1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Степень увеличения выбросов углеводородов зависит от конструктивных особенностей двигателя, режима его работы, а также способа подачи воды. Использование воды в составе водно-топливных эмульсий. Водно-топливные эмульсии представляют собой смесь из двух взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых (дисперсная фаза) ввиде мельчайших капель равномерно распределена в другой (дисперсионной среде). Эмульсии (рис.
4.16) явля- 165 Рнс. 4.!6. Строение эмульсий типа масло — вода (а) н вода— масло (6): à — паствам вмупьгатора; т — совьватвыа слой; Л вЂ” топавво; т' — вода ются коллоидными или ди- сперсными системами, чтои 3 определяет специфику их физико-химических свойств. Концентрированные эмульсии, как правило, неустойчивые системы. Согласно современным воззрениям, термодинамическая стабильность эмульсий может быть достигнута только при снижении поверхностного натяжения на границе раздела фаз и выполнении ряда других требований. В этом случае происходит, так называемое, самопроизвольное эмульгирование, в результате которого получается эмульсия с каплями дисперсной фазы вполне определенного размера, зависящего лишь от внутренних параметров системы.
Устойчивость, или стабильность, эмульсий обеспечивается в первую очередь присутствием эмульгатора. В качестве эмульгаторов-стабилизаторов применяют различные синтетические ПАВ 11641, которые добавляют в количестве не более 0,2%, что практически не отражается на эксплуатации двигателя. При умеренных концентрациях воды (до 10ого) ее влияние на важнейшие показатели качества топлива незначительно.
Однако при концентрации воды свыше 20% значительно повышается теплота испарения, изменяется фракционный состав, в частности повышаются температуры начала кипения и 50%-го отгона, снижается давление насыщенных паров и скорость испарения с поверхности. В целом это ведет к ухудшению пусковых свойств и показателей работы двигателя, особенно в период прогрева и при работе на переходных режимах. Антидетонационный эффект водно-топливных эмульсий несколько выше, чем при остальных способах подачи воды. Цетановые числа дизельных топлив при этом снижаются вследствие уменьшения температуры факела распыливания топлива, вызванного испарением воды; это снижение пропорционально концентрации водной фазы, Вода в эмульсии типа «вода — масло» оказывает дополни.
тельное влияние на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания, Это обусловлено дроблением капель эмульсии в горячей среде, получившим название «микровзрывов», или внутрикапельного распыления. Именно вторичное распыление, способствующее гомогенизации заряда, интенсификации смешения воздуха и топлива и повышению полноты сгорания топливной смеси, определяет возможность улучшения экономичности автомобильных двигателей по сравнению с прямой подачей воды, Исследования последних лет показали, что характер работы карбюраторных двигателей на водно-топливной эмульсии аналогичен работе его с прямой подачей воды во впускной коллектор «164).
Этот факт свидетельствует о том, что хорошее внешнее смесеобразование в современных карбюраторных двигателях и подогрев топливной смеси сводит влияние эффекта вторичного распыления эмульсии к минимуму. Улучшение в некоторых случаях топливной экономичности, как правило, обусловлено антидетонационным эффектом водной фазы либо переходом от мощностного к экономичному составу топливо- воздушной смеси благодаря ее фактическому обеднению при использовании эмульсии. В отличие от карбюраторных двигателей при изучении работы дизелей на водно-топливных эмульсиях отмечается повышение индикаторного к. и. д.
в основном за счет лучшего смесеобразования и сгорания. При этом значительно изменяется характер индикаторных диаграмм. Обобщение результатов испытаний дизелей показало, что при использовании эмульсий с концентрацией воды 10 — 20% удельные расходы топлива снижаются на 2 — 4%. Для применения водно-топливных эмульсий на автомобильном транспорте можно использовать заранее приготовленные эмульсии или приготавливать их непосредственно на борту автомобиля, Каждый из вариантов имеет преимущества и недостатки. Так, в первом случае необходимость модификации системы питания двигателя сведена к минимуму, в то время как организация эмульгирования на автомобиле требует усложнения топливоподающей аппаратуры.
Однако использование заранее приготовленных эмульсий менее предпочтительно из-за их плохой устойчивости, высоких температур застывания и др. 4.6. двухтОплиВные кОмпОзиции Выпускаемые в настоящее время автомобильные карбюраторные двигатели имеют однотоплнвные системы питания, котоРые предназначены для бензина с октановым числом, обеспечивающим работу двигателя без детонации на всех режимах. В то же время на основных эксплуатационных режимах работы двигателя требуемый уровень детонационной стойкости горючей смеси ва 10 — 12 октановых единиц ниже, чем при работе при максимальных нагрузках, доля которых в обычныхусловиях эксплуатации автомобилей составляет 20 — 30%. Более рационально использовать двухтопливные системы питания и в первую (основную) постоянйо подавать низкооктановый бен- 167 Рис.
4.17. Зависимость затрат нефтяного сырья ЛФ на производство бензинов от их октанового числа (о,ч.): т — этилированные бензины; У вЂ” иеэтили. ровааные бензины Таблица 4.6. Характеристики композиций для двухтоплнвиых систем питания 5 0 05 70 75 00 65 168 зин, а во вторую — высокоок- тановую добавку. Добавка по- !0 дается только на режимах больших нагрузок. Высокооктановыми добавками могут ол'-быть различные продукты не- нефтяного происхождения: водно-спиртовые смеси, низшие спирты, эфиры, побочные продукты нефтехимических и химических производств и др.
Применение двухтопливных композиций обеспечивает прямую экономию нефтяных топлив при эксплуатации автомобилей. Использование при этом низкооктановых бензинов позволяет увеличить, их ресурсы (объемы производства) без дополнительных затрат нефти. Например, если принять расход нефтяного сырья на производство неэтилированного бензина А-66 за 100%, то увеличение его расхода в нефтеперерабатывающей промышленности составит: на получение бензина А-76 примерно 5 — ! 2%, а бензина АИ-93 соответственно 10 — 21% (рис. 4.17). К настоящему времени предложены разнообразные композиции для двухтопливных систем питания, характеристики некоторыхпредставлены втабл.
4.6. Наиболее эффективно применение побочных продуктов химических и нефтехимических производств, в качестве дополнительного энергетического ресурса регионального значения, В то же время минимизация расхода антидетонационной добавки в двухтопливных системах позволяет рассматривать в качестве перспективного варианта раздельную (автономную) подачу высокооктановых компонентов бензинов либо комбинацию товарных высоко- и низкооктановых бензинов (например, А-72 и АИ-93). При автономной подаче антидетонационных добавок приходится дооборудовать автомобиль второй топливной системой, включающей бачок, топливопровод, подкачивающий насос и дозирующее устройство, регулирующее расход добавки в зависимости от нагрузочных и скоростных (либо только нагрузочных) режимов работы двигателя (рис, 4.18).
В качестве аитидетонационных композиций для двухтопливных автомобилей широко изучено применение водно-спиртовых смесей. В табл. 4.7 приведены минимальные добавки водно-метанольных смесей, необходимые для повышения октаноных чисел базовых низкооктановых бензинов до величин, обеспечивающих замену высокооктановых бензинов. Эти данные полу- 857 81! 1,1 15 — 20 930 59,1 740 Отсутствие 860 25 910 35 23,5 6,5 15,9 32,2 12,7 20,6 10,3 41,9 26,4 90,0 101,0 35,2 14,99 17,3 105 99,5 98,0 103 Побочные нродунты лроивводстаа синтетического каучука. Побочный продукт производства метаноле, чены на стандартной установке УИТ-65, оборудованной дополнительной системой раздельной подачи добавки.
Исследования водно-метанольных смесей ВМС-25, ВМС-50 и ВМС-75 показали, что чем больше концентрация метанола в добавляемой композиции, тем выше октановое число и меньше расход добавки для увеличения октанового числа топливной смеси до требуемого уровня. Водно-метанольные смеси более эффективны, чем вода: при использовании, например, бензина А-76 взамен АИ-93 рас. ход смеси ВМС-50 (50% метанола) сокращается вдвое по сравнению с водой, Использование этой же смеси позволяет повысить октановое число бензина А-66 до уровня бензина АИ-93, что вообще невозможно при автономном впрыске воды. Для этой же цели могут использоваться и водно-этанольные Таблица 4.7.
Минимальные добавки водно-метанольных смесей при раздельной подаче Расход, Ут [об.] Бензин замеииемый замсаныщий А-66 36,0 34,0 32,0 29,0 28,0 А-72 18,0 17,5 !7,0 16,0 14,0 А-66 )50,0 50,0 36,0 34,0 32,0 А.72 50,0 42,0 36,0 31,0 21,0 А-76 40,0 , 24,0 19,0 17,0 16,0 АИ-93 169 Плотность, кг/м' Содержание воды, % (масс.) Пределы выкипа- ния, 'С Давление насы- щенных паров, кПа Теплота сгорания, МДж/кг Октановое число (иоторный метод) 78 — 100 65 — 100 48 — 55 57 — 100 107 — 125 64 — 82 смесь смесь смееь вада вмс уз 1 вмС зо ~ вмс уч метанол 109 б 7 Рис. 4.18.
Схема топливной системы двухтопливного автомобиля ЗИЛ-130: » — двигатель, 1 — бензонасос; 3 — карбюратор; З вЂ” дозатор добавки; 5 — магистраль подачи добавки, Л вЂ” бачок; 1 — бензобак; 3 — элекгронасос; 9 — Фильтр; »Р— гопливанровод смеси, хотя по эффективности они несколько уступают водно- метаиольным. В общем случае расход добавки определится ее детоиационной стойкостью, октановым числом базового бензина и режимом работы двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
