CC BY
28
УДК 621.43
ВПЛИВ ДОДАВАННЯ ВОДНЕВМ1СНОГО ГАЗУ НА ПОКАЗНИКИ ДИЗЕЛЯ В НАВАНТАЖУВАЛЬНОМУ РЕЖИМ1
А.Г. Говорун, проф., д.т.н., А.О. Корпач, проф., к. т.н., О.Д. Фшоненко, acnipaHT, Нацюнальний транспортний ушверситет, м. Khib
Анотац1я. Проанал1зовано результаты експерименталъних досл1джень дизеля 4411,0/12,5 (Д-241) за навантажувалъною характеристикою (п=1500 хв-1) за сталог величини добавки вод-невм1сного газу.
Ключов1 слова: дизель, навантажувалъний режим, колтчастий вал, добавка водневм1сного газу.
ВЛИЯНИЕ ДОБАВЛЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА НА ПОКАЗАТЕЛИ ДИЗЕЛЯ В НАГРУЗОЧНОМ РЕЖИМЕ
А.Г. Говорун, проф., д.т.н., А.А. Корпач, проф., к.т.н., А.Д. Филоненко, аспирант, Национальный транспортный университет, г. Киев
Аннотация. Проанализированы результаты экспериментальных исследований дизеля 4411,0 / 12,5 (Д-241) по нагрузочной характеристике (п=1500 хв'1) при постоянной величине добавки водородсодержащего газа.
Ключевые слова: дизель, нагрузочный режим, коленчатый вал, добавка водородсодержащего газа.
THE EFFECT OF ADDING HYDROGEN-CONTAINING GAS ON DIESEL ENGINE
INDICATORS IN THE LOADING MODE
A. Govorun, Prof., D. Sc. (Eng.), A. Korpach, Prof., Ph. D. (Eng.), A. Filonenko, P.G.,
National Transport University, Kyiv
Abstract. The results of experimental tests of the diesel engine 4CH11,0 /12.5 (D-241) when using the engine speed n = 1,500 min1 in the load mode by using a constant hydrogen-containing gas additive are analyzed.
Key words: diesel engine, load mode, crankshaft, addition of hydrogen-containing gas.
Вступ
У наш час запаси викопних паливних ресур-с1в - нафти та природного газу - безперервно зменшуються. Це призводить до значного зменшення використання у двигунах внутрь шнього згоряння (ДВЗ) палив нафтового по-ходження - бензину та дизельного палива. Тому перед науковцями всього свпу сто!ть задача - пошук нових альтернативних палив, тобто таких, яю не е результатом переробки нафти. Найбшьшу защкавленють викликають альтернативш палива, отримаш з вщновних
джерел енергп. Одним ¿з таких палив е во-день, або водневмюш гази, до яких вщно-ситься так званий «газ Брауна». Цей газ у своему склад1 мае кисень та водень 1 може вироблятись прямо на борту автомобшя. Водень як паливо в енергетичному вщношенш набагато ефектившший, шж палива нафтового походження, проте вш мае ряд суттевих недолтв (висока вибухопожежонебезпеч-шсть та складнють збер1гання на борту автомобшя) для використання в чистому виглядг Установки, що виробляють водневмюний
46
Вестник ХНАДУ, вып. 74, 2016
газ, бувають двох тишв: т1, яю виробляють синтез-газ, використовуючи метод теплово! конверсп метанолу, й т1, яю продукують «газ Брауна» шляхом електрол1зу водного розчи-ну лупв КОН чи 1аОН [1]. Застосування чистого водню як добавки до повпряного заряду на двотактних дизелях свщчить про шдвищення на 7-9 % паливио! економ1чносп в режимах часткових навантажень при вико-ристаиш 1-2 % значень вщсотково! добавки [2].
Анашз публжацш
На сьогодш у багатьох розвинених кра!нах свпу проводяться дослщжения стосовно мо-жливосп використання у ДВЗ р1зних вид1в альтернативних палив. Дослщження, що ве-дуться у Нацюнальному транспортному уш-верситет1, стосуються застосування водие-вмюиого газу як добавки до повпряного заряду ДВЗ з юкровим запалюванням та дизе-л1в. Експериментальш дослщження викону-ються в р1зних режимах роботи двигушв, з метою встановлення впливу р1зно! за величиною добавки водневмюного газу до повн-ряного заряду та оптимально! И величини на енергетичш, еколопчш показники та палив-ну економ1чнють. Даш, отримаш з характеристик експериментальних дослщжень на двигунах з юкровою системою запалювання [3], свщчать про позитивний вплив водиевмь сного газу на паливну економ1чнють та еколопчш показники на р1зних режимах роботи двигуна. Використання методики [4] враху-вання затрат на електрол1з дае змогу бшьш об'ективно визначати паливну економ1чнють ДВЗ.
Мета 1 постановка завдання
Метою роботи е встановлення впливу р1зио! вщсотково! величини масово! добавки водневмюного газу до повпряного заряду дизеля на паливну економ1чнють та еколопчш показники роботи в навантажувальних режимах.
Результати експериментальних дослщжень дизеля 4411,0/12,5
Експериментальш випробування двигуна 4411,0/12,5 (Д-241) проводились шляхом зняття навантажувально! характеристики при «=1500 хв"1 з1 штатним кутом випередження впорскувания палпва. При визначенш иавантажувально! характеристики (рис. 1) визна-
чались: Gn - годинна витрата палива, кг/год; ge - питома витрата дизельного палпва, г/кВтгод; СО - концентращя оксиду вугле-цю у вщпрацьованнх газах, %; CmHn - концентращя вуглеводшв у вщпрацьованнх газах, млн"1; NOx - концентращя оксцщв азоту у вщпрацьованнх газах, млн"1; N - димшсть вщпрацьованнх газ1в, визначена за коефще-нтом ослабления свнлового потоку, %; Per -вщсоткове значения величини добавки водневмюного газу вщповщно до маси палпва (рис. 1).
Дизельне пвпиво
N, кВт
- - 4 - Дизельне пальме з додаванням водневм/сного газу
Рис. 1. Навантажувальна характеристика дизеля 4411,0/12,5 (Д-241)
Пщ час експериментальних дослщжень ви-корнстовувалпсь стала добавка водневмюного газу - 14,5 л/хв. Оскшьки годинна витрата
дизельного палива змшювалась, то вщсотко-ве значения добавки водневмюного газу теж було р1зним 1 змшювалось вщ 25,34 % до 5,32 % (рис. 1).
Пщ час проведения випробувань виршува-лась задача - визначення оптимально! вели-чини добавки для даного режиму роботи дизеля за найбшьшо! паливно! економ!чносп.
Анал1з навантажувально! характеристики (рис. 1) свщчить про зменшення годинно! Gп та питомо1 р витрати дизельного палива на-ближено до 3,5 % в усьому навантажуваль-ному д!апазош характеристики. За навантажувально! характеристики («=1500 хв"1) дизеля 4411,0/12,5 (Д-241) спостерк-алось шдвищення потужносп на 1,5 %.
Максимальне зменшення питомо! витрати дизельного палива було зафшсоване за вели-чини масово! добавки водневмюного газу 5,32 % \ становило 4,75 %. Змша концентра-цш шкщливих речовин у вщпрацьованих газах становила: концентращя СО залишилась практично незмшною в усьому д1апазош навантажувально! характеристики; концентращя вуглеводшв СтНп знижувалась в серед-ньому на 29 %; мало мюце незначне зниження концентрацп оксид1в азоту 10х в режимах холостого ходу 1 малих наванта-жень, що, ймов1рно, викликане додатковим збщненням паливо-повггряно! сумшг
На режиму близькому до максимального на-вантаження, концентращя 10х дор1внювала значениям 10х при робот! двигуна на штатному дизельному палива Димнють вщпра-цьованих газ1в визначалась за коефщентом ослабления свгглового потоку N1 залишалась практично такою самою шд час роботи на дизельному палив! з додаванням водневмю-ного газу. Пщ час роботи двигуна в режим^ близькому до максимального навантаження, спостер1галось зменшення димносп до 20 %.
Висновки
Додавання водневмюного газу до повггряно-го заряду дизеля покращуе паливну економь чнють шд час роботи двигуна в навантажу-вальному режим! в середньому на 3,5 %. Найбшьш оптимальною добавкою водневмь сного газу виявилась 5 %-ва добавка.
Лггература
1. Фомин В.М. Водород как химический реа-
гент в кинетическом механизме образования углерода в дизеле / В.М. Фомин, Р.Р. Хакимов, Д.В. Шевченко // Транспорт на альтернативном топливе: Международный научно-технический журнал. - 2011. - № 3 (21). - С. 10-14.
2. Сирота A.A. Повышение экономичности
судовых ДВС путем использования водорода в качестве добавок к топливу / A.A. Сирота // Двигатели внутреннего сгорания. - 2006. - №1. -С. 63-67.
3. Гутаревич Ю.Ф. Ефективнють викорис-
тання добавок водневмюного газу до по-вггряного заряду бензинових двигушв / Ю.Ф. Гутаревич, АО. Корпач, C.B. Карев та îh. // Сучасш технологи в маши-нобудуванш на транспорт!: науковий журнал. - 2015. - №1(3). - С. 59-63.
4. Гутаревич Ю.Ф. Вплив додавання cyMimi
водню з киснем на паливну економ!ч-н!сть i токсичшсть бензинового двигуна в режим! холостого ходу / Ю. Ф. Гутаревич, А. О. Корпач, C.B. Шуба та ш. // Bi-сник Нацюнального транспортного уш-верситету. - 2014. - Вип. 29. http//www.ntu.edu.ua.
Рецензент: Ф.1. Абрамчук, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття над!йшла до редакцп 6 червня 2016 р.
