. А., Заграй И. А., Россохин А. В., Рукавишникова Р. В. Определение размеров частиц сажи на различных участках системы выпуска дизеля // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 11–12. с. 3–10.
19. Лиханов В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Снижение выбросов сажи с отработавшими газами дизелей путем применения альтернативных топлив // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 13–16.
20. Лиханов В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Особенности работы автотранспортного дизеля на этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 16–19.
21. Россохин А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2006.
22. Россохин А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киров, 2006.
23. Лиханов В. А., Лопарев А. А., Рудаков Л. В., Россохин А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 12. с. 15–19.
24. Лиханов В. А., Россохин А. В., Олейник М. А., Рудаков Л. В. Улучшение экологических показателей дизеля с турбонaддyвом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 9. с. 8–10.