Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Трелина Кристина Владимировна. Испарительное увлажнение воздушного заряда двигателей сельскохозяйственной техники для уменьшения выбросов оксидов азота : 05.20.01 Трелина, Кристина Владимировна Испарительное увлажнение воздушного заряда двигателей сельскохозяйственной техники для уменьшения выбросов оксидов азота (на примере двигателя Д-120(Д-21)) : диссертация... кандидата технических наук : 05.20.01 Москва, 2007 143 с. РГБ ОД, 61:07-5/3559

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 8

1.1. Применение воды в рабочем процессе двигателя 8

  1. Подача воды в составе водо-топливной эмульсии 9

  2. Подача воды отдельно в жидком виде 13

  3. Подача паров воды 16

1.2. Водоиспарительные аппараты 21

1.3. Процессы увлажнения в пластинчатых аппаратах из
гигроскопичных материалов 27

1.4. Задачи исследования 33

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 35

  1. Программа и структурная схема исследований 35

  2. Общая методика проведения работы 37

  3. Методика экспериментальных исследований 40

2.3.1. Методика и оборудование при проведении стендовых
исследований насадки 41

2.3.2. Методика проведения испытаний системы на тракторе. 47
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ

ОРОШАЕМОЙ НАСАДКИ РЕГУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ

ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО ЗАРЯДА ДВС 52

3.1 Теоретические предпосылки уменьшения содержания
оксидов азота в ОГ при участии воды в рабочих процессах
двигателя 52

3.2. Оценка степени насыщения водой воздушного заряда ДВС
путем испарительного увлажнения 61

3.3. Анализ влияния параметров воздуха при испарительном
увлажнении воздушного заряда на основные характеристики
двигателя 69

3.4. Характеристика процессов тепло-массообмена в орошаемых

пластинчатых аппаратах 75

3.5.Разработка оптимальной конструкции интенсифицированной

насадки 82

3.6. Математическая модель процесса увлажнения воздуха в

насадке 86

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ИСПАРИТЕЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО

ЗАРЯДА ДИЗЕЛЯ 93

  1. Оптимизация параметров и режимов работы насадки 93

  2. Разработка опытного образца системы 101

4.3. Оценка функциональных качеств насадки в результате
стендовых исследований 103

4.4. Результаты стендовых испытаний системы на тракторе 109

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 117

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 124

Библиографический список 129

Приложения 134

Введение к работе:

Актуальность темы. В сельскохозяйственном производстве проблема загрязнения атмосферы вредными веществами, выбрасываемыми с отработавшими газами (ОГ) ДВС, менее актуальна, чем в городских условиях, так как источники загрязнения (тракторы, автомобили, мобильные и стационарные сельскохозяйственные машины с ДВС) рассредоточены на больших площадях. Эта проблема приобретает остроту при эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники в производственных помещениях ограниченного объема и воздухообмена (сооружениях защищенного грунта, животноводческих помещениях, складах, хранилищах и т.п.). Нарушение воздушно-газового режима атмосферы помещения вследствие содержания токсичных веществ в ОГ дизелей и создание тем самым экологически экстремальных условий препятствует полноценному использованию, а в некоторых случаях сдерживает применение в условиях ограниченного воздухообмена тракторов малой мощности.

Современное состояние работ по снижению токсичности и дымности ОГ находящихся в эксплуатации дизелей характеризуется тем, что на данный момент пока не существует единого универсального средства, обеспечивающего достаточно полное снижение вредных выбросов двигателя. Эта задача решается только комплексно. Так, для уменьшения в ОГ содержания оксида углерода, углеводородов и дисперсных частиц широкое применение получили каталитические и жидкостные нейтрализаторы. Однако наиболее сложной является проблема снижения содержания в ОГ ДВС оксидов азота (NOx), для решения которой в первую очередь необходимо дополнительное воздействие на рабочий процесс двигателя, способствующее уменьшению их образования.

С точки же зрения использования трактора при ограниченном воздухообмене в условиях сельскохозяйственного производства с повышенной влажностью воздуха или с наличием свободной (например, капельной) влаги на растениях, почве, кормах и т.п. особую опасность представляют именно оксиды азота. Это связано с тем, что NO2 хорошо реагирует с водой, образуя смеси азотной НNO3 и азотистой НNO2 кислот, являющиеся чрезвычайно агрессивной средой по отношению к живым организмам, растениям и материалам конструкций. Такими качествами оксидов азота можно объяснить жесткие требования по их допустимому содержанию в воздухе рабочей зоны (ПДКрз = 5 мг/м3) по сравнению с оксидом углерода (ПДКрз = 20 мг/м3) и углеводородами (ПДКрз = 30 мг/м3). Учитывая данное обстоятельство, в настоящей работе возможность обеспечения снижения выбросов оксидов азота с ОГ двигателя малой мощности принята в качестве главного направления исследования.

С позиции воздействия на рабочий процесс находящегося в эксплуатации тракторного дизеля для уменьшения концентрации NOx в его ОГ представляет интерес такой способ как подача воды в ДВС.

На данный момент в достаточной мере исследованы и отработаны средства, использующие воду при формировании топливо-воздушной смеси в составе водотопливной эмульсии, или при её подаче в ДВС отдельно в жидком виде. Вместе с тем, более эффективным способом подачи воды по части уменьшения выбросов NOx с ОГ двигателя считается формирование топливо-воздушной смеси с использованием воды в виде пара. Однако применительно к ДВС тракторов исследования в этом направлении, по существу, не проводились.

Цель работы. Разработка и исследование системы испарительного увлажнения воздушного заряда для снижения содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля трактора малого класса.

Объекты исследования. Водоиспарительная адиабатная интенсифицированная насадка для увлажнения воздушного заряда двигателя, двигатель Владимирского моторо-тракторного завода Д-120 (Д-21).

Предмет исследования. Влияние испарительного увлажнения воздушного заряда ДВС на содержание оксидов азота в ОГ.

Методы исследования. Системный анализ и обобщение данных научно-технической литературы и научно-исследовательских разработок; математическое моделирование с применением ПК; экспериментальный метод исследования.

Научная новизна работы. Обоснован и исследован способ улучшения экологических характеристик тракторного дизеля – испарительное увлажнение воздушного заряда, реализуемое в аппарате с орошаемой адиабатной интенсифицированной насадкой. Разработана математическая модель процесса увлажнения воздушного заряда ДВС, определяющая функциональную связь эффективности увлажнения с параметрами насадки, учитывающая количественные характеристики формируемых в насадке макрокапилляров.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливаются подтверждением расчетных результатов экспериментальными, доверительным объемом экспериментов, применением современных методов планирования эксперимента и обработки опытных данных, использованием фундаментальных уравнений термодинамики, гидродинамики, химической кинетики с соответствующими граничными условиями, использованием современных численных методов реализации математической модели, применением высокоточных сертифицированных средств измерений.

Практическая значимость работы. Разработанная система испарительного увлажнения воздушного заряда дизеля является одним из рациональных способов улучшения экологических показателей тракторов эксплуатируемых в условиях ограниченного объема и воздухообмена – тепличных и животноводческих помещениях, складах, хранилищах и др. Выявленные аналитические зависимости позволяют реализовать разработанный способ снижения токсичности для двигателей любой мощности. Созданная и реализованная практически на двигателе Д-21 система водоиспарительного увлажнения воздушного заряда обеспечивает снижение выбросов с ОГ оксидов азота на 45…50%.

Реализация результатов исследований. Результаты выполненных исследований использованы при создании полноразмерной модели системы испарительного увлажнения воздушного заряда ДВС, предложены к рассмотрению заводу-изготовителю двигателя Д-120 (ОАО «ВМТЗ»), применяются в учебном процессе кафедры «Экология и безопасность жизнедеятельности» МГТУ «МАМИ» при изучении курса «Безопасность жизнедеятельности операторов наземных транспортных средств».

Личное участие автора выражается в разработке концепции увлажнения воздушного заряда ДВС путем подачи воды в виде пара из установленного в воздушный тракт двигателя водоиспарительного аппарата, разработке оптимальной конструкции орошаемой адиабатной интенсифицированной насадки регулярной структуры из пластин микропористой пластмассы, разработке математической модели процесса увлажнения воздушного заряда ДВС в водоиспарительном аппарате, проведении стендовых исследований насадки и системы испарительного увлажнения воздушного заряда ДВС на тракторе.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях ГНУ ГОСНИТИ, МГТУ МАМИ в 2004…2007 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь работ, в том числе три в изданиях, рецензируемых ВАК.

Положения выносимые на защиту. На защиту выносятся перечисленные выше результаты, имеющие научную новизну и практическую ценность.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, библиографического списка и 6 приложений. Объем работы: 133 страницы машинописного текста, 43 рисунка, 12 таблиц. Библиографический список содержит 81 наименование, в том числе 11 иностранных авторов.

Подобные работы
Амбросов Дмитрий Борисович
Контроль удельных выбросов оксидов азота при упрощенных измерениях на борту судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания
Амбросов Дмитрий Борисович
Контроль удельных выбросов оксидов азота при упрощенных измерениях на борту судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания
Клинов Александр Владимирович
Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота
Иванов Юрий Владимирович
Влияние локального расслоения топливовоздушной смеси в области межэлектродного зазора свечи зажигания на выбросы оксидов азота из цилиндров ДВС
Беликов Сергей Евгеньевич
Комплексная разработка методов снижения выбросов оксидов азота от ТЭС путем оптимизации процесса горения и способов сжигания топлива
Чуб Тарас Викторович
Рециркуляция отработавших газов судового дизель-генератора как средство снижения выбросов оксидов азота
Дульнев Алексей Викторович
Разработка и исследование никельмедных катализаторов нанесенного типа для очистки газовых выбросов от оксидов азота
Пешкова Лариса Викторовна
Особенности образования и распределения оксида азота(I) в технологических потоках производства неконцентрированной азотной кислоты
Кашкин Михаил Вячеславович
Улучшение экологической чистоты рабочих процессов дизельных энергоустановок путем нейтрализации оксидов азота отработавших газов
Гиринович Михаил Петрович
Исследование процессов образования оксидов азота при сгорании топлив в перспективных дизелях

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net