Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Постановка задач исследования 7
1.1 Экологический анализ выпускных газов 7
1.2 Механизм образования оксидов азота в КС в дизеле 9
1.3 Анализ дизельного парка речного флота и его технического состояния 15
1.4 Методы снижения концентрации оксидов азота в ДВС 19
1.5 Выводы по обзору. Постановка задач исследования 23
ГЛАВА 2. Влияние способа смесеобразования и технического состояния деталей цпг на выбросы оксидов азота судовыми дизелями 25
2.1. Описание экспериментальных установок и методики проведения опытов 25
2.2. Анализ погрешностей измерений 33
2.3. Экспериментальное исследование влияния способа смесеобразования двигателя на выбросы оксидов азота 36
2.4. Влияние технического состояния дизелей на выброс ими оксидов азота 37
2.5. Обобщенная зависимость для оценки выбросов оксидов азота судовыми дизелями 42
2.6. Основные результаты исследования. Выводы 48
ГЛАВА 3. Снижение выбросов оксида азота судовыми дизелями посредством снижения локального и общего и общего температурного уровней рабочего тела 50
3.1. Теоретический анализ влияния ВТЭ на динамику образования оксидов азота в КС дизелей 50
3.2. Исследование влияния ВТЭ на образование оксидов азота 54
3.3. Исследование влияния испарительного охлаждения на образование оксидов азота 61
3.4. Основные результаты исследования. Выводы 68
ГЛАВА 4. Исследование некоторых специальных методов воздействия на рабочий процесс дизеля с целью уменьшения выбросов оксидов азота 70
4.1. Влияние на выбросы оксидов азота присадки к топливу, улучшающей качество рабочего процесса 70
4.2. Влияние химических присадок к ВТЭ на выброс дизелем оксидов азота 72
4.3. Влияние некоторых присадок к воздуху, поступающему в цилиндры дизеля, на выбросы оксидов азота 76
4.4. Влияние керамического покрытия донышка поршня на выброс оксидов азота 80
4.5. Основные результаты исследования. Выводы 83
Заключение 85
Библиографический список использованной
Литературы
- Механизм образования оксидов азота в КС в дизеле
- Экспериментальное исследование влияния способа смесеобразования двигателя на выбросы оксидов азота
- Исследование влияния ВТЭ на образование оксидов азота
- Влияние химических присадок к ВТЭ на выброс дизелем оксидов азота
Введение к работе
В настоящее время охрана окружающей среды стала одной из важнейших проблем человечества. Особое внимание при этом уделяется вопросам сокращения вредных выбросов энергетических установок и, в частности, вредных выбросов ДВС. Поэтому все работы, направленные на улучшение экологических показателей этих двигателей, несомненно, являются актуальными.
Показано, что основными типами ДВС, используемыми на судах речного флота, являются дизели с объемным, объемно-пленочным и вихрекамерным смесеобразованием.
На основе анализа литературных данных установлено, что основным вредным компонентом выпускных газов дизелей является оксиды азота. Учитывая последнее, была сформулирована основная цель данной диссертационной работы - снижение выбросов оксидов азота судовыми дизелями посредством разных методов воздействия на их рабочий процесс.
Экспериментально подтвержден раннее полученный результат о том, что наибольший выброс оксидов азота имеет место у дизелей с объемным смесеобразованием, наименьший - у вихрекамерных двигателей. Дизели с объемно-пленочным смесеобразованием занимают в этом вопросе промежуточное положение. Принимая во внимание полученный результат, в качестве главного объекта исследования были выбраны дизели с объемным смесеобразованием.
На основании специального эксперимента установлено, что ухудшение технического состояния деталей ЦПГ дизеля ведет к уменьшению выбросов оксидов азота, что объясняется снижением температурного уровня рабочего цикла.
При помощи теории подобия и на основе обработки собственного опытного материала, получены новые обобщенные критериальные зависимости для оценки выбросов оксидов азота. Формулы справедливы для группы четырехтактных дизелей, близких по своим основным параметрам (размеры и геометрия камеры сгорания, основные параметры рабочего цикла и т.д.).
На базе приближенной физической модели струйного смесеобразования дано объяснение эффекту существенного снижения выброса оксидов азота при переводе двигателя с объемным смесеобразованием на ВТЭ. Данные результаты косвенно подтверждены экспериментами, проведенными на двигателе 1415/18.
Опытным путем установлено, что испарительное охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, снижают выбросы оксидов азота. Однако эффективность этого метода ниже чем от использования ВТЭ.
Экспериментально исследовано влияние ряда присадок к топливу и воздуху, идущему в цилиндры двигателя, на выбросы оксидов азота. Так, были испытаны следующие препараты:
- к топливу - присадка «DIESEL plus», интесифицирующая процесс горения;
- к водной фазе ВТЭ - мочевина и аммиак;
- к воде, идущей на испарительное охлаждение воздуха, - мочевина:
- к воздуху, поступающему в цилиндры двигателя, - распыленное топливо.
Установлено, что все испытанные присадки в той или иной степени снижают выбросы оксидов азота и сокращают или не изменяют удельный эффективный расход топлива.
Опытным путем установлено, что применение керамического (оксид циркония) покрытия донышка поршня ведет к сокращению выбросов оксидов азота и незначительному росту удельного эффективного расхода топлива.
В соответствии с содержанием работы к защите представляется следующее:
1. Обобщенные критериальные зависимости для оценки выбросов оксида азота судовыми дизелями с объемным смесеобразованием.
2. Результаты экспериментального исследования влияния технического состояния деталей ЦПГ на выбросы оксидов азота.
3. Материалы анализа процесса струйного смесеобразования, которые устанавливают основные причины снижения выбросов оксидов азота при переводе двигателя на ВТЭ,
4. Результаты сопоставительных испытаний по изучению влияния на выбросы оксидов азота по применению ВТЭ и испарительного охлаждения воздуха.
5. Экспериментальные данные по исследованию влияния на выбросы оксидов азота в выпускных газах и расход топлива присадок к топливу и воздуху, поступающему в цилиндры двигателя.
6. Материалы по влиянию на концентрацию оксидов азота и расход топлива керамического (оксид циркония) покрытия донышка поршня дизеля 1415/18.
Механизм образования оксидов азота в КС в дизеле
Вопросам исследования образования оксидов азота посвящено много научных работ как в нашей стране /7, 10, 28, 42, 48, 61, 62, 66 и др./, так и за рубежом /88, 89, 91,96, 106 и др./.
Установлено, что оксиды азота, содержащиеся в выпускных газах дизелей, на 90 % и более состоят из N0.
Окись азота N0 образуется во время горения топлива при различных его концентрациях во всех зонах топливной струи. Наибольшее признание получил механизм образования NO, разработанный в работах /29, 55/. Суть данного механизма определяется уравнениями (1.2) и (1.3). 02«20; (1.1) O + N20NO + N; (1.2) N + 02 = N0 + 0; (1.3) N + 0H = N0 + H. (1.4)
Цепные реакции начинаются по уравнению (1.2) с появления атомарного кислорода по уравнению (1.1), который образуется вследствие диссоциации молекул кислорода при высоких температурах, достигаемых в процессе горения. В соответствии с этим механизмом атомы азота не начинают цепной реакции, так как их равновесная концентрация во время горения относительно низка по сравнению с равновесной концентрацией атомарного кислорода. Поэтому при горении в дизельном двигателе локальное образование N0 в струе связано с локальной концентрацией атомов кислорода.
Так как в ходе сгорания в один и тот же момент времени локальные температуры газа по объему цилиндра дизеля заметно отличаются, то это приводит к различию в локальных концентрациях оксидов азота. Самая низкая концентрация NOx наблюдается в тонком пограничном слое газа у поверхности втулки цилиндра.
Концентрация NOx в цилиндре дизеля быстро увеличивается, когда горение идет преимущественно по кинетическому механизму. При снижении температуры газа на такте расширения концентрация NOx практически не снижается. Это объясняется тем, что скорость обратных реакций (1.2), (1.3) исчезновения N0 по уравнениям (1.5) и (1.6) NO + N- 0 + N2, (1.5) NO + 0-»02 + N, (1.6) и реакции NO + NO — N2 +02 сильно зависит от температуры. В результате при быстром снижении температуры газа в цилиндре на такте расширения химические реакции замедляются и происходит "замораживание" % содержания N0 на высоком уровне.
Повышение температуры вследствие горения в ядре и на стенках может увеличивать образование N0 двумя путями. Во-первых, оно увеличивает среднюю температуру в цилиндре и приводит к повышению концентрации N0 в зонах горения бедной смеси и бедного срыва пламени, а также в оставшемся воздухе. Во-вторых, оно может привести к очень высокой температуре пламени в ядре. Количество N0, образующегося в ( ядре, зависит от локальной концентрации кислорода. Например, если концентрация кислорода в ядре возрастает, как при подаче топлива через большее число сопел, количество N0 увеличивается.
В ЦНИДИ был разработан метод численного моделирования по программе «Импульс». При этом расчете используется физическая зональная модель, предложенная проф. В.И.Смайлисом, которая авторами была усовершенствована в части расчета, процесса формирования локальных зон горения топлива. Скоростной киносъемкой процесса горения топлива в дизелях были зафиксированы устойчивые во времени и пространстве локальные зоны горения. Образование NOx в основном происходит в локальных высокотемпературных очагах горения «богатой» смеси.
В расчетах авторами принимается механизм образования оксидов азота при горении, описанный Зельдовичем в уравнениях (1.2), (1.3), (1.4), при условии квазистационарности концентрации атомарного кислорода. Так авторами получено следующее выражение для скорости образования NO /55/: 2K\Q\[N2] 2-ф0\\0\ ( -2[0-2І) (k {NO\b) где кі, к_і - константы скоростей прямой и обратной і-той реакции, кЛ(1И\ (1.8) 1 + ьАон]\ 1 -2 [02]\
Из-за большой энергии активации окисление азота идет намного медленнее, чем окисление горючего. Для нахождения концентраций, входящих в формулы (1.7) и (1.8) и температуры, определяющей значения констант скоростей, делается предположение о том, что окись азота образуется в термодинамически равновесных продуктах сгорания, т.е. в условиях, когда все основные химические реакции, кроме реакций (1.2)...(1.4), приходят в состояние равновесия.
Задача вычисления концентрации окиси азота в фиксированный момент времени t пребывания пробы газа в высокотемпературных продуктах сгорания углеводородных топлив состоит в расчете состава термодинамически равновесных продуктов сгорания, а затем полученные концентрации компонентов и температура используются при численном интегрировании уравнения первого порядка d, W, (1.9) где WNO задается выражениями (1.7) и (1.8).
Экспериментальное исследование влияния способа смесеобразования двигателя на выбросы оксидов азота
Как было отмечено ранее, сегодня средний возраст флота превысил 25 лет и соответственно возраст эксплуатируемых двигателей близок к этому показателю /45/. В процессе эксплуатации происходит естественное изнашивания дизеля. Особенно ощутимое влияние на состав ОГ оказывает У износ топливной аппаратуры и деталей цилиндропоршневой группы /20, 45, 51, 73/. С целью определения влияния износа цилиндровых втулок на выбросы NOx было проведено две серии опытов, соответственно на двигателе 248,5/11 и 14 15/18.
При испытаниях на двигателе 248,5/11 были использованы два комплекта «поршень-цилиндровая втулка». У первого (нового) комплекта зазор между втулкой и юбкой поршня был равен 0,2 мм, у второго (изношенного) - 0,37 мм. В последнем случае зазор был обеспечен путем расточки втулки. Поршни в обоих случаях были новыми.
В качестве критерия износа ЦПГ служила утечка рабочего тела из камеры сгорания дизеля в его картер. Для определения данного параметра было применено специальное устройство, принципиальная схема которого приведена на рис 2.10. Работает данное устройство следующим образом. Газ из картера 1 двигателя поступает в успокоительную камеру 2, где охлаждается и частично очищается от капелек масла. Затем газ поступает в газовый счетчик 4 марки G 1.6, основные сведения о котором даны в табл.2.3. Контроль за температурой газа осуществляется термометром 3. В процессе исследования также определялся угар масла. Эта операция производилась методом частичного слива в следующей последовательности.
Двигатель останавливался. В течение 20 минут масло стекало с деталей двигателя в картер. В это же время из масла выделялись пузырьки газа и пара. После этого открывалось специальное сливное отверстие, и масло в течение 15 минут сливалось в емкость. Затем масло взвешивалось и выливалось обратно в картер двигателя. После этого работа двигателя продолжалась. Через два часа операция слива и взвешивания масла повторялась. И так пять-шесть раз. По полученным результатам строился график угара масла и находился средний часовой расход масла.
Замеры утечки газа из КС двигателя в его картер и расхода масла на угар проводились только на номинальной нагрузке. Эти опытные данные приведены в табл. 2.4, из которой в частности видно, что износ цилиндровой гильзы вызывает увеличение утечки газа почти в 1,7 раза. Естественно это не может не отразиться на параметрах рабочего тела.
Результаты экспериментов по исследованию выбросов NOx двигателем 24 8,5/11 приведены на рис.2.11, 2.12, где NO, NO2 - выброс оксидов азота при работе двигателя на хороших втулках; NOH, N02H - выброс оксидов азота при работе на изношенных втулках.
Как и следовало ожидать, при работе двигателя с изношенными деталями ЦПГ выброс оксидов азота оказался примерно на 30 % меньше чем у двигателя в хорошем техническом состоянии.
Вторая серия экспериментов была проведена на двигателе 14 15/18. Износ деталей ЦПГ имитировался посредством создания дополнительного сопротивления на воздушной магистрали дизеля (была установлена диафрагма). В качестве критерия, характеризующего износ, использовалось давление сжатия, которое определялось посредством измерительного комплекса марки «Декарт-203» конструкция НГАВТ. Опыты проводились на номинальной нагрузке. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.6. Таблица 2. Давление сжатия, кгс/см Выброс оксида азота (N0), г/кВтч
Здесь необходимо отметить, что принятая имитация износа деталей ЦПГ посредством введения аэродинамического сопротивления в воздушный тракт двигателя не совсем корректна. Значительно ближе она к условиям работы дизеля в областях с пониженным атмосферным давлением (например, район р. Аму-Дарья, высокогорье и т.п.).
Как показывают материалы ряда исследований /47, 49, 62 и др./, процесс образования оксидов азота в дизелях очень сложен. Он зависит от многих факторов (тип двигателя, его нагрузка и техническое состояние, ф частота вращения коленчатого вала, степень наддува и т.д.). поэтому найти обобщенную зависимость для определения выбросов N0X в самом общем виде весьма проблематично. Однако, для однотипных двигателей, близких по основным своим параметрам (подобие геометрических размеров, идентичность способа смесеобразования и технического состояния и др.) такая задача видимо может быть решена. Попытаемся это сделать.
В основу исследования положим теорию подобия (теорию анализа уравнений) /32/, согласно которой процесс изучения того или иного явления начинается с его математического описания (составления его математической модели). В рассматриваемом случае главным является химический процесс образования оксидов азота. Для описания последнего воспользуемся известным уравнением А.С.Пунды (см. формулу (1.15) в первой главе). Строго говоря, зависимость справедлива для отдельных элементарных объемов камеры сгорания дизеля, в пространстве которых коэффициенты избыткам воздуха и температура газов примерно одинаковы. В общем случае эти параметры изменяются как по объему КС, так и по времени, т.е. являются функциями рабочего процесса.
Рабочий процесс дизеля достаточно полно рассмотрен по базе теории подобия в работе /35/. Здесь в результате исследования получено общее решение определяющей системы уравнений, где каждый исследуемый параметр (в нашем случае это а, Р, Т) представлен в виде функции множества критериев, которые определяют собой процессы впрыскивания топлива, смесеобразования, сгорания, теплообмена и т.д., т.е.
Исследование влияния ВТЭ на образование оксидов азота
В ряде исследований (см. главу 1) было установлено, что использование ВТЭ дает возможность существенно снизить интенсивность образования оксидов азота в дизелях. В предыдущем параграфе на основе теоретического анализа показано, что это качество эмульсий особенно характерно для двигателей с объемным смесеобразованием. Проверим это утверждение экспериментально.
Эксперимент проводился на одноцилиндровом отсеке 1415/18 (см. табл.2.1). Принципиальная схема опытной установки приведена на рис.2.1. Опыты были реализованы как на чистом дизельном топливе марки Л-0,2-62 (ГОСТ 305-82), так и на ВТЭ с содержанием в ней воды 10%, 20% и 30% по массе. Для стабилизации ВТЭ использовали нефть в количестве 1 %. Условия испытаний были следующими: температура окружающей среды в боксе Та= 23-27С, атмосферное давление Ра=739 мм.рт.ст. Испытания проводились по нагрузочной характеристике в диапазоне от полной нагрузки практически до холостого хода при частоте вращения коленчатого вала 1500 мин"1. Состав и температура отработавшего газа определялись при помощи газоанализатора «ПЭМ-2М».
ВТЭ готовилась отдельно на универсальном стенде для испытания топливных насосов. Схема установки представлена на рис.3.2. Работает данное устройство следующим образом. Необходимые для получения ВТЭ количества топлива и воды заливаются соответственно в баки 5 и 6. В емкость 5 подается также стабилизирующая эмульсию присадка (нефть). Из емкостей 5, 6 компоненты ВТЭ при помощи подкачивающего насоса 2 подаются в ТНВД - 3. Затем, полученная смесь под давлением поступает к форсункам 4 и впрыскивается в бак 5. При этом водная фаза дробится на мелкие частицы. Привод насосов 2, 3 осуществляется посредством электродвигателя 1, частота вращения которого составляет 400-500 мин"1. Данный процесс приготовления ВТЭ продолжается до тех пор, пока максимальные размеры частиц в эмульсии не составят 10-15 мкм. После этого ВТЭ считается готовой к испытаниям.
По отношению к экспериментам, описанным во второй главе, здесь появляются два дополнительных определяемых параметра - состав эмульсии и ее расход. Оценим погрешность нахождения этих величин. 1. Количество топлива, идущего на приготовление ВТЭ, определяется весовым способом. Абсолютная погрешность нахождения данной величины составляет 0,1 %. 2. Количество воды, идущей на приготовление эмульсии, определяется объемным методом, абсолютная погрешность его нахождения составляет 0,9 %. 3. Относительная погрешность оценки состава получаемой водотопливной эмульсии может быть найдена по зависимости Расход эмульсии во время опытов находился объемным способом. Погрешность его нахождения составляет 0,82 %. Методика проведения экспериментов была следующая:
1. Сначала снималась нагрузочная характеристика на чистом дизельном топливе. Для этого двигатель выводился на номинальную нагрузку и работал на ней до стабилизации всех температур (выпускных газов, охлаждающей жидкости и масла). После этого снимались основные показатели дизеля на данном режиме (частота вращения коленчатого вала, крутящий момент, расход топлива, содержание оксидов азота в выпускных газах и температура последних). Далее аналогичный эксперимент проводился на 75; 50; 25 % нагрузки от номинала и 5 % нагрузки. Расход топлива замерялся только на номинальном режиме.
2. Одновременно с этим готовилась ВТЭ с Cw - 10 % от массы. Для этого отмерялось необходимое количество топлива, воды и нефти. Эти компоненты заливались в соответствующие емкости стенда для получения ВТЭ (рис.3.1). Полученная эмульсия заливалась в бак 10 (рис.2.1).
3. Двигатель снова выводился на номинальный режим при использовании чистого дизельного топлива. После стабилизации всех контрольных температур он переводился на ВТЭ и в той же последовательности снималась нагрузочная характеристика на эмульсии с Cw = 10 %.
4. Далее аналогичное исследование проводилось на ВТЭ с Cw = 20; 30 %. Следует отметить, что согласно рекомендаций работы /76/, каждый основной параметр двигателя измерялся 7 раз. Расчетное значение находилось как среднее арифметическое значение.
Влияние химических присадок к ВТЭ на выброс дизелем оксидов азота
В данной области было проведено две серии экспериментов: - с присадкой к водной фазе ВТЭ мочевины; - с присадкой к воде аммиака.
Рассмотрим сначала первое направление. Как известно /50/, в последнее время находят применение технологии RJM ARJS - Advanced Reagent Injection System (усовершенствованная система впрыскивания реагента), которая включает в себя технологию SCR (избирательного каталитического уменьшения), основанную на мочевине. В результате применения этой технологии снижение выбросов оксидов азота доходит до 90 %. В данной работе была предпринята попытка использования мочевины в качестве присадки к ВТЭ, а не для подачи ее в зону катализатора.
Эксперимент был проведен на ВТЭ, приготовленной на основе водного раствора мочевины. Эмульсию получали на стенде, схема которого представлена на рис. 3.2 (см. гл.З). Состав данной эмульсии был следующий: 80 % -дизельное топливо, 19 % - водный раствор мочевины, 1 % -нефти (использовали для стабильности эмульсии). Концентрация мочевины в воде составляла 10 % по массе.
Опыты проводились на двигателе 1415/18 по нагрузочной характеристике. Результаты испытаний приведены на рис. 4.3 и табл.4.1. На рисунке приняты следующие обозначения: 1 - работа на чистом дизельном топливе; 2 - работа на 20 % ВТЭ; 3 - 20 % ВТЭ с мочевиной.
Из рис. 4.3 следует, что переход с чистого дизельного топлива на ВТЭ несколько уменьшает выбросы оксидов азота. При использовании мочевины, присаживаемой к водной фазе ВТЭ, на долевых нагрузках (Ре 50 % от Рен, где Рен - номинальная нагрузка) имеет место заметное снижение выбросов NO. Наоборот, при Ре 50 % выбросы оксидов азота возрастают. Это говорит о том, что данный метод приемлем лишь для вспомогательных дизелей, которые большую часть времени работают на долевых нагрузках.
Удельные эффективные расходы топлива в процессе исследования на номинальном режиме работы дизеля оказались следующими: - на чистом дизельном топливе - Ье = 255 г/э.л.с.ч; - на ВТЭ с Cw = 20 % - be = 237г/э.л.с.ч; - на ВТЭ с Cw = 20 % с присадкой мочевины - Ье = 233г/э.л.с.ч; Отсюда следует, что присадка мочевины практически не оказывает влияние на экономичность работы дизеля. Оценим погрешность приготовления раствора мочевины. Она будет складываться из инструментальной погрешности весов при определении масс компонентов (воды и мочевины). Суммарная погрешность измерений находится при помощи следующей зависимости: As=V( 7)2, (4.1) где Ai -погрешность определения 1-той величины. В свою очередь погрешность Дінаходится следующим образом: A =f100, (4.2) где Ах - абсолютная величина погрешности при определении параметра х; х - величина измеряемого параметра. дв = — ЮО = 0,11 о/о 900 где 1 - погрешность весов 1 г; 900 - количество расходуемой воды. д- = —.100 =1о/о вес 100 /о Таким образом, погрешность при приготовлении водного раствора мочевины составит Д,_„ = л/0,112+ 12 =1о/о р-ра Вторая серия экспериментов была проведена на ВТЭ с водой, содержащей 10 % аммиака. Состав эмульсии был следующий: 90 % дизельного топлива марки Л-0,2-62 (ГОСТ 305-82), 9 % водного раствора аммиака, 1% нефти (для стабилизации такой эмульсии). Эмульсию получали на стенде по методике, описанной в главе 3 (схема стенда представлена на рис.3.2). Надо отметить, что данная эмульсия была достаточно стабильна при работе, расслаивания при этом не наблюдалось. Испытания проводили на номинальном режиме при частоте вращения коленчатого вала 1500 мин"1. Результаты эксперимента представлены на рис. 4.4, 4.5.
Снижение выбросов оксидов азота от присадки аммиака можно объяснить следующими реакциями: 4NO + 4NH3 + 02 -» 4N2 + 6H20 (4.3) 2N02 + 4NH3 +02 - 3N2 + 6H20 (4.4) Отметим, что при использовании такой эмульсии снижение концентрации оксидов азота составляет 24 % при сравнении с работой на чистом дизельном топливе и на 10 % при сравнении с работой на эмульсии с Cw = 10 % (без присадки аммиака). Негативной стороной применение аммиака является необходимость (в целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала) герметизация топливной системы двигателя.
В этой области также было проведено две серии опытов. Первая из них посвящена изучению влияния на выбросы дизелем оксидов азота присадки мочевины к воде, идущей на испарительное охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Во второй серии изучается влияние на выбросы оксидов азота присадки дизельного топлива к воздушному заряду дизеля.
Испытания первой серии проводились на двигателе 6ЧН 18/22 на номинальном режиме при различной концентрации мочевины в растворе. Схема испытаний аналогична проведению опытов по испарительному охлаждению, описанной в главе 3 (рис. 3.4). Погрешность при подготовке водного раствора мочевины будет складываться из инструментальной погрешности весов, которые использовались при определении массы воды и мочевины. Мочевину (CH40N2) применяли в виде кристаллического реактива (карбамид ЧДА) ГОСТ 6691-77. Водный раствор мочевины, определенной концентрации, при выбранном ранее расходе охлаждающей жидкости подавали в воздушный коллектор двигателя. Оптимальный расход охлаждающей жидкости (водный раствор мочевины) при проведении опытов составлял 15 кг/ч. Эксперимент проводили при различной концентрации мочевины в растворе: 5, 10, 15 %. В ходе эксперимента проводились замеры концентрации оксидов азота, расхода топлива, температуры воздуха до и после холодильника.
Результаты экспериментов приведены на рис. 4.6, из которого видно, что с увеличением концентрации мочевины в воде, идущей на охлаждение воздуха, выбросы оксидов азота существенно снижаются. Так, при концентрации в растворе мочевины 15 %, выбросы NO сокращаются более чем в 1,5 раза. Как уже отмечалось ранее (см реакции 4.3, 4.4), этот эффект можно объяснить влиянием аммиака, который получается в результате разложения мочевины.
Изменения температуры выпускных газов и расхода топлива были аналогичными случаю испарительного охлаждения воздуха, осуществляемого без мочевины (см.главу 3).
