Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Возможности использования нетрадиционных топлив 10
1.1. Проблемы экономии топлива для транспорта 10
1.2. Проблемы использования нетрадиционных топлив в ДВС із
1.3. Влияние физико-химических свойств топлив на их воспламеняемость 28
1.4. Постановка задачи исследования 45
Глава II. Механизм воспламенения топливной струи 47
2.1. Режимы воспламенения нестационарной топливной струи 47
2.2. Расчётная модель воспламенения нестационарной топливной струи 55
Глава III. Экспериментальное исследование воспламенения нестационарной топливной струи дизельного топлива 61
3.1. Экспериментальная установка. Методика экспериментальных исследований 61
3.2. Влияние термодинамического состояния среды на задержку воспламенения 76
3.3. Влияние концентрации окислителя на период задержки воспламенения 80
3.4. Влияние цикловой подачи 82
3.5. Основные результаты 84
Глава ІV. Экспериментальные характеристики воспламеняемости газовых конденсатов, этанола, метанола .
4.1. Влияние температуры на воспламенение двух типов газовых конденсатов
4.2. Характеристики воспламеняемости двух типов газовых конденсатов, этанола, метанола, дизельного топлива
4.3. Влияние степени сжатия на воспламенение метанола..
4.4. Методы сокращения времени смешения заряда на задержку воспламенения
4.5. Влияние предварительной подачи спирта на воспламел нение основной порции
Выводы
Литература
- Проблемы экономии топлива для транспорта
- Режимы воспламенения нестационарной топливной струи
- Экспериментальная установка. Методика экспериментальных исследований
- Влияние температуры на воспламенение двух типов газовых конденсатов
Введение к работе
Актуальность работы. В Решениях ХХУІ съезда указывается, что главная задача одиннадцатой пятилетки состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорение научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работ [і].
Одним из наиболее ценных природных ресурсов является нефть.
Транспортные средства потребляют около трети всей добываемой в мире нефти, причём, самым энергоёмким из всех видов транспорта является автомобильный. Дизели на сегодняшний день наиболее эффективные силовые установки для получения механической энергии из углеводородного топлива. При более широком внедрении дизелей в автомобильный транспорт они смогут сыграть значительную роль в экономии топлива.
В Основных задачах экономического и социального развития страны на І98І-І985 годы и на период до 1990 года подчёркнута необходимость дизелизации автомобильного парка страны ..." в автомобильной промышленности ускоренно развивать производство грузовых автомобилей с дизельными двигателями. Освоить выпуск новых высокоэффективных карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъёмности, самосвалов общего назначения и автобусов с дизельными двигателями". Идёт планомерное развитие автомобильного парка большой грузоподъёмности, его численное увеличение, следовательно, потребность в светлых нефтепродуктах будет расти.
Нефть является основным сырьём не только для производства моторных топлив, но и для химической промышленности, а разведанные ресурсы нефти ограничены и, следовательно, ограничены возможности получения топлив за счёт переработки нефтяного сырья.
Нельзя не учитывать, что поддержание и тем более увеличение добычи сырьевых и топливно-энергетических ресурсов обходится всё дороже. Для обеспечения потребностей в них приходится идти в малообжитые и труднодоступные районы Севера и Востока. Эффект от экономии каждой тонны нефти становится всё более весомым.
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года сказано, что за годы новой пятилетки необходимо обеспечить экономию топлива и энергетических ресурсов в народном хозяйстве в количестве 160-170 млн. тонн условного топлива.
Необходимо снижать долю нефти как топлива, заменять её новыми источниками энергии.
Отсюда совершенно очевиден повышенный интерес к использованию в автомобильных дизелях новых видов топлив - нетрадиционных топлив. В данном понимании - это такие топлива, которые могут быть получены из различных источников сырья, кроме нефти и использованы в качестве моторного топлива.
В СССР широкое развитие получают исследования, направленные на уменьшение потребления нефтяных видов топлив, постепенное вытеснение их нетрадиционными топливами. У нас в стране и за рубежом топлива, получаемые из горючих сланцев и углей, в том числе метанол, а также природный газ и газовые конденсаты, рассматриваются как перспективные.
Сегодня нетрадиционные топлива достаточно хорошо известны. Ещё в 1876 году, когда был изобретён двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, то в качестве топлива для двигателя использовались спирты [76,100,105, Il4| .
В 1902 году на Интернациональном конкурсе в Париже демонстрировалось свыше 70 разнообразных двигателей, работающих на спиртах и их смесях. Спиртовые двигатели исследовались Н.Р.Брилингом и в работах других русский учёных, которые в начале века указывали на перспективность спиртовых топлив в связи с неизбежным истощением нефтяных ресурсов [21J .
Достаточно сказать, что в настоящее время нетрадиционные топлива производятся в 31 стране, а 8 стран имеют специальную программу их производства [88 ] .
Применение нетрадиционных топлив ставит ряд серьёзных проблем. Одна из них связана с невозможностью производства нетрадиционных топлив с такими физическими и химическими свойствами, которые могли бы осуществить рабочий процесс двигателя близкий к рабочему процессу на стандартном дизельном топливе с приемлемыми экономичностью и токсичностью. Это в первую очередь связано с отличающимися у нетрадиционных топлив характеристиками воспламенения. Поэтому ставится вадача изменения рабочего процесса дизеля с тем, чтобы использовать топлива с различными физико-химическими свойствами, а так как основные нетрадиционные топлива отличаются по теплоте испарения, низшей теплотворной способности, концентрационному пределу воспламенения с воздухом, цетановому числу, но самое главное, они все отличаются низкой склонностью к воспламенению, следовательно, исследование механизма воспламенения и влияния отдельных физико-химических факторов на воспламенение, а также выявления "оптимальных" условий организации процесса воспламенения в; ди- зеле на нетрадиционных топливах представляется весьма актуальным для двигателестроения.
Работа выполнена на кафедре "Автотракторные двигатели" Московского ордена Трудового Красного Знамени автодорожного института, согласно Целевой комплексной программе 0.Ц.045 "Расширение ресурсов топлив для ДВС за счёт применения сжатого и сниженного природного rasa, метанола и синтетических добавок".
Цель работы. Целью диссертационной работы являлось: разработка методики экспериментальных исследований влияния отдельных физико-химических факторов на воспламенение не-традиционных топлив; экспериментальное исследование воспламенения нестационарной топливной струи в двух температурных областях -низкотемпературной и высокотемпературной; получение количественных данных по воспламенению топливной струи дизельного топлива, двух типов газовых конденсатов, этанола, метанола; разработка путей улучшения воспламенения нетрадиционных топлив.
Научная новизна. Разработана методика экспериментального исследования, отличающаяся сохранением постоянной величины концентрации окислителя С(оЛ » путём компенсации уменьшения плотности при росте температуры соответствующим подбором Ра (С(о ) — ~f (7а. РаУ) » чт0 позволяет повысить точность определения эффективной энергии активации процесса воспламенения.
Экспериментально подтверждено теоретическое положение о наличии двух температурных областей при воспламенении нестационарной топливной струи: теплового взрыва в низкотемпера- турной области, поджигания в высокотемпературной.
Показано различное влияние теплопроводности на период задержки воспламенения при тепловом взрыве и поджигании, а также изменение значения эффективной энергии активации в режиме поджигания.
Определены характеристики воспламеняемости двух типов газовых конденсатов, этанола, метанола.
Предложен метод снижения задержки воспламенения топлив в режиме поджигания уменьшением времени прогрева топливной струи.
Практическая ценность. Разработана и обоснована методика исследования, которая позволяет прогнозировать на установке импульсного сжатия воспламенение нетрадиционных топлив и определять соответствующие характеристики воспламенения. Полученная закономерность изменения температуры в процессе воспламенения может быть использована при разработке расчётных моделей воспламенения и сгорания в дизеле. Рекомендованный путь улучшения воспламенения в дизеле может быть использован при разработке процессов на нетрадиционных топливах, в частности на метаноле.
Реализация работы. Результаты работы приняты к использованию в научно-исследовательском институте тракторных и комбайновых двигателей (г. Владимир).
Апробация работы. Основные разделы диссертационной работы докладывались на научно-исследовательских конференциях МАДЙ в 1983-1984 годах, научно-исследовательской конференции Могилевского машиностроительного института в 1984 году.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 2 статьи.
На защиту выносятся:
Методика определения периода задержки воспламенения и видимого значения эффективной энергии активации различных топлив, отличающаяся сохранением постоянной величины концентрации окислителя С(оЛ при изменении температуры,
Физическая модель различного влияния теплопроводности на воспламенение нестационарной топливной струи в режимах поджигания и теплового взрыва по экспериментальным данным.
Рекомендации по осуществлению устойчивого воспламенения некоторых нетрадиционных топлив в режиме поджигания путём уменьшения времени прогрева топливной струи.
Проблемы экономии топлива для транспорта
Ограниченность мировых запасов нефти и их невосполнимоеть поставили свои проблемы экономии традиционного топлива для автомобильного транспорта. Прежде всего растут трудозатраты и капиталовложения на его получение за счёт разведочного бурения, углубления переработки нефти. Кроме того, истощение месторождений в западных районах нашей страны и смещение районов нефтедобычи на восток требуют дополнительных капиталовложений для доставки готовой продукции в западные промышленные районы.
Потребность в светлых нефтепродуктах растёт по сравнению с добычей. Увеличение потребления нефтепродуктов приводит к изменению технологии их получения. Увеличивается доля добычи тяжелых нефтей, содержание в которых дизельных фракций на 5-9% меньше, чем в легких нефтях. Понижается температура начала кипения и повышается температура конца кипения. Снижение возможно до 60С, а повышение до 360С. Такие топлива получили название топлив широкого фракционного состава ( IGC ), которые состоят из 30 - 40 % бензиновых фракций и 60 - 70 % стандартного дизельного топлива.
Налицо дополнительные возможности получения автомобильного топлива, несмотря на изменение и частичное ухудшение качества легких нефтепродуктов за счёт изменения технологии его получения. Как резерв экономии намечается рост дивелизации автомобильного транспорта.
Исходя из этого возникает вопрос, есть ли необходимость искать какие-то необычные виды топлив для диэелей, пока имеется нефть? Однако при таком решении проблемы придётся произвести значительные изменения в технологии переработки нефти, не решив таким образом проблему.
В таблице I.I. представлены основные первичные ископаемые и неископаемые источники энергии, которые считаются достаточными для обеспечения производства автомобильного топлива.
Проблемы экономии топлива для транспорта находятся в прямой зависимости от требований, которые предъявляются к топливу как к энергоисточнику: технологическая и энергетическая совместимость с транспортными силовыми установками, приемлемые токсические и экономические показатели процесса энергоиспользования, безопасность и безвредность эксплуатации, возможность массового производства, стоимость.
Эффективность производства автомобильного топлива оценивается возможностью использования каждого из выше перечисленных топлив на современных или возможных двигателях будущего, исходя из их характеристик воспламеняемости, испаряемости, вязкости, плотности, смазочных свойств и наличия загрязнений (сера, азот, зола).
Ограничение применения нефтяных топлив вызывает необходимость приспособления дизелей к работе на нетрадиционных топ-ливах, а это значит, что организовать рабочий процесс двигателей гораздо сложнее, чем решить, какими свойствами должно обладать топливо будущих двигателей. Из них наиболее вероятными источниками энергии считаются нефть, горючие сланцы, уголь, природный газ, биомасса.
Решить проблему экономии топлива на транспорте частично можно постепенно вытесняя нефтяные топлива нетрадиционными топливами, такими как спирты, газовые конденсаты, газовое топливо, растительные масла и др.
Возникает ряд проблем и трудностей в использовании спиртов в дизеле, которые вызываются следующими факторами: - трудностью получения хорошей смеси спирта с дизельным топливом из-за малой растворимости (такие смеси быстро расслаиваются); - малыми значениями цетанового числа спиртов и их высокой температурой самовоспламенения, приводящих к большой задержке воспламенения; - плохими смазывающими свойствами, приводящими к повышенному износу и быстрому выходу из строя деталей двигателя и в особенности топливоподающей аппаратуры; - значительная теплота испарения способствует низкой склонности спиртов к воспламенению; - испарение метанола и этанола при впрыске в цилиндр сопровождается понижением температуры сжатого воздушного заряда соответственно на 198 и П0С (при адиабатном процессе), в том время как при впрыске дизельного топлива воздух охлаждается всего на І7С, в связи с чем увеличивается задержка воспламенения [6lJ ; - стехиометрическое соотношение для метанола и этанола соответственно равно 6,4:1 и 9:1; из этого следует, что для достижения того же (по объёму) энергосодержания заряда топливо-воздушной смеси в него должно быть введено метанола в 2,3 раза и этанола в 1,7 раза больше, что и определяет потребную произво дительноеть насоса [61J ; - склонность к кавитации и коррозии, агрессивность метанола к эластомерам требует замены их, особенно в топливном насосе высокого давления, на материалы, совместимые с метанолом.
Несмотря на это, имеются возможности использования нетрадиционных топлив в дизелях. В мировой практике в качестве моторных топлив рассматриваются, исследуются и анализируются возможности использования нетрадиционных топлив.
В связи с этим, испытывались самые различные способы использования спиртов в дизелях, с целью решения принципиальной и решающей проблемы - низкой воспламеняемости спиртового топлива.
Режимы воспламенения нестационарной топливной струи
Для воспламенения нестационарной топливной струи в дизеле необходима тепловая энергия, которая сосредоточена в воздушном заряде. При впрыскивании топлива в воздушный эаряд в еоне сме шения его с окислителем развиваются химические реакции. Выде ляющееся при этом тепло, частично идет на прогрев топливной струи. Увеличивается начальный перепад температур между темпе ратурой воздушного заряда Too и температурой топлива на оси факела 77-0 С увеличением температуры воздушного заряда Too и средней температуры реагирующей смеси уменьшается время вырав нивания температуры пропорционально Тпр Т 2,6 8 период ин дукции Тіа. в адиабатических условиях Tia e , а соот ветственно и время химических реакций. В связи с этим ход кри вых Zia a-(T) и Т/7р = Тл7р(Т) различен (рис. 2.1).
Исходя из вышеизложенного, можно выделить две характерные температурные области воспламенения в дизеле, слева от yjnjtex. высокотемпературная область, где пр а. справа - низкотемпературная, где T/tp Ti.cz. . В низкотемпературной области при Tsio Тіа. химические реакции развиваются с малым тепловым эффектом и несмотря на это они самоускоряются, а воспламенение происходит при малых тепловых потоках и малых температурных градиентах в центральную холодную часть нестационарной топливной струи.
В высокотемпературной области при Тпр Via. развитие химических реакций не сдерживается концентрационными факторами.
Теплоотвод в центр струи продолжается. Он сдерживает воспламенение при переходе к конечной стадии теплового взрыва, который связан с тепловым самоускорением процесса. Топливная струя продолжает прогревание и теплоотвод в её сердцевину уменьшается. Следовательно, существует критический теплоотвод, который зависит от скорости химической реакции. Чем больше скорость реакции, тем при большем критическом теплоотводе произойдет срыв равновесия между тепловыделением и теплоотводом.
Здесь рассматривается определяющая роль теплоотвода, как фактора, сдерживающего прогрессирующий саморазогрев реагирующей смеси, в отличие от определяющей роли смешение по Ю.Б.Свиридову [41].
2 ои TCCL непосредственно связаны со скоростью смешения, увеличивающего количество исходных компонентов. Так как в процессе воспламенения выгорание невелико, а рост скорости химических реакций определяется повышением температуры, то влияние смешения невелико»
В однородной или слаборасслоенной по температуре смеси возникновение очага воспламенения ведёт к локальному росту температуры, на что указывал А.С.Соколик _47 J. Следовательно, тепловой взрыв можно определить как тип воспламенения, который связан с ростом температуры в очаге воспламенения по отношению к температуре окружающей среды. Химические реакции локализуются на поверхности топливной струи с одновременным интенсивным тепло-отводом в её сердцевину. Топливная струя всё больше прогревается. Температура воздушного заряда увеличивается и от него тепло поступает в область периферии струи. Наступит момент, когда по мере прогрева топливной струи тепловыделение превысит теплоотвод и произойдёт поджигание смеси от более горячего источника, т.е. произойдёт срыв теплового равновесия. Если при тепловом взрыве существует перепад температуры Тоо Тпр , то при поджигании перепад температуры в критическом режиме между очагом воспламенения и горячим источником отсутствует.
Оценка критических условий воспламенения связана с температурой перехода от режима теплового взрыва к режиму поджигания. Критические условия связаны с невозможностью существования стационарного состояния смеси при незначительном увеличении тепловыделения или уменьшения теплоотвода (рис.2.2). Схематически на рис. 2.2 две прямые зависимости теплоотвода от 7" ДОЯ начальных То и 7т заменены одной прямой суммарного теплового потока из зоны химических реакций QE при условии Tj Q Tnp
Критические условия воспламенения определяются касанием, кривой тепловыделения Ни Wx. и прямой теплоотвода Qz , т.е. при Тир Если в критических условиях воспламенения Тнр предвзрывной разогрев йТпр/ больше разности 7о -Тпр » т имеет место режим теплового взрыва, т.е. температура в зоне реакций выше температуры "горячего источника", в данном случае То
Если RTnp/E То "Trip » то имеет место режим поджигания. Видно, что величина предвзрывного разогрева будет тем больше, чем меньше величина энергии активации и выше температура.
Экспериментальная установка. Методика экспериментальных исследований
Целью проведения экспериментальных работ являлось исследование воспламенения нестационарной топливной струи дизельного топлива в режиме поджигания и теплового вэрыва, а также выявление роли отдельных физико-химических факторов на воспламенение нетрадиционных топлив в условиях установки импульсного сжатия.
Для получения всех требуемых экспериментальных данных установка должна отвечать следующим требованиям:
- обеспечивать возможность распыливания, воспламенения и сгорания жидких дизельного и нетрадиционных топлив;
- обеспечивать возможность изменения степени сжатия, параметров топливоподачи и термодинамических характеристик среды;
- камера сгорания должна иметь высокую степень сжатия и обеспечить возможность установки двухструйного распылителя, наряду с другой аппаратурой;
- температуры стенок камеры сгорания и среды должны иметь максимально близкие значения, а сам заряд высокую температурную однородность;
- установка должна иметь возможность наполнения камеры сгорания смесями кислород-аргон, кислород-гелий, кислород-азот для исследования влияния термодинамического состояния среды и цикловой подачи на задержки воспламенения;
- в период эксперимента должны фиксироваться следующие параметры: момент начала впрыскивания топлива, давление в камере сгорания в момент начала впрыскивания и характер его изменения в процессе воспламенения и сгорания.
Цели экспериментальных исследований были достигнуты на установке импульсного сжатия, которая была создана А.Н.Воиновым и его сотрудниками [9, стр. з] для исследования воспламенения и сгорания гомогенных смесей. Схема установки приведена на рис. Перемещение поршня осуществляется с помощью сжатого воздуха. В верхнем положении поршень фиксируется с помощью скобы с фигурными пазами, по которым перемещаются пальцы стопорного механизма. Установка оборудована принудительной циркуляционной системой подогрева, в которой в качестве рабочего тела используется кремнеорганическая жидкость. С помощью прибора Ш1Р-І поддерживается температурный режим установки. Установка включает в себя компрессор и вакуум-насос для создания начального давления (разряжения) в цилиндре. Для изучения воспламенения топливной струи дизельного топлива и характеристик воспламеняемости газовых конденсатов, этанола, метанола были изготовлены и смонтированы ряд дополнительных систем и устройств.
На рис. 3.2 показана схема подачи смесей кислород-аргон, кислород-гелий. Система была смонтирована на установке в дополнение к основной системе подачи воздуха. Так как кран "газ в смеситель" в опытах не использовался, к нему был подключен смесепровод от баллона со смесью к магистрали, ведущей в камеру сгорания.
На рис.3.3 приведена схема оборудованной установки. Для опытов с метанолом на установке была смонтирована головка I со специальной сегментной камерой сгорания объёмом 109,3 см8 и степенью сжатия 20,6 (рис.3.4),
В стенке цилиндра 2 установлена рабочая форсунка 3 типа ФД-22, укомплектованная двумя специально подобранными распылителями: с одним центральным распиливающим отверстием диаметром 0,35 мм и двумя раопыливающими отверстиями диаметром 0,21 мм с углом между центрами 40 при сохранении постоянного значения J- - 0,063 ніг. Давление затяжки иглы форсунки -17,9 МПа. Схема распылителя с двумя распиливающими отверстиями показана на рис, 3.5.
Установка оборудована автономной разделенной топливопо-дающей аппаратурой с закрытым распылителем для непосредственного впрыска топлива.
Установка состоит иэ топливного насоса высокого давления 9 типа УТН-5 (работала одна секция) электродвигателя II, механизма единичного впрыска 13 с приводом от соленоида 15, который перекидывает группу контактов 14, холостой форсунки 16, микрометрический винт 10 служит для установки положения рейки топливного насоса высокого давления. Блок из трёх кулачков 12 смонтирован на валике насоса. Кулачки устанавливаются на любой угол относительно момента подачи топлива независимо друг от друга. Каждый из кулачков управляет своей группой контактов. Пуск установки импульсного сжатия осуществляется при открытии электромагнитного клапана 18.
Установка приводится в действие от специальной системы управления 17, синхронизирующей работу отдельных агрегатов. Её схема и принцип работы подробно описаны в работе [l9J . На запись одного цикла расходуется около 0,7 м фотобумаги при скорости протяжки 2 м/с.
На рис. 3.6. представлен типичный пример снятой осциллограммы на установке импульсного сжатия.
Исходными условиями эксперимента явились Рс и Тс - давление и температура в момент начала впрыскивания топлива. Чтобы обеспечить необходимые их значения рассчитывались и изменялись: исходный подогрев Та. » исходное давление Ра. .
Влияние температуры на воспламенение двух типов газовых конденсатов
Таким образом, видимое значение в режиме поджигания п более чем в два раза ниже наблюдаемого в режиме теплового взрыва Ет
Для проверки теоретической зависимости Lcn и Для определения численных значений эффективной энергии активации некоторых нетрадиционных топлив было поставлено ряд опытов. Были проведены опыты с дизельным топливом ДЛ при различных концентрациях окислителя, различных цикловых подачах с использованием газовых смесей с различными теплопроводностями.
Опыты были проведены при постоянной концентрации окислителя С(о\ Для каждого испытуемого топлива. Изменение концентрации окислителя при изменении температуры учитывалось посредством изменения начального давления /. . Исходные параметры опытов с газовыми конденсатами, этанолом, метанолом и дизельным топливом приведены в табл. 4.1.
На рис. 4.2. представлены результаты опытов в виде зависимостей логарифмов задержек воспламенения 7 от "обратной" температуры /Тс Графическое изображение зависимости fr t-L — у/ єсть прямая линия, наклон которой к оси абсцисс определяет значение энергии активации при интерпретации этой зависимости выражением типа Аррениуса. Как видим, эффективная энергия активации при переходе в высокотемпературную область снижается для ДЛ с 67000 кДж/кмоль до 29300 к Дж/кмоль, для ГК2 с 6700О-75350 кДж/кмоль до 31000-32200 кДж/кмоль, этанола с 87900 кДж/кмоль до 33500 кДж/кмоль метанола с 96300 кДж/кмоль до 37700 кДж/кмоль, то есть численное значение энергии активации при переходе в высокотемпературную область снижается для всех топлив в 2,4 - 3 раза, что близко к значению 2,5, теоретически полученному в ПЛТД МАДИ, исходя из предположения, что воспламенение нестационарной топливной струи осуществляется в режиме теплового взрыва в области низких температур и в режиме поджигания - в области высоких. Значения эффективной энергии активации для газовых конденсатов и ДЛ различаются незначительно между собой, тогда как для метанола они значительно выше. На графиках видны характерные изломы, которые объясняются уменьшением теплоотвода в центр факела в области высоких температур.
Влияние степени сжатия на воспламенение метанола исследовалось при постоянных Ра - 0,084 МПа ж Та - 328 К для дизельного топлива - ДЛ и Та - 373 К для метанола, так как при Та = 328 К метанол не воспламенялся. Постоянство Ра и 72г. поддерживалось изменением концентрации окислителя для ДЛ С(оЛ =0,86-4,26 кг/м3, метанола Сгог) = 3,3 - 3,80 кг/м3. Для сравнения проводились опыты с дизельным топливом - ДЛ. Степень сжатия менялась посредством изменения хода поршня (для ДЛ = 4,2 - 20,65, метанола = 18 - 20,65). Эксперимент проводился с одноструйным распылителем как для дизельного топлива, так и для метанола (рис. 4.3).
Как видим, минимальная , обеспечивающая воспламенение ДЛ, оказалась равной 4,2, метанола 18. При максимальной исследованной степени сжатия 20,65 задержки воспламенения оказались для ДЛ - 0,26 мс, для метанола 1,07 мс.
В соответствии с предложенной моделью воспламенения, температура перехода от теплового взрыва к режиму поджигания для метанола составила Тс 650 К (см.рис.4.2, кривая 4), следовательно, воспламенение метанола происходит в основном режиме поджигания. Одним из целесообразных путей дальнейшего уменьшения Ті представлялось уменьшение времени прогрева струи.
Соответствующие опыты были поставлены с использованием двух специально подобранных распылителей с одним и двумя распиливающими отверстиями при сохранении постоянного значения у/j = 0,063 мм (схема распылителя с двумя раопыливающими отверстиями показана в Ш, рис. 3.5).
Сравнительные опыты для двух распылителей проводились при постоянной цикловой подаче Q = 52 мг/ц, постоянном начальном давлении Ра = 0,084 МПа, начальной температуре ТЪ. -Ъ1Ъ К и = 18 - 20,65 для одноструйного распылителя и Та, - 328 К и Є s 15,54 - 20,65 для двухструйного распылителя. В соответствии с изменением изменялась концентрация окислителя С(о\= 3,0 - 3,80 для одноструйного И С(ОЛ = 2,85 - 3,80 для двухструйного. Естественно, что время прогрева струй у двухструйного распылителя было меньше, чем у одноструйного. И как видим по результатам сравнения, приведенным на рис. 4.4. минимальная степень сжатия, обеспечившая воспламенение метанола с двухструйным распылителем снизилась до = 15,54 при меньшей начальной температуре метанола. Задержка воспламенения 21 при этом оказалась равной 10,5 мс, тогда как для одноструйного распылителя - = 18 и при большей начальной температуре Ті = 5 мс.
