ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ И ФОРМЫ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ НА КОНЦЕНТРАЦИЮ НЕСГОРЕВШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ

  • Александр Петрович Шайкин Тольяттинский государственный университет
  • Ильдар Ринатович Галиев Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: несгоревшие углеводороды, тепловыделение, площадь, камера сгорания, заключительная фаза сгорания, турбулентность

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования влияния тепловыделения и формы камеры сгорания на концентрацию несгоревших углеводородов в отработавших газах поршневой энергоустановки с искровым зажиганием. Выявлено, что с увеличением площади камеры сгорания растет концентрация несгоревших углеводородов по причине увеличения площади пристеночных слоев, образующихся у стенок камеры сгорания. При этом отмечено, что помимо формы камеры сгорания важную роль в механизме образования несгоревших углеводородов играет процесс сгорания топлива в заключительной фазе сгорания, интенсивность которого оценивалась величиной тепловыделения. Анализ экспериментальных данных показал тенденцию снижения концентрации несгоревших углеводородов с ростом тепловыделения. Также выявлена целесообразность использования комплексного влияния состава топливовоздушной смеси, конструкции камеры сгорания и процессов, происходящих в ней, на динамику несгоревших углеводородов. Предложен комплекс параметров К, учитывающий влияние на эмиссию несгоревших углеводородов массовых долей углерода, водорода и кислорода в топливовоздушной смеси, площади камеры сгорания и тепловыделения в заключительной фазе сгорания. Комплекс К характеризует плотность тепловыделения при сгорании углеводородного топлива в пристеночном слое. Ожидается, что мероприятия, направленные на увеличение плотности тепловыделения и уменьшение концентрации углерода в топливовоздушной смеси, будут снижать К, а значит, и эмиссию несгоревших углеводородов. Получена линейная зависимость между предложенным комплексом параметров К и концентрацией несгоревших углеводородов. Таким образом, применение комплекса К позволит на стадиях проектирования и доводки энергоустановки оценить эффективность применения конструкторских решений, направленных на улучшение экологических характеристик.

Биографии авторов

Александр Петрович Шайкин, Тольяттинский государственный университет
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Энергетические машины и системы управления»
Ильдар Ринатович Галиев, Тольяттинский государственный университет
кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей»

Литература

Scovronick N. Reducing global health risks. Through mitigation of short-lived climate pollutants. Switzerland: World Health Organization, 2015. 148 р.
Галиев Р.С., Галиева С.А., Худобердиева Т.И. Особенности развития аллергической реакции в условиях воздействия выхлопных газов автотранспорта различной интенсивности // Экология человека. 2007. № 10. С. 20–23.
Hydrogen Energy – Challenges and Perspectives / ed. by D. Minic. Vienna: InTech, 2012. 386 p.
Yuan C., Xu J., He Y. Performance characteristics analysis of a hydrogen fueled free-piston engine generator // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41. P. 3259–3271.
Jhang S., Chen K., Lin S., Lin Y., Cheng W. Reducing pollutant emissions from a heavy-duty diesel engine by using hydrogen additions. Fuel. 2016. Vol. 172. P. 89–95.
Канило П.М., Костенко К.В. Перспективы становления водородной энергетики и транспорта // Автомобильный транспорт (Харьков). 2008. № 23. С. 107–113.
Федянов Е.А., Левин Ю.В., Захаров Е.А., Иткис Е.М. Теоретическое исследование процесса сгорания в роторно-поршневых двигателях Ванкеля с добавками водорода // Двигателестроение. 2014. № 4. С. 16–18.
Бортников Л.Н., Павлов Д.А., Русаков М.М. Экспериментальная и расчетная оценки эффективности применения водорода на автомобиле // Автомобильная промышленность. 2013. № 6. С. 33–36.
Павлов Д.А., Бортников Л.Н. Исследование влияния добавок водорода на показатели ДВС при гетерогенном способе формировании ТВС // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2012. № 4. С. 183–187.
Annual Energy Outlook 2015 with projections to 2040. US: Energy Information Administration, 2015. 154 p.
Sher E. Handbook of air pollution from internal combustion engine. Pollutant formation and control. New York: Academic press, 1998. 665 p.
Gupta H.N. Fundamentals of internal combustion engines. Delhi: PHI Learning, 2013. 658 p.
Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Характеристики распространения пламени и их влияние на концентрацию несгоревших углеводородов при добавке водорода в топливно-воздушную смесь энергетических установок с искровым зажиганием. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2014. 203 с.
Шайкин А.П., Ивашин П.В., Дурманова Н.А., Галиев И.Р. Влияние ширины зоны турбулентного горения на концентрацию несгоревших углеводородов // ELPIT-2015: материалы междунар. научно-техн. конференции. Самара, 2015. С. 99–101.
Flow and Combustion in Reciprocating Engines / eds. C. Arcoumanis, T. Kamimoto. Verlag: Springer, 2009. 420 p.
Johansson B., Olsson K. Combustion chambers for natural gas Si engines part I: Fluid flow and combustion // SAE Technical Papers. 1995. Code 950469.
Olsson K., Johansson B. Combustion chambers for natural gas Si engines part 2: combustion and emissions // SAE Technical Papers. 1995. Code 90411.
Ting D.S.-K., Checkel M., Johansson B. The importance of high-frequency, small-eddy turbulence in spark ignited, premixed engine combustion // SAE Technical Papers. 1995. Code 90271.
Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 352 с.
Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Расчет концентрации несгоревших углеводородов в отработавших газах газобаллонного автомобиля // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16. № 1-7. С. 1939–1942.
Опубликован
2016-03-30
Выпуск
Раздел
Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>