Применение водородосодержащих добавок
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.
Актуальное на сайте:
Определение общего объема работ на постах ТО
Определение общего объема работ на постах ТО вычисляется по формуле
ПОБЩ. ТО = ΣΣПТО-1 + ΣΣПТО-2 + ΣΣПТО-3 + ΣПС.О.; где (6.1)
ΣΣПТО-1 – сумма трудоемкости всех машин ПТО-1 (чел./час)
Σ ...
Оптимизация планов перевозок грузов при ремонте
нагревательных колодцев ОАО "Металлургический завод им. А.К. Серова"
транспортный груз перевозка
Постановка задачи.
Разработка оптимальных планов перевозок является одной из главных задач комплекса вопросов, объединяемых общим названием " Транспортные задачи". Данный раздел работы посвящён вопр ...
Расчет годовой производственной программы
Расчет годовой производственной программы по ТО и КР. После расчета коэффициента технической готовности парка, расчета годового пробега автомобилей, рассчитывается количество капитальных ремонтов за год и технических обслуживаний по вида ...
Автомобильные дизельные топлива