Введение 4
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследований 8
1.1. Стационарные дизельные установки 8
1.2. Практика использования водорода в качестве добавки к дизельному
топливу 10
1.3. Исследование показателей дизельного двигателя при добавлении
водорода 18
1.4. Применение водородосодержащих газообразных веществ (на примере
метанола) 23
1.5. Применение в дизельных двигателях спиртового топлива (на примере
этанола) 27
1.6. Влияние воды на характеристики дизельного топлива 31
2. Патентные исследования 40
2.1. Исследование уровня вида техники 40
2.1.1. Описание объекта техники 40
2.1.2. Определение стран проверки 40
2.1.3. Определение рубрик МКИ и УДК 41
2.1.4. Выбор глубины поиска 44
2.1.5. Определение источников информации 44
2.2. Способы подачи топлива и устройства для его получения 45
3. Описание теоретических и экспериментальных исследований о влиянии
водо-водородной добавки на экономические и экологические показатели дизеля 57
3.1. Проведение экспериментальных исследований 58
3.2. Порядок проведения испытаний 60
3.3. Обработка и анализ результатов испытаний 62
3.4. Результаты испытаний 64
4. Экономическая эффективность использования добавки ВВТ к дизельному
топливу 68
Заключение 69
Список используемой литературы и используемых источников 71
В настоящее время в энергетическом машиностроении все более широкое распространение получают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые работают не только на обычном традиционном топливе. Традиционное топливо получают непосредственно из нефтепродуктов. Новый же вид топлива, активизирующий процесс сгорания, носит название «альтернативное топливо» или «альтернативные добавки» [18]. Поиск нового вида топлива неслучаен: многочисленные исследования ученых показывают, что количество запасов нефти на Земле постоянно сокращается. В ближайшем будущем это может привести к ее ощутимому дефициту. Известно, что уже в настоящее время дефицит нефти - 4 млн барр./день; предполагается, что буквально через 2-3 года эта цифра увеличится в 5 раз. Кроме того, по той же самой причине наблюдается тенденция регулярного увеличения цен на нефтепродукты [31]. Данные наблюдения высвечивают довольно серьезную проблему в современном двигателестроении - это повышение топливной экономичности. Поэтому на сегодняшний день экономия топлива - это одна из приоритетных задач и постепенно она становится первоочередной [13].
Сокращение запасов нефти и нефтепродуктов приводит к поиску и разработке других энергоресурсов, которые позволят частично или полностью заменить традиционное нефтяное топливо. Для улучшения характеристик ДВС и экономии нефти возможно применение смесей традиционных топлив с добавками ненефтяного происхождения [3].
Также технический прогресс неизменно ведет к появлению дефицита мощностей. Несмотря на то, что в сфере энергетики постоянно появляются новые и более мощные агрегаты, к сожалению, они не всегда способны удовлетворить требования потребителя, которые с каждым годом становятся только выше. Помимо этого, качество энергоснабжения на сегодняшний день далеко не идеально и на электростанциях зачастую случаются поломки. Все это является предпосылками постоянного внедрения новых источников электропитания, одним из которых является дизельная электростанция [7]...
В заключении следует отметить, что идея разработки такой конструкции, в основании которой находится дизель и система с применением альтернативного водо-водородного топлива, является достаточно перспективной.
С помощью проведенных исследований удалось решить актуальную научно-техническую задачу, которая имеет существенное значение. При выполнении диссертационной работы получены следующие основные результаты и выводы:
а) на основе изученной и проанализированной литературы установлено, что при использовании в дизельных двигателях нового вида топлива на основании водо-водородной смеси становится возможным решить вопросы снижения токсичности отработавших газов и улучшения эффективных показателей дизелей. К тому же новый метод способствует существенной экономии традиционного нефтяного топлива;
б) проведен анализ компонентов дизельного топлива на основе водорода и воды и установлено, что их совместное применение в двигателях внутреннего сгорания является перспективным направлением в разработке новых видов топлива. Получено обоснованное оптимальное содержание воды и водорода в ТВС для основных режимов работы дизельного двигателя;
в) разработан оригинальный комбинированный метод добавки водоводородного топлива в дизельный двигатель и макетный образец используемого устройства;
г) проведены исследования по определению работоспособности метода
и используемого устройства. На основе проведенного анализа выявлено, что добавление предлагаемой водо-водородной смеси к дизельному топливу обеспечивает повышение эффективных показателей ДВС:
1) так в составе отработавших газов происходит снижение удельных средневзвешенных выбросов: оксидов азота в среднем до 10%, оксида углерода - до 12%; углеводородов - до 25%; снижение дымности отработавших газов от 30 до 60%. Что относится к экологическим показателям;
2) снижение удельного эффективного расхода топлива происходит в среднем на 3-7%. Что относится к экономическим показателям.
Предложенные решения подтверждены теоретически и экспериментально. Проведенное исследование открывает новые подходы к дальнейшему решению проблемы, связанной с повышением эффективных показателей дизельных двигателей и стационарных дизельных установок. Данное исследование открывает путь к последующему развитию и использованию новых технологий в двигателестроении.
В целом по результатам работ можно сделать заключение о перспективности использования водо-водородного топлива (ВВТ) с целью улучшения экологических и экономических параметров ДВС.
