Тема: Методика расчета концентрации оксида азота в ОГ поршневого ДВС по параметрам характеристик сгорания метановодородовоздушной смеси

Рассмотрев основные направления развития энергетических установок транспортных средств можно сделать вывод - в подавляющей основе энергетической машиной для всего наземного транспорта являются поршневые двигатели внутреннего сгорания. Поэтому работы по улучшению эффективных показателей и уменьшению токсичных выделений при эксплуатации поршневых двигателей являются актуальными, как прежде, так сейчас, представляя основные задачи для решения в процессе проектирования и доводке двигателей и установок.
Затруднения, возникающие при выполнении требований вновь вводимых экологических норм по отработавшим газам для поршневых энергетических установок с применением искрового зажигания при обеспечении эффективности их работы в настоящее время в основном приходится решать, используя системы и устройства нейтрализации токсичных выделений. Наиболее токсичными веществами в продуктах сгорания тепловых двигателей и установок являются несгоревшие углеводороды (НСН), угарный газ(СО) и окислы азота (NOx).
В настоящее время двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием для выполнения норм токсичности работают при коэффициентах избытка воздуха в диапазоне 0.98<а<1.1. Эксплуатация двигателей в этом диапазоне требуется для снижения количества вредных выделений CO и CH, но это способствует увеличению оксидов азота NOx.
Азот присутствует в воздухе и топливе. В нефтепродуктах содержится до 5 % азотистых соединений, что по массе азота составляет 0,3-0,6 %. Азот может реагировать в пять различных оксидов: оксид - NO, диоксид - NO2, полимеры - тетраоксид, триоксид и пентаоксид, суммарно обозначаемые символом NOx. В отработавших газах двигателей около 97 % NO, который сначала в системе выпуска, а далее и в атмосфере окисляется до NO2 . Оксиды азота разрушающим образом действуют на слизистые оболочки и могут оставаться в легких в виде азотистых кислот.
Степень влияния NOX на организм во много раз сильнее нежели CO. К серьезному поражению организма приводит вдыхание концентрации N0^0,01 % в течении 30 минут.
NOX сохраняются в окружающей их атмосфере до 3-4 дней и являются исходными продуктами для образования фотохимического смога. Поднимаясь в высшие слои атмосферы, они вызывают каталитическое разрушение озонового слоя планеты. Поэтому исследование и снижение окислов азота является на данный момент актуальной задачей.
Купить

Проведенные исследования позволили решить актуальную научно-техническую задачу в целях расчетного определения концентрации оксидов азота в ОГ тепловых поршневых двигателях. В ходе работы над диссертацией сформулированы следующие основные выводы:
1 На основании результатов экспериментального исследования показано, что основную роль в возрастании концентрации оксида азота при сгорании метановоздушной смеси с добавкой водорода в играют характеристики сгорания ТВС в зависимости от состава смеси, скоростного режима работы и значений углов опережения зажигания.
2 Проведён анализ параметров, определяющих максимальное значение температуры, концентрацию атомарного кислорода и длительность времени нахождения азота и кислорода в зоне продуктов сгорания.
3 Для прогнозирования концентрации NOx в тепловых поршневых двигателях и установках предложена эмпирическая модель, учитывающая добавки водорода в ТВС, при использовании безразмерного комплекса параметров:
Ma=1:a2/3*((r180-rpz)/r180)*((180-Фоз)/180)*((Va-Vpz)/Va)
Предложенная модель, при использовании разработанного безразмерного комплекса параметров Ма, предназначена определять концентрацию NOx в ОГ, учитывая конструктивные и регулировочные параметры тепловых энергетических установок и двигателей, скоростные режимы работы и изменение физико-химических свойств ТВС за счёт использования газообразного водорода в качестве химического активатора горения.. Предложенные, в качестве основных параметров тсг и Vcr дают возможность определять концентрацию оксидов азота при проведении теплового расчёта при использовании индикаторной диаграммы давления.
4 Предложенная модель позволила разработать методику расчёта концентрации оксидов, предназначенную для использования в процессе проектирования и доводки тепловых поршневых энергетических установок с искровым зажиганием.
Использование разработанных модели и методики позволит значительно сократить затраты и финансов, и времени при проектировании новых и доводке существующих тепловых поршневых энергетических установок.
Купить