Применение водородосодержащих добавок

Информация » Проект комплексного автотранспортного предприятия на 401 автомобиль ПАЗ-3205 » Применение водородосодержащих добавок

Страница 1

Особое место среди активизирующих добавок, используемых в двигателях, занимает водород. Высокая эффективность его воздействия на рабочие процессы двигателя связана, в первую очередь, с очень высокой нормальной скоростью сгорания водорода. Так, если нормальная скорость сгорания парафиновых углеводородов – 32–37 см/с, ароматических – 38,5 см/с, циклических углеводородов – 35 см/с, то водорода – 267 см/с.

Важно и другое свойство этого газа – проявление промотирующего (активирующего) эффекта в актах превращений углеводородов, которое уже широко используется в технологиях химического производства.

Применительно к дизелям рассматривается возможность использования водорода как самостоятельный вид топлива (здесь дизельное топливо используется только в качестве запального), так и в качестве присадки к основному топливу. При этом отмечается улучшение экономических и экологических показателей дизеля как при работе с большим количеством добавок водорода (до 5% по массе), так и при небольших добавках (0,02–0,1%). При добавке 1,5 г/(кВт • ч) водорода экономия топлива составляет 18 г./(кВт • ч), а при добавке 9 г/(кВт • ч) водорода – 37 г./(кВт • ч).

В общем случае эффективность активирования топливно-воздушной смеси водородом или газовыми смесями, содержащими водород, зависит от относительного содержания водорода и газодинамического состояния реагирующей среды, которые определяют временную протяженность и пространство активированной зоны камеры сгорания, а также суммарный эффект активации по выходным характеристикам двигателя, определяющим его экологические и экономические показатели. В результате воздействия активирующих добавок условная (кажущаяся) энергия активации основной массы топливно-воздушной смеси, характеризующая ее реакционную способность, уменьшается, так как уменьшаются реакции самозарождения, требующие больших энергий активации.

Анализ кинетического влияния химически активных продуктов, в частности водорода, на процесс горения показал, что их воздействие эффективно как для богатых, так и для бедных углеводородно-воздушных смесей. Таким образом, в дизеле, где воспламенение носит многоочаговый характер, присутствие в смеси активных продуктов уменьшает термодинамическую (температурную) неоднородность среды вследствие расширения пространства самовоспламенения и увеличения числа очагов воспламенения.

Механизм промотированного самовоспламенения и сгорания углеводородно-воздушных смесей в поршневых двигателях, особенно в дизелях, изучен недостаточно. Однако теория и практика исследования гетерогенного катализа в промышленных химико-технологических системах показывает, что процессы активации молекул окисления углеводородов весьма чувствительны к воздействию даже незначительного количества активных компонентов. Поэтому введение в топливно-воздушную смесь даже небольшого количества реакционно-активных продуктов в виде водородосодержащих газов позволит оптимизировать процесс рабочего цикла дизеля.

Кинетический механизм воздействия водородосодержащих газовых смесей, к которым можно отнести и продукты конверсии метанола, используемых в качестве промотирующих добавок в дизеле, малоисследован. Однако, опираясь на теории химической кинетики и катализа, можно предположить качественный характер их воздействия.

Из теории сгорания известно, что большинство химических реакций углеводородного топлива имеют цепной характер, а ведущую роль в реакции играют химически активные частицы, легко вступающие в соединение с исходными или промежуточными продуктами реакции, возобновляя процесс.

Рассмотрим один из возможных вариантов зарождения и развития цепи химических реакций, где водород является основным возбудителем.

При взаимодействии молекулы водорода с активным радикалом происходит следующее разложение:

Н+ R = Н + Н + R

Атомы, образовавшиеся в ходе диссоциации водорода, являются возбудителями цепи химических реакций:

- реакции разветвления

- реакция продолжения

Данные реакции составляют повторяющуюся последовательность. Один цикл выражается равенством:

Здесь один атом водорода порождает три новых, т.е. происходит саморазгон реакции, которая в зависимости от условий (концентрации вещества, температуры и т.д.) может быть различной, но в любом случае водород будет являться возбудителем цепной реакции. Даже небольшое количество водорода может оказать эффективное воздействие на процесс предпламенной стадии рабочего цикла и формирование закона сгорания в дизеле.

Динамика протекания начальной стадии сгорания в значительной степени связана с продолжительностью задержки воспламенения и количеством топлива, подготовленного к воспламенению за этот период.

Страницы: 1 2 3

Актуальное на сайте:

Определение стоимости материалов
Затраты на материалы и сырье Змт, руб: , (8) где mi - расход материалов для изготовления i-го элемента стенда, т; Цi - цена одной тонны материалов для изготовления i-го элемента стенда, руб/т. Результаты расчета затрат на материалы и ...

Испытания главных тормозных цилиндров без вакуумных усилителей
Испытания заключаются в создании испытательного усилия на штоке, доведенного до испытательного усилия по ГОСТ 23181, умноженного на передаточное отношение педали , и выдерживании на этом уровне в течение 2 мин . При этом фиксируют значен ...

Расчет площадей административно-бытовых и общественных помещений
Вспомогательные помещения (административные, общественные, бытовые) являются объектами архитектурного проектирования. Расчет площадей отдельных вспомогательных помещений производится по соответствующим нормам. Для этого пользуемся СниП 2 ...

Автомобильные дизельные топлива

Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.

Продолжить чтение »