Введение к работе
Актуальность проблемы. Применение в промышленной энергетике, сельском хозяйстве, на водном, железнодорожном, автомобильном транспорте силовых установок с двигателями внутреннего сгорания, которые потребляют жидкие нефтяные моторные топлива, приводит к значительному загрязнению окружающей среды. Проблема снижения токсичности и дымности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания является одной из самых сложных и актуальных проблем современного двигателестроения.
Двигатели тракторов и автомобилей являются одним из основных потребителей нефтяных моторных топлив. Известно, что доля нефти в энергосырьевых ресурсах не превышает 11 % и нефть является ценнейшим сырьем, потребление которого непрерывно возрастает. Наряду с уменьшением запасов нефти происходит удорожание нефтяных топлив. Следует ожидать, что этот источник энергоснабжения будет скоро исчерпан. Необходимо исследование возможности замены нефтяного топлива на его альтернативные виды не нефтяного происхождения и использования их в двигателях внутреннего сгорания.
Для практической реализации в дизелях возможно использование такого альтернативного топлива, как этиловый спирт. Этанол имеет не нефтяное происхождение, может существенно улучшить экологические показатели дизелей и расширить ресурсы моторного топлива. Наиболее доступным способом применения этанола в качестве топлива для дизелей является его использование в виде эмульсии с ДТ. Исследований же по оценке возможности применения этанола в дизелях в нашей стране недостаточно.
Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА (г. Киров) на 2006...2010 гг. (номер государственной регистрации 01.2.006-09891).
Целью исследований является снижение дымности отработавших газов дизеля 44 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливных эмульсий.
Объект исследований. Дизель 44 11,0/12,5 (Д-240) жидкостного охлаждения с камерой сгорания типа ЦНИДИ трактора МТЗ-80/82, работающий на альтернативном топливе - этаноло-топливной эмульсии (ЭТЭ).
Предмет исследований. Процессы образования и выгорания сажи, экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 44 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ при работе на ЭТЭ.
Научную новизну работы представляют:
результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения ЭТЭ на процессы образования и выгорания сажи, экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 44 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ;
уточненный химизм процессов образования и выгорания частиц сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ;
уточненная математическая модель образования и выгорания частиц сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ;
результаты теоретических расчетов массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 1 1,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от угла поворота коленчатого вала;
-результаты расчетов показателей сажесодержания в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от режимов работы.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследований.
Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской и Нижегородской государственных сельскохозяйственных академий, 4ебоксарском институте (филиале) Московского государственного открытого университета при чтении лекций, выполнении курсовых работ и дипломном проектировании для студентов, обучающихся по специальностям 110301, 190601, 190603 и 190600.62.
Экономическая эффективность. При переходе с ДТ на ЭТЭ экономический эффект от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами ОГ, составит не менее 156523,45 руб. на один двигатель при средней наработке 500 мото-ч в год. При переводе дизеля 44 11,0/12,5 на ЭТЭ суммарная экономия от использования альтернативного моторного топлива составит 37088,45 руб. на один двигатель при средней наработке 500 мото-ч в год.
Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 12 конференциях: на 1-й, П-й, Ш-й, IV-й, V-й Международных научно-практических конференциях «Наука - Технология - Ресурсосбережение», 2009...2012 гг. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); 9-й научной конференции аспирантов и соискателей «Науке нового века - знания молодых», 2009 г. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей, посвященной 80-летию Вятской ГСХА «Науке нового века - знания молодых», 2010 г. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей «Науке нового века - знания молодых», 2011 г. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); ХІ-й, ХП-й, ХШ-й Международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Мосолов-ские чтения), 2009...2011 гг. (ГОУ ВПО «Марийский ГУ», г. Йошкар-Ола); Международной конференции Двигатель-2010, посвященной 180-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 г. (МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва).
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 28 печатных работах, включая монографию объемом 9,0 п.л., 3 статьи в центральных журналах, входящих в перечень ВАК РФ и статьи общим объемом 8,19 п.л., в т.ч. в сборниках трудов международных и всероссийских конференций опубликовано 23 статьи. Без соавторов опубликовано 6 статей общим объемом 1,75 п.л.
На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:
результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения ЭТЭ на процессы образования и выгорания сажи, экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 44 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ;
уточненный химизм процессов образования и выгорания частиц сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ;
уточненная математическая модель образования и выгорания частиц сажи в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ;
результаты теоретических расчетов массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 44 1 1,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от угла поворота коленчатого вала;
-результаты расчетов показателей сажесодержания в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от режимов работы.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 179 страницах, в том числе 114 стр. текста, содержит 31 рисунок и 6 таблиц. Список литературы изложен на 25 стр., включает 247 наименований, в том числе 49 на иностранных языках.
