2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ........................................4
ВВЕДЕНИЕ.............................................................6
Глава I. Анализ работ, посвященных исследованию возможностей
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩИХ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ (СИНТЕЗ-
ГАЗОВ) В дизелях в качестве средств повышения ИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
1.1. Возможности улучшения эколого-экономических показателей дизеля за счет использования присадок водородосодержащих газовых смесей .11
1.2. Получение реакционно активных газообразных продуктов в системах конверсии топлива............................................ 13
1.3. Качественный состав продуктов конверсии дизельного топлива..23
1.4. Задачи исследования.........................................28
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВ УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ
2.1. Физико-химические основы термохимического преобразования жидкого углеводородного топлива в газообразные продукты.............:..31
2.2. Основные реакции термохимической переработки дизельного топлива и условия их реализации..........................................35
2.3. Исследование влияния присадок конверсионных продуктов на экономические показатели дизеля..............................................44
2.4. Исследование влияния присутствия водородосодержащего компонента в составе воздушно-топливной смеси на экологические показатели дизеля 47
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Задачи экспериментальных исследований.......................57
3.2. Экспериментальная установка и оборудование..................57
3.3. Методика проведения исследований............................60
3.4. Оценка погрешностей измерений ........................... 67
з
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО С ДОБАВКОЙ ПРОДУКТОВ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТОПЛИВА
4.1. Исследование процесса газификации дизельного топлива в термохимичес-
ком реакторе......................................................71
4.2. Исследование топливно-экономических показателей дизеля, работающего с
добавкой к воздушному заряду продуктов конверсии топлива..........78
4.3 Исследование экологических характеристик дизеля при его работе с добавками продуктов конверсии топлива............................ 86
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.........................................89
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.....................................91
ПРИЛОЖЕНИЯ
99
10
Априори, для рациональной организации рабочего цикла дизеля желательно иметь эффективный и, по возможности, универсальный ''инструмент” целенаправленного воздействия на процессы цикла, определяющие его экономические и экологические качества. При этом концепция, реализующая возможность совершенствования рабочих процессов дизеля на основе применения физико-химических средств воздействия на них, на наш взгляд, представляется наиболее перспективной. Данная концепция логична по своей сущности: внутрицилиндровые процессы (явления) связаны с физико-химическими превращениями углеводородно-воздушной среды, а следовательно, и средства воздействия на них должны быть технологически подобными этим превращениям. Реакционно способным физико-химическим средством, в принципе, можно обеспечить строгую индивидуальную направленность реализуемого воздействия на кинетику реагирующей топливно-воздушной смеси, обеспечивая при этом улучшение как экологических, так и экономических показателей дизельного цикла. Доказательством этому являются результаты ряда исследований, осуществленных в РУДН за последнее десятилетие [5,6,7,30,31].
В этих работах, результаты которых были подтверждены рядом других исследований [8,19,29,43], показано, что существует принципиальная возможность рационализировать способ организации рабочего процесса дизеля, усовершенствуя его одновременно по экологическим и топливно-экономическим качествам. Аналогичную цель приследуют и работы, направленные на поиск возможностей замены традиционных моторных топлив альтернативными, а также на поиск присадок или добавок, частично заменяющих топливо и позволяющих активизировать процесс сгорания основного топлива и тем самым повысить уровень эколого-экоиомических показателей [28,59].
Различные варианты использования горючих добавок с высокой реакционной способностью рассмотрены, например, в работах [19,20,44,53].
Особое место среди активизирующих добавок, используемых в двигателях, занимает водород [12,13,14,16,23]. Высокая эффективность его воздействия на рабочие процессы двигателя связана, в первую очередь, с необычайно высокой
\
II
нормальной скоростью сгорания этого газа. Так, если для дизельного топлива эта величина по определенным группам углеводородов имеет значения [16]: для парафиновых - 32..37 см/с, ароматических - 38,5 см/с, циклических - 35 см/с, то для водорода этот показатель равен 267 см/с. Заметим, что для окиси углерода нормальная скорость сгорания превышает 41 см/с.
1.1. Возможности улучшения эколого-экономических показателей дизеля за счет использования присадок водородосодержащих газовых смесей
Из многочисленных источников [12,13,14,16,17,23] явствует, что использование водорода является эффективным средством улучшения экологических и топливно-экономических показателей ДВС. Рассматриваются возможности использования водорода как в качестве самостоятельного вида топлива, где дизельное топливо используется только в качестве запального [12,16,17], так и в качестве присадки к основному топливу [14,23]. При этом отмечается улучшение экономических и токсических характеристик дизеля как при работе с относительно большими добавками водорода (до 5% по массе по отношению к остальному топливу), так и при малых добавках (0,02...0,1%) [13,14,23]. При добавке водорода в количестве 1,5 г/кВт-ч экономия топлива составляет 18 г/кВт-ч, а при добавке 9 г/кВт ч водорода - соответственно экономится топлива до 37 г/кВ ч [14].
Важным моментом является определение величины присадки водорода к дизельному топливу, при которой сгорание водородно-дизельной смеси в дизеле происходит без детонации и тем самым предотвращается снижение мощности и ухудшение других эффективных показателей двигателя. В работах [12,23] приведены данные расчетно-экспериментальных исследований, устанавливающие границы ангидетонационного сгорания водородно-дизельной смеси по содержанию в ней водорода. Эти границы определены как: «5щ = У/1г /Усм = 0,03...0,15.
Наибольшее количество исследований выполнено по изучению рабочего процесса двигателя с добавками водорода в составе его смесей с негорючими
- Київ+380960830922