Лекция 12. Вода (1037687), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Wasser- und Methanolzusatze bei DieselmotorischerVerbrennung / G. Heinrich, K. Prescher, G. Fiensterwalder // MTZ. 1984. Jg. 45. N 5.S. 183-188.15Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяРезультаты исследований: Анализ механизмов воздействия воды и метанола на процесс сгорания показал,что эти добавки как химические реагенты не влияют непосредственно наконцентрацию составляющих продуктов сгорания. Однако при значительном недостатке воздуха они эффективно способствуютторможению реакции сажеобразования (вода сильнее влияет на образованиесажи, чем метанол). В этом случае испарение воды в КС приводит к снижению температуры газов иувеличению периода задержки воспламенения, что улучшает гомогенизациюсмеси и снижает сажеобразование. Добавка воды не способствовала повышению КПД дизеля, поскольку ееиспарение снижало температуру цикла (на 250 К). Наиболее эффективной является зависящая от нагрузки подача воды илиметанола непосредственно в зону горения.

Количество подаваемой воды должносоставлять меньше 50% массовой цикловой подачи ДТ.16Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяСистема раздельной подачи топлива и воды через одну форсунку(Marine Engineering Society of Japan, 1988)Предпосылки разработки: упрощение конструкции системы топливоподачи иголовки блока цилиндров двигателя в сравнении с двойными системамитопливоподачи.Особенности: Совмещенная система топливоподачи Подача воды осуществлялась в начале и в конце периода впрыскивания топливаРезультаты: Существенное снижение выбросов оксидов азота и продуктов неполногосгорания топлива Повышение (на 1-2 %) топливной экономичности двигателяИсточник: Water Injection in Diesel Engines // Journ.

Marine Engineering Society ofJapan. 1988. N 4. P. 251-256.17Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяСхема системы раздельной подачи ДТ иводы в цилиндр дизеля1 – ТНВД2 – нагнетательныйклапан3 – топливопровод4 – пружина5 – трубопровод6 – упор7 – клапан8 – емкость с водой9 – поршень10 – полостьдозатора11 – клапан12 – вытеснитель13 – дозатор воды14 – полостьдозатора воды15 – трубопровод16 – топливопровод17 – канал18 – канал19 – форсунка20 – канал21 – подыгольнаяполость22 – сопловыеотверстияраспылителя18Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяСистема раздельной подачи топлива и воды через одну форсунку (2004)Объект испытаний: дизель типа TDI фирмы Volkswagen (S/D = 95/79,5 мм/мм, Vh =0,47 л, ε = 20, pe = 0,8 МПа, мощность Ne = 81 кВт).Особенности: Вода подается в распылитель форсунки в период между впрыскиваниями, когдадавление топлива минимально (в это время вода поступает в полость передраспыливающими отверстиями форсунки и при последующем впрыскиваниивместе с ДТ попадает в цилиндр). Применялось 2 типа распылителя: с 5-ю отверстиями (d = 0,170 мм) и с 12отверстиями (d = 0,126 мм).Источник: Rainer, P.

Einfluss der geschichteten Wassereinspritzung auf das Abgasund Verbrauchsverhalten eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung / P. Rainer, C.Simon // MTZ. 2004. Jg. 65. N 1. S.49-55.19Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяЗависимости расхода топлива, содержания в ОГ оксидов азота и дымности ОГ дизеля типаTDI фирмы Volkswagen (а – i = 5, б – i = 12): 1 – без подачи воды, 2 – с подачей 25% воды, 3 – сподачей 40% воды20Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяРезультаты: Определено влияние геометрии проточной части распылителя форсунки напоказатели дизеля, работающего на ДТ без дополнительной подачи воды сподачей в количестве 25 и 40% цикловой подачи ДТ. Показано, что замена распылителей с i = 5 на i = 12 слабо влияет на удельныйэффективный расход топлива и заметно снижает содержание в ОГ оксидов азота(на номинальном режиме – до 30%).

При этом значительно растет дымность ОГ(более, чем в 2 раза). Оснащение дизеля распылителями с i = 12 и одновременная подача воды в КС вколичестве 40% цикловой подачи ДТ обеспечивает наилучшее сочетаниеосновных показателей двигателя.Преимущества подачи воды и топлива через одну форсунку: Возможность гидроочистки распылителей при закоксовывании распыливающихотверстий (важно для дизелей, работающих на тяжелых топливах)Недостатки: Сложность регулирования количества подаваемой воды и момента ее подачи в КС21Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейРабота двигателей на водотопливных эмульсияхВодотопливная эмульсия (ВТЭ) – система, включающая две нерастворимыежидкости.

При этом одна из жидкостей – дисперсная фаза в виде мельчайших капельравномерно диспергирована в другой жидкости – дисперсной среде.Типыводотопливныхэмульсий«Масло-вода»Вода является дисперснойсредой, а органическая жидкость– дисперсной фазой«Вода-масло»Вода является дисперсной фазой,а органическая жидкость –дисперсной средой22Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейРабота двигателей на водотопливных эмульсияхОсобенности работы двигателей на ВТЭ: Концентрированные эмульсии неустойчивы и склонны к расслоению системы, какследствие – выделению самостоятельных фаз.

Для увеличения временисуществования эмульсии используют эмульгаторы. Качество ВТЭ определяется методом ее получения. Для этого используют различныедиспергирующие устройства: механические машины, пневматические воздушные ипаровые устройства, ультразвуковые установки, а также установки сэлектрогидравлическим разрядом. Использование ВТЭ значительно улучшает процесс смесеобразования в КС из-завозникновения микровзрывов при испарении включений воды в топливовоздушнойсмеси.

Как следствие – микротурбулизация смеси, снижение расхода топлива,уменьшение в ОГ продуктов неполного сгорания. Значительное количество паров воды в зонах КС с недостатком кислородапрепятствует крекингу топлива при высоких температурах, а также способствуетгазификации образовавшегося ранее углерода, что приводит к значительномууменьшению сажеобразования. Снижение максимальных температур цикла приводит к уменьшению выбросов NOx. Повышенный износ деталей ЦПГ и ТПА.23Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейРабота двигателей на водотопливных эмульсияхЗависимость плотности ВТЭ отсодержания в ней воды СВ приэмульгировании различных топлив:1 – мазут Ф-5; 2 – моторное топливо ДТЗависимость вязкости ВТЭ на основе ДТот содержания в ней воды СВ притемпературах °С: 40 (1), 50 (2), 60 (3),70 (4), 80 (5), 100 (6)24Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейРабота двигателей на водотопливных эмульсияхПрименение ВТЭдля питаниядизелейС помощью заранееприготовленнойэмульсииЭмульгирование топливанепосредственно передподачей в двигатель Необходимость модификации системыпитания сводится к минимуму Заранее приготовленная эмульсиянедостаточно стабильна и обладаетвысокой температурой застывания. Значительное усложнение системыпитания25Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)MTU (Германия)Особенности исследований: ряд двигателей (8, 12 и 16 цилиндров) серии 396 сподачей ВТЭ в цилиндры.Результаты: снижение выбросов вредных веществ от 40 до 80% (на режимахчастичной нагрузки).eNOx, eТЧ, eCO, %Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейРабота двигателей на водотопливных эмульсиях100ДТ90ВТЭ80706050403020100NОxТЧCOДиаграмма уменьшения выбросов оксидов азота NOx, монооксида углерода CO и твердыхчастиц с ОГ дизелей серии 396 фирмы MTU при работе на ДТ (красный) и ВТЭ (синий) ссодержанием воды 50%26Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Работа двигателей на водотопливных эмульсияхИспользование воды в рабочем процессепоршневых двигателейSultzer (Германия)Объект испытаний: судовой дизель типа 4RLB76 фирмы Sultzer, работающий наВТЭ (использовалось ДТ и тяжелое топливо вязкостью νт = 400 мм2/с при 50 °С).Особенности: Поскольку ВТЭ тяжелого топлива имеет более высокую вязкость, чем самотяжелое ДТ, применялся подогрев эмульсии до температуры 130 °С. Использовано три системы подготовки и подачи эмульсии в дизель.Зависимость вязкости эмульсии на базетяжелого ДТ от содержания воды в ВТЭпри температурах 60 °С (1) и 80 °С (2)Распределение размеров капель в ВТЭ, подготовленнойв системе Stat-Mischer: Nк – относительное числокапель, dк – диаметр капель27Московский государственный технический университет им.

Характеристики

Список файлов лекций