диссертация (1197019), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Теоретические основы инвентаризации. Модель выделения вредных веществ в РЗ при обкатке машин. Согласно [13] количество ВВ, выделяемое в воздушный бассейн производственного помещения, определяется по формуле:

где – часовой выброс i–го ВВ в воздух рабочей зоны производственного помещения от одной машины;

– удельный показатель выделения i–го ВВ при различных технологических операциях (перемещения, пуск, проверка двигателя, обкатка, выезд), г/c;

– степень очистки устройства очистки газов (УОГ), установленного на стенде (обкатка, испытания, диагностирование);

– эффективность работы местного отсоса у обкаточного (испытательного) стенда.

При обкатке на стендах, как правило, не оборудованных системой очистки, формула (1.4) преобразуется следующим образом:

Величины по видам операций технологического процесса выбираются из справочных таблиц [13] и отнесены к 30 минутному интервалу осреднения. Удельные количества выделяемых вредных веществ при максимальном расходе топлива (г/с) рассчитываются либо на основании регуляторных характеристик [16], относительно 30–минутного интервала осреднения с наибольшим расходом топлива за весь период обкатки (формула (2.1) [3]), либо на основании данных о расходе топлива двигателем (турбокомпрессором) при номинальной мощности N_i (кг/ч) (формула (1.4) [3]). В данных формулах используется K_m^X – удельный показатель выделения вредных веществ при сжигании топлива (г/кг) [16], полученный для “условного” двигателя внутреннего сгорания при усреднённом Такой подход достаточно “груб” и во многом условен, давая приближённые значения искомых величин.

Модель процесса выделения ВВ в воздух РЗ при испытаниях ма–шины обкаткой на стенде.

При построении данной модели следует за–метить, что она описывает выделение ВВ в основном при стационарных (“установившихся”) режимах. Массовое выделение i–го ВВ с учётом УОГ и местных отсосов для одной машины определяется по формуле:

где Q_ОГ – объёмный расход отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, м³/с;

– концентрация i–го вредного вещества в ОГ двигателя;

h – степень очистки стационарной системы очистки, установленной на стенде (обкатка, испытания, диагностирование);

J – эффективность работы местного отсоса у обкаточного (испытательного) стенда.

Таким образом, формула (1.6) позволяет достоверно провести инвентаризацию выделения ВВ в РЗ, если достаточно точно определены, входящие в неё величины. По сути, от точности математического описания зависимостей Q_ОГ, С_i и J, полученных преимущественно на основе экспериментальных исследований, и будет зависеть степень достоверности предлагаемой модели.

Определение объёмного расхода отработанных газов двигателя

Экспериментальный метод. Массовый расход отработанных газов от дизельной установки в соответствии с [20, 21] определяется по выражению:

где G_В – расход воздуха, определяемый из соотношения:

где – удельный расход топлива на эксплуатационном (или номинальном) режиме работы двигателя, г/кВт·ч (берется из паспортных данных на дизельную установку) [20];

Р_Э – эксплуатационная мощность стационарной дизельной установки, кВт (берется из технической документации завода–изготовителя, если документация отсутствует, то в качестве Р_Э принимается значение номинальной мощности стационарной дизельной установки );

– коэффициент избытка воздуха;

L₀ – теоретически необходимое количество воздуха для сжигания одного килограмма топлива (кг воздуха/кг топлива);

(1/3600) – коэффициент пересчета "час" в "сек";

(1/1000) – коэффициент пересчета "кг" в "т";

J – коэффициент продувки.

После подстановки (1.8) в (1.7) окончательная формула для расчета расхода отработанных газов от испытываемой дизельной установки приобретает вид:

Объемный расход отработанных газов тогда определим по формуле:

где – удельный вес или плотность отработанных газов, рассчитываемая по формуле:

где – удельный вес (плотность) отработанных газов при температуре

, равной 0°С, значение которого согласно [21] можно принимать 1,31 кг/м³;

t_ОГ,T_ОГ – температура отработанных газов, °С и К.

Таким образом, после преобразований (1.9)–(1.11) получим формулу (1.12) для инструментально–аналитического определения расхода отработанных газов двигателя машины:

Действительно, при определении Q_ОГ инструментально (приборами газового анализа могут быть замерены и α остальные величины( , L₀ ), входящие в (1.12), можно найти из справочников и паспорта на двигатель завода–изготовителя ( b_Э , Р_Э ).

При применении расчётного метода определения объёмного расхода ОГ можно использовать зависимость, выведенную в работе [22], где достаточно много величин, трудно поддающихся прямым измерениям:

где φ – коэффициент продувки, равный для 2–тактных двигателей 1,4– 1,6; для 4–тактных – 1,1–1,25;

β – коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси, равный 1,02–1,13 и определяемый по предлагаемым ниже формулам;

– низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Ne – эффективная мощность ДВС, кВт;

L₀ – теоретический расход воздуха на сгорание, кмоль;

α – коэффициент избытка воздуха;

, – индикаторный и механический к.п.д. двигателя (определяется из формул ниже);

ρ_ОГ – плотность отработанных газов.

Согласно [21] для дизельного топлива H_и =42500 кДж/кг, L₀=0,496 кмоль. Величины β , , определим из теплового расчёта в соответствии с [23] или по формулам, предложенным в [22] на основании обработки надёжных экспериментальных данных. Для 4–тактных дизельных ДВС имеем:

Для дизельных ДВС с наддувом:

где = N_e / N_НОМ – относительная мощность, представляющая собой отношение эффективной мощности к эффективной номинальной мощности двигателя;

– относительный коэффициент избытка воздуха, равный отношению текущего значения к максимальному (при условии устойчивой работы двигателя).

Определение концентраций вредных веществ в отработанных газах машин. Существует значительное число различных полуэмпирических моделей, основанных на аппроксимации концентрации ВВ в ОГ от различных технических параметров двигателей. Такие модели, как правило, учитывают естественный разброс показателей двигателя в условиях реального производства. Это обусловлено наличием допусков на геометрические размеры деталей, на качество обработки поверхностей, а также отклонением от требований конструкторской документации на изготовление, сборку и обкатку. Поэтому исходные данные к рассматриваемым моделям должны базироваться на результатах испытаний нескольких образцов однотипных машин, чтобы исключить случайные результаты. Так, в работе [24] даны аппроксимационные зависимости содержания удельных выбросов NOx, СO, СnНm в ОГ, а также дымности от значения геометрического угла опережения впрыска топлива θ , полученные по результатам обработки испытаний нескольких двигателей. Для концентраций ВВ в ОГ получены зависимости для номинального и промежуточного скоростных режимов для дизеля с наддувом (таблица 1.7).

Таблица 1.7

Математическая аппроксимация концентрации вредных веществ в отработанных газах от значения угла опережения впрыска топлива [24]

Подобный подход реализован и у других исследователей. Например, в работе [22] представлены регрессионные полиномы, описывающие динамику изменения выбросов от различных типов ДВС в зависимости от относительной мощности и относительного коэффициента избытка воздуха . Аналитические зависимости концентрации C_i токсичн ых веществ в ОГ получены на основе обработки надёжных опытных данных, найденных в литературных источниках. Полученные зависимости обобщают результаты некоторых исследований, проведённых в разные годы, поэтому могут быть рекомендованы лишь как приближённые. Зависимости концентраций ВВ в ОГ C_i представлены в виде регрессионных полиномов с рассчитанными коэффициентами регрессии:

где – среднее значение из вектора данных;

Y_i – вектор исходных данных (результаты измерений);

Y – средние значения ординат по полиномиальным зависимостям;

Y – вектор полученных данных( результаты расчета по полиному).

– для двигателей с воспламенением от сжатия:

–для двигателей с принудительным зажиганием:

где C_i – концентрация i–го ВВ в ОГ;

– относительная мощность машины;

– относительный коэффициент избытка воздуха;

n – степень многочлена;

A, ' A , B, B ’ ,C , ' C , D , ' D – численные коэффициенты полиномов. Для газодизельных и газовых машин также были получены подобные зависимости. Настоящий подход, а именно, аппроксимационные зависимости полезно использовать для следующих целей:

Характеристики

Список файлов ВКР