1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 46
Текст из файла (страница 46)
В нормальных условиях аммиак находится в газообразном состоянии и представляет собой бесцветный газ с резким и характерным запахом. При температурах окружающей среды аммиак снижается уже при давлении 0,6 — 0,7 МПа. Сжижеииый аммиак характеризуется умеренными энергетическими показателями (см. табл, 4.1).
Массовая энергоемкость аммиака по отношению к бензину, метанолу и водороду ниже в 2,5, 1,1 и 6,5 раза соответственно, в то время как по энергоплотности ои превосходит большинство разработанных систем хранения водорода иа автомобиле. Характерной особенностью использования аммиака является низкий стехиометрический коэффициент (6,! кг/кг), высокая температура воспламенения аммиачно-воздушных смесей (650'С) и их «вялое» сгорание.
Последнее обусловлено низкой температурой «аммиачного» пламени (1956 К по сравнению с 2886 К для бензина), в связи с чем самоускорение реакций горения замедляется. Цетановое число аммиака близко к нулю, в то же время аммиак отличается высокой детонационной стойкостью: его октановое число составляет =110 по моторному и = 130 по исследовательскому методам. Вследствие неудовлетворительных эксплуатационных свойств аммиака для организации работы двигателя необходимо существенно повысить энергетический уровень воспламенении. Поэтому в двигателях с искровым воспламенением устойчивое сгорание аммиака обеспечивается лишь при наличии высокотемпературной свечи с широким искровым промежутком и мощной катушкой зажигания. В двигателях с воспламенением от сжатия это достигается увеличением степени сжатии до 35 при одновременном повышении температуры во впускном коллекторе и системе охлаждения двигателя до 150'С.
Однако, как показали исследования, при работе одноцилиндровой установки СГц на аммиаке в указанных условиях максимальное давление цикла достигает 15,8 МПа, а рабочий процесс характеризуется повышенной жесткостью. В качестве других методов интенсификации воспламенения н сгорания аммиака в поршневых двнгателяхэрекомендуют впрыск запального топлива, 189 добавку активирующих присадок, оптимизацию камеры сгорания и др. Хорошим запальным топливом является дизельное топливо с повышенным цехановым числом (50 — 60), впрыск которого обеспечивает устойчивое сгорание аммиака при сравнительно невысоких степенях сжатия.
Так, на одноцилиндровом дизеле со степенью сжатия 16,5 газообразный аммиак в смеси с воздухом подавался в цилиндры и на такте сжатия впрыскивалось дизельное топливо. При этом индикаторный к.п.д. двигателя возрастал на 1О— 35%. Необходимое количество дизельного топлива составляло 27 — 40% от расхода аммиака в зависимости от числа оборотов двигателя [176!.
Сгорание аммиака активизируется при добавке к запальному топливу присадок, в частности пентилнитрата иви диметилгидразина, причем применение последнего предпочтительнее ввиду близости его свойства к свойствам амллиака. С обеими присадками достигается устойчивое сгорание аммиачных смесей прн обычных степенях сжатия: с добавкой пеитилиитрата при е= 12, з диметилгидразина — при в= 13,7, Улучшению работы двигателя на аммиаке способствует и подача в камеру сгорания таких активных газов, как водород и ацетилен, Большинство цветных металлов (медь, бронза, латунь и другие сплавы) подвергаются значительной коррозии при воздействии аммиака. Относительно стойки сталь, чугун, алюминий, никель и титан. Углеродистая сталь практически не корродирует при контакте со сжиженным аммиаком, поэтому из нее изготавливают трубопроводы и резервуары для перекачивании и хранения аммиака.
Длительные испытания на двигателе СГК показали, что при работе на аммиаке повышенный износ наблюдаетсн лишь у деталей, изготовленных из цветных металлов, особенно из меди и ее сплавов. Из прокладочных материалов стойкими к аммиаку являются фторопласты и некоторые сорта резины. Большинство нефтяных и синтетических масел практически не изменяют свои свойства при работе двигателя на аммиаке. При этом отмечены лишь незначительные колебания вязкости и некоторое снижение эффективности антиокислительных присадок. Содержание аммиака в воздухе рабочих помещений и населенных мест ограничивается следующими концентрациями: ПДКр э= 20 мг/м', ПДКм р — — 0,2 мг/м' и ПДК,,=0,2 мг/м' т, с.
предельно-допустимые концентрации паров аммиака в воздухе в 3 — 4 раза выше по сравнению с метанолом. Кроме того, опасность аммиака в значительной степени снижается резким специфическим запахом, благодаря которому он обнаруживается уже при концентрациях паров 0,05 мг/м'. Поэтому токсикологическое воздействие аммиачного топлина можно свести к минимуму при герметизации топливной системы автомобиля и соблюдении соответствующих мероприятий техники безопасности.
Изучается возможность использования в качестве моторного топлива ацетилена. В нормальных условиях ацетилен— бесцветный газ, который при температурах 15 — 20'С может храниться в жидком состоянии под давлением 40 — 50 МПа. Однако использование жидкого ацетилена под таким давлени- ем практически исключено в связи с возможностью его взрыва при давлениях выше 0,27 МПа.
Ацетилен характеризуется высокими энергетическими показателями (см. табл. 4.1). Он легко вступает в реакцию с кислородом воздуха, выделяя при сгорании смеси стехнометрического состава 105,2 кДж. Тепловой эффект горения ацетилено-воздушных смесей меньше, чем тепловой эффект реакции распада чистого ацетилена, составляющий 227,! кДж/моль. Таким образом, в противоположность большинству топлив при обогащении ацетилено-воздушной смеси ее тепловой эффект возрастает. Тем пе менее максимальная скорость реакции, минималь- ная энергия зажигания и другие экстремальные параметры горения соответствуют стехиометрнческому составу ацетиленовоздушной смеси.
К настоящему времени известно небольшое число экспериментальных исследований работы поршневых двигателей внутреннего сгорания на ацетилене, которые выполнены преимущественно на одноцилиндровых установках СГгс. Особенностью ацетилена является высокая склонность к детонации, исключающая возможность работы двигателя на богатых и стехиометрических смесях. Вместе с тем широкие концентрационные пределы воспламенения н горения ацетилено-воздушных смесей позволяют организовать работу двигателя при пониженных степенях сжатия за счет ультраобеднения топливной смеси, Согласно экспериментальным данным, в диапазоне к= =4 — 6 стабильная работа установки СГ(с обеспечивается при а=!,45 — 2,4, причем с повышением степени сжатия граница бездетонационной работы двигателя смещается в бедную область. В этом случае потери мощности по сравнению с работой на бензине составляют около 30% при снижении индикаторного к.п.д.
на 10 †1 1179!. Для обеспечения безопасности наибольшее распространение получило баллонное хранение и транспортирование ацетилена, растворенного в ацетоне. Стальные баллоны заполнены активированным древесным углем илн другам пористым материалом. В настоящее время в таких баллонах допускается давление до 2,5 МПа и безопасность хранения подтверждена многочисленными испытаниями. В связи с высокой стоимостью производства жидких моторных топлив из углей в течение многих десятилетий изучается возможность непосредственного использования угля в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Впервые идея применения угольной пыли для этой цели была высказана еще в!893г. Р. Дизелем. Первый двигатель на пылеугольном топливе был построен в Германии в 1928 г.
Р. Павликовским 1180!. Этот двигатель «Космос-Рупамотор» размерностью 500/720 имел мощность !03 кВт (140 л. с.) при частоте вращения 166 мин-' н к. п. д. =3!о/з. Угольный пэрошок подавался с помощью сжа- 101 того воздуха и для его воспламенения в камеру сгорания подавали запальную дозу жидкого топлива. Опыт создания дизелей, работающих на пылеугольном топливе, показал возможность использования для этой цели широкого ассортимента твердого топлива, включан каменный уголь, торф, древесину, их смеси, органические отходы, Основным требованием к твердому топливу является приемлемая воспламеняемость, высокая температура и скорость сгорания, минимальные отложения в камере сгорания, связанные как с содержанием в топливе золы, так и с ее составом. Простым и надежным способом подачи угольной пыли является ее перемещение поц действием своей массы с последуюшим вдуванием в камеру сгорании с помощью сжатого воздуха.
При этом важно сохранить порошкообразное состояние топлива и исключить возможность брикетирования либо частичного коагулирования. Для этой цели обычно используется вратцающийся распределитель. Высокая зольность пылеугольного топлива приводит к значительным отложениям в камере сгорания и повышенному износу деталей двигателя (клапанов, цилиндров, поршневых колец и т. п.). Например, при расходе 50 кг/ч пылеугольного топлива, вольностью 6% на рабочей поверхности образуется около 3 кг отложений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
