Применение альтернативных топлив в энергетических установках на базе поршневых двигателей внутреннего сгорания
|
Введение 3
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 6
ГЛАВА 2. ВИДЫ И СПЕЦИФИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ТОПЛИВ 9
2.1. Альтернативные топлива 13
2.1.1. Водород как альтернативное топливо 20
2.1.2. Будущая технология получения водорода 28
2.1.3. Использование водорода на транспорте 25
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 27
3.1. Методика экспериментальных исследований 27
3.1.1 Результаты экспериментальных исследований 35
3.1.2 Результаты исследований влияния угла опережения зажигания 40
3.2 Анализ влияния добавок водорода на показатели ДВС 60
Заключение 66
Список используемых источников 68
Приложение А 72
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 6
ГЛАВА 2. ВИДЫ И СПЕЦИФИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ТОПЛИВ 9
2.1. Альтернативные топлива 13
2.1.1. Водород как альтернативное топливо 20
2.1.2. Будущая технология получения водорода 28
2.1.3. Использование водорода на транспорте 25
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 27
3.1. Методика экспериментальных исследований 27
3.1.1 Результаты экспериментальных исследований 35
3.1.2 Результаты исследований влияния угла опережения зажигания 40
3.2 Анализ влияния добавок водорода на показатели ДВС 60
Заключение 66
Список используемых источников 68
Приложение А 72
«Основным источником загрязнения воздуха в России являются автомобили с ДВС. По данным Минздрава РФ, на автомобили приходится 83% от общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу во многих регионах России. Важнейшей причиной низкого уровня ожидаемой продолжительности жизни в России является плохой воздух, и следствием этого в последние годы считается не транспорт, а производство. Один автомобиль поглощает более 4 тонн кислорода из атмосферы каждый год, принимая в среднем 800 кг окиси углерода, 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеродов» [47].
«В результате Россия получает 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида, 1,5 тонны бензапирена и 5 тыс. тонн свинца в год. Общее количество вредных веществ, производимых автомобилями в год, превышает 20 млн тонн» [47].
«По данным Министерства транспорта России, каждый год ущерб от негативного воздействия различных выбросов в окружающую среду в результате использования автотранспорта составляет 45 млрд долларов США. Существует Федеральная программа " Модернизация транспортной системы России (2002-2010)". С подпрограммой "дорожно-транспортная экология России", которая предусматривает более жесткие экологические стандарты при производстве и эксплуатации автомобильного транспорта в России. Для решения вопроса транспортной экологии требуются новые технологии и разработки, которые направлены на совершенствование тех.состояния автомобильного транспорта» [47].
«На внутреннем рынке представлены технологии, повышающие экологичность и экономичность транспортных средств. Тем не менее, не функционирует «звено», которое должно качественно довести информацию до транспортных производств, чтобы установить обратную связь. Напрягает то, что экология из года в год ухудшается, и отклоняется по стандартам его усовершенствования. С середины 90-х годов автомобильные производства равнодушные к улучшению транспортной среды, предпочитая вкладывать средства в строительство жилья или покупку иномарок» [47].
Актуальность
Актуальность данной работы заключается в выборе наиболее лучшего альтернативного топлива при работе двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Цель работы: рассмотреть наиболее актуальные виды альтернативного топлива на сегодняшний день и выбрать более подходящий.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• определить несколько видов альтернативных топлив;
• рассмотреть каждый вид альтернативного топлива для поршневого ДВС;
• предложить лучший вариант альтернативного топлива;
Объект исследования - альтернативные топлива для поршневого ДВС. Теоретическое значение работы.
Представлены несколько вариантов альтернативных топлив.
Практическое значение работы определяется следующим:
1. Результаты испытаний представлялись в виде регулировочных характеристик, сравнение которых с исходными позволяет провести оценку эффективности добавок водорода
2. Экспериментальные исследования проводились на моторном стенде, содержащем необходимое оборудование по ГОСТ 14846-81.
3. Дополнительным оборудованием являлась смонтированная система подачи водорода, обеспечивающая его подвод в ТВС в необходимом для исследований количестве.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы из 51 наименования. Работа изложена на 85 страницах машинописного текста, иллюстрированного 1 таблицей и 40 рисунками.
«В результате Россия получает 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида, 1,5 тонны бензапирена и 5 тыс. тонн свинца в год. Общее количество вредных веществ, производимых автомобилями в год, превышает 20 млн тонн» [47].
«По данным Министерства транспорта России, каждый год ущерб от негативного воздействия различных выбросов в окружающую среду в результате использования автотранспорта составляет 45 млрд долларов США. Существует Федеральная программа " Модернизация транспортной системы России (2002-2010)". С подпрограммой "дорожно-транспортная экология России", которая предусматривает более жесткие экологические стандарты при производстве и эксплуатации автомобильного транспорта в России. Для решения вопроса транспортной экологии требуются новые технологии и разработки, которые направлены на совершенствование тех.состояния автомобильного транспорта» [47].
«На внутреннем рынке представлены технологии, повышающие экологичность и экономичность транспортных средств. Тем не менее, не функционирует «звено», которое должно качественно довести информацию до транспортных производств, чтобы установить обратную связь. Напрягает то, что экология из года в год ухудшается, и отклоняется по стандартам его усовершенствования. С середины 90-х годов автомобильные производства равнодушные к улучшению транспортной среды, предпочитая вкладывать средства в строительство жилья или покупку иномарок» [47].
Актуальность
Актуальность данной работы заключается в выборе наиболее лучшего альтернативного топлива при работе двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Цель работы: рассмотреть наиболее актуальные виды альтернативного топлива на сегодняшний день и выбрать более подходящий.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• определить несколько видов альтернативных топлив;
• рассмотреть каждый вид альтернативного топлива для поршневого ДВС;
• предложить лучший вариант альтернативного топлива;
Объект исследования - альтернативные топлива для поршневого ДВС. Теоретическое значение работы.
Представлены несколько вариантов альтернативных топлив.
Практическое значение работы определяется следующим:
1. Результаты испытаний представлялись в виде регулировочных характеристик, сравнение которых с исходными позволяет провести оценку эффективности добавок водорода
2. Экспериментальные исследования проводились на моторном стенде, содержащем необходимое оборудование по ГОСТ 14846-81.
3. Дополнительным оборудованием являлась смонтированная система подачи водорода, обеспечивающая его подвод в ТВС в необходимом для исследований количестве.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы из 51 наименования. Работа изложена на 85 страницах машинописного текста, иллюстрированного 1 таблицей и 40 рисунками.
С помощью проведенных исследований удалось решить актуальную научнотехническую задачу, которая имеет существенное значение. При выполнении диссертационной работы получены следующие основные результаты и выводы:
1. Разработана методика и создан моторный бокс, позволяющие проводить исследования работы двигателей типа BA3—2111 при добавках водорода ДО расходов порядка 0,5 кг/час B TOM числе с рециркуляцией ОГ и при подаче водорода через свечу зажигания.
2. Проведенные исследования показали что:
• «добавление водорода уменьшает зависимость рабочего процесса от УОЗ, в частности, при работе Ba режиме n=2185 об/мин, Ре=0,2 изменение УОЗ OT 20 до 50 градусов УПКВ почти не отражается на мощностных и экономических показателях» [50].
• «благодаря расширению пределов устойчивого горения ТВС с добавками некоторого количества водорода обеспечилась устойчивая работа ДВС на исследованных режимах при коэффициенте избытка воздуха равном a = 2,2—2,4; при этом относительное количество водорода составляло для режима холостого хода при п=850 об/мин 30% от расхода бензина, для режима п=2185 об/мин И Ре=0,2 МПа — 50%» [50].
• «расход бензина при подводе водорода и работе B диапазоне бедных смесей существенно снижается, причём механизм действия добавок водорода различен и зависит от совершенства рабочего процесса. В частности, при работе на холостом ходу и малых добавках водорода происходит значительное снижение расхода бензина за счёт активизации процесса горения, тогда как дальнейшее снижение расхода бензина связано с замещением его водородом как горючего. При работе двигателя на XX при большем числе оборотов и на нагрузочных режимах процесс активизации горения существенно слабее» [50].
• «добавление водорода приводят к значительному изменению состава ОГ и при коэффициенте избытка воздуха более ос >1, 1 - 1,2 содержание CO снижается до уровня следов, СН - c среднем на 20—40 %;» [50].
• «при подводе водорода повышается цикловая равномерность рабочего процесса, например, на режиме ХХ при оценке среднеквадратичным отклонением максимального значения индикаторного давления B 2 раза;» [50].
3. «Проведенные испытания показали влияние на рабочий процесс добавок водорода при РОГ, а именно, что Ba выбранном режиме работы двигателя (Ре=0,2 МПа, п=2185 об/мин) может быть получено соотношение водород - количество рециркулируемых газов, при котором расход бензина снижается, в частности, на 7% по сравнению с исходным уровнем (РОГ=О). Для повышения степени рециркуляции требуется увеличение расхода водорода. В этом случае отмечается повышение концентрации СН» [50].
4. «Добавки водорода «под свечу», по применённому при проведении работы способу не выявили дополнительного эффекта по расходу бензина и составу ОГ, количественное выражение которых практически соответствует способу подвода водорода во впускную трубу» [50].
5. «Полученные результаты могут использоваться при практическом осуществлении способа добавок водорода в ДВС, а также при разработке расчётной методики оценки потребного количества водорода при достижении заданного эффекта» [50].
1. Разработана методика и создан моторный бокс, позволяющие проводить исследования работы двигателей типа BA3—2111 при добавках водорода ДО расходов порядка 0,5 кг/час B TOM числе с рециркуляцией ОГ и при подаче водорода через свечу зажигания.
2. Проведенные исследования показали что:
• «добавление водорода уменьшает зависимость рабочего процесса от УОЗ, в частности, при работе Ba режиме n=2185 об/мин, Ре=0,2 изменение УОЗ OT 20 до 50 градусов УПКВ почти не отражается на мощностных и экономических показателях» [50].
• «благодаря расширению пределов устойчивого горения ТВС с добавками некоторого количества водорода обеспечилась устойчивая работа ДВС на исследованных режимах при коэффициенте избытка воздуха равном a = 2,2—2,4; при этом относительное количество водорода составляло для режима холостого хода при п=850 об/мин 30% от расхода бензина, для режима п=2185 об/мин И Ре=0,2 МПа — 50%» [50].
• «расход бензина при подводе водорода и работе B диапазоне бедных смесей существенно снижается, причём механизм действия добавок водорода различен и зависит от совершенства рабочего процесса. В частности, при работе на холостом ходу и малых добавках водорода происходит значительное снижение расхода бензина за счёт активизации процесса горения, тогда как дальнейшее снижение расхода бензина связано с замещением его водородом как горючего. При работе двигателя на XX при большем числе оборотов и на нагрузочных режимах процесс активизации горения существенно слабее» [50].
• «добавление водорода приводят к значительному изменению состава ОГ и при коэффициенте избытка воздуха более ос >1, 1 - 1,2 содержание CO снижается до уровня следов, СН - c среднем на 20—40 %;» [50].
• «при подводе водорода повышается цикловая равномерность рабочего процесса, например, на режиме ХХ при оценке среднеквадратичным отклонением максимального значения индикаторного давления B 2 раза;» [50].
3. «Проведенные испытания показали влияние на рабочий процесс добавок водорода при РОГ, а именно, что Ba выбранном режиме работы двигателя (Ре=0,2 МПа, п=2185 об/мин) может быть получено соотношение водород - количество рециркулируемых газов, при котором расход бензина снижается, в частности, на 7% по сравнению с исходным уровнем (РОГ=О). Для повышения степени рециркуляции требуется увеличение расхода водорода. В этом случае отмечается повышение концентрации СН» [50].
4. «Добавки водорода «под свечу», по применённому при проведении работы способу не выявили дополнительного эффекта по расходу бензина и составу ОГ, количественное выражение которых практически соответствует способу подвода водорода во впускную трубу» [50].
5. «Полученные результаты могут использоваться при практическом осуществлении способа добавок водорода в ДВС, а также при разработке расчётной методики оценки потребного количества водорода при достижении заданного эффекта» [50].
Подобные работы
- Применение альтернативных топлив в энергетических установках на базе поршневых двигателей внутреннего сгорания
Магистерская диссертация, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 5400 р. Год сдачи: 2019 - Газовый двигатель V8 с турбонаддувом и промежуточным охлаждением надувочного воздуха на сжиженном газе
Бакалаврская работа, автомобили и автомобильное хозяйство. Язык работы: Русский. Цена: 4200 р. Год сдачи: 2016 - Ионизация пламени в условиях ДВС с искровым зажиганием при использовании альтернативных топлив
Магистерская диссертация, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2019 - Оценка влияния степени сжатия на характеристики протекания процесса сгорания в бензиновом двигателе
Магистерская диссертация, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 5450 р. Год сдачи: 2020 - Оценка эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС
Магистерская диссертация, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 5500 р. Год сдачи: 2020