авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Теоретико-методические основы молекулярной модификации углеводородного топлива для транспортных средств электрическими полями

-- [ Страница 2 ] --

До сих пор считалось, что масса выбросов продуктов сгорания СО 2 и Н2 О, вредных веществ, таких как СО, СnНm, SO и NOх, а также расход кислорода воздуха не могут быть ниже расчетных значений для данной энергетической установки. Однако применение метода молекулярной модификации топлив оказывает существенное положительное влияние на эти показатели как транспортных, так и стационарных энергетических установок.

На всех энергетических установках, где испытывалось и применялось оборудование молекулярной модификации топлив отмечено значительное улучшение основных экологических показателей. Такое улучшение обусловлено следующими причинами.

Уменьшение массы сжигаемого углеводородного топлива приводит к уменьшению 1.

массы всех выбросов в атмосферу.

В результате применения метода молекулярной модификации углеводородного топлива 2.

его предпламенная подготовка начинается не в камере сгорания, а в устройстве молекулярной модификации и расходном топливном баке, в результате чего в топливе уменьшаются концентрации трудно окисляемых насыщенных и ароматических углеводородов.

В результате укорачивания углеродных скелетов и уменьшения размеров молекул улучшается гомогенность смеси топливо-воздух и увеличивается полнота сгорания топлива. Это приводит к резкому сокращению выброса в атмосферу вредных веществ, таких как СО и СnНm. При этом происходит неизбежное и незначительное увеличение концентрации NOх в выбросах двигателей внутреннего сгорания, что обусловлено увеличением теплоты сгорания топлива и работой двигателей с большим избытком воздуха.

Все котельные установки и ДВС с молекулярными модификаторами топлив снижают 3.

потребление кислорода из атмосферного воздуха.

Измерения изменений экологических показателей работы энергетических установок выполнялись при каждом стендовом или эксплуатационном испытании устройств ММТ.

Выполненные исследования на двигателях семейства ВАЗ показали:

- устройство «Молекулярный модификатор топлива ММТ» вносит определенные изменения в работу двигателя. Об этом свидетельствует повышение индикаторного и эффективного к.п.д. цикла двигателя, зафиксированное по итогам испытаний, существенное снижение содержания СН, выраженное в зоне малых нагрузок. Результаты изменения экологических характеристик двигателей семейства ВАЗ приведены таблицах 13, 14.

Таблица 13. Усредненные эффекты (%), при использовании устройства «ММТ» на впрысковом двигателе.

Усредненные эффекты, % относительно базы СО СН Мощность NOx C «ММТ» - 3,3 - 11,5 + 4,2 - 0, Таблица 14. Усредненные эффекты (%), при использовании устройства «ММТ» на карбюраторном двигателе.

Усредненные эффекты, % относительно базы СО СН Мощность NOx C «ММТ» + 2, - 14,7 - 17,02 - 4, Из таблиц видно, что устройство «Молекулярный модификатор топлива (ММТ)» вносит определенные изменения в работу бензиновых двигателей. Об этом свидетельствует существенное снижение содержания СН, выраженное в зоне малых нагрузок, токсичности отдельно по компонентам СО, СН, NОx, рассчитываемые как усредненные проценты отклонения параметров двигателя, полученных при работе на испытуемом бензине, прошедшем обработку устройством ММТ, относительно эталонного. На карбюраторном двигателе ВАЗ-2108, работавшем с ММТ, эффекты составили: снижение содержания СО и СН в отработавших газах – соответственно 15 и 17%. Более высокие эффекты по токсичности, полученные на карбюраторном двигателе, объясняются отсутствием на нем обратной связи через датчик детонации, уменьшающей угол опережения зажигания при фиксации детонационных стуков. Токсичность для дизельного двигателя отдельно по компонентам СО, СН, NОx, приведена в таблице 15.

Таблица 15. Усредненные эффекты (%), при использовании устройства «ММТ» на дизельном двигателе.

Усредненные эффекты, % относительно базы СО СН Дым NOx C «ММТ» - 6,2 - 6,8 + 5,3 - 24. Выражено существенное положительное влияние устройства на содержание в отработавших газах твердых частиц (снижение на 24%). Влияние устройства на другие токсические компоненты отработавших газов является маловыраженным. Однако для дизельного двигателя содержание СО, СН и NOx не являются лимитирующими, поскольку их удельный вес в общем балансе токсических компонент дизельного двигателя незначителен.

Работа котельных установок на молекулярно модифицированном мазуте отличается так же существенно, как и работа двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, работа на модифицированном мазуте приводит к изменению структуры и химического состава сажи, откладывающейся в котлах. Одним из аспектов экологической безопасности котельной техники является чистка поверхностей нагрева котла и захоронение вычищенных сажевых отложений. При проведении испытаний на котельной установке ДКВр-10/13 производился осмотр поверхностей нагрева котла. Результаты осмотра отражены в акте испытаний устройств ММТ. В частности в этих актах отмечается, что при применении устройств ММТ:

- отсутствует шлакообразование амбразур и защитных стенок боковых экранов;

- отложения сажи на трубной системе топки отсутствуют или незначительны;

- отложения сажи на трубах конвективной части составляют не более 1 – 1,5 мм, в то время как при работе котла без устройств ММТ количество отложений на порядок больше;

- характер отложений на трубах – рассыпчатые, легко отделяемые, отложений серы под слоем сажи не обнаружено;

- отложения сажи в зольниках малы;

- на ребристых трубах экономайзера имеются отложения сажи, но они имеют просветы, чего не наблюдается при работе котла без устройств ММТ;





- цвет сажи, отобранной в газоходе после экономайзера, изменился с черного (работа котла без ММТ) на серый (после 30 суток работы котла с ММТ), что свидетельствует о более полном выгорании углерода.

Общий объем сажевых отложений уменьшился с 5 м3 при работе котла без устройства ММТ до 0,5 м3 при работе котла с устройством ММТ.

Эффект самоочистки (выгорания сажевых отложений) поверхностей нагрева котельного агрегата стабилизирует аэродинамическое сопротивление котла. При испытаниях в течение 20-ти суток непрерывной работы измерялось аэродинамическое сопротивление котла, которое в течение всего этого времени оставалось неизменным.

В газоходе после экономайзера взяты пробы сажевых отложений, из которых были приготовлены препараты для анализа. Препараты изучались на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6 с СоКа монохроматическим излучением с шагом съемки 0, градуса и фиксацией в точке 1,5 сек. Обработка данных осуществлялась с помощью пакета программ PDWin-4. Идентификация фаз проводилась по международной картотеке JCPDS.

Результаты идентификации представлены в таблице 16.

Таблица 16. Результаты анализа сажевых отложений.

Характеристики сажевых отложений на поверхностях нагрева котельного агрегата при сжигании тяжелых мазутов.

В штатном режиме При эксплуатации котла с Название вещества эксплуатации котла ММТ Бурый железняк Fe2 O 3 *H2O Fe2 O3 *H2 O Гриналит FeSi2 O5 (OH)4 FeSi2 O5 (OH) Сложные соединения (Na;

K)6(Mn;

Fe)3Si3 O21 * (Na;

K)6(Mn;

Fe)3Si3 O21 *6H2 минеральных солей Na и K 6H2 Соли ванадиевой кислоты (Na;

K)xVxV6 -xO15 (Na;

K)xVxV6 -xO Монокристаллические нанопроволоки NaV6 O Феррованадий FeV2 O Нахколит (карбонат натрия NaHCO (сода) Алюмосиликат-неозан Отсутствуют Na8 AlSi6 O2 4(SO4 )*2H2 O Алюмосиликат-диккит AlSi2 O5 (OH) Гидрооксид алюминия AlOOH бемит Анализ данных таблицы 16 показывает, что применение устройств ММТ в системе подачи топлива приводит к значительным изменениям качества сажевых отложений, а именно:

1. Основную массу сажевых отложений при работе котла без устройства ММТ составляют алюмосиликаты, которые плотно закрепляются на поверхностях нагрева. По своему составу алюмосиликаты имеют пористую структуру и насыщены окислами серы и гидратами. Такая структура обладает свойствами эффективного сорбента влаги из атмосферного воздуха. Поэтому при понижении температуры в топочном пространстве ниже 100 0 С на поверхностях нагрева начинает интенсивно образовываться серная кислота, разрушающая металлические конструкции, трубы и обмуровку котла.

2. В сажевых отложениях при работе с ММТ отмечено образование карбоната натрия (NaHCO 3 ) и соединений ванадия, таких как феррованадий (FeV2 O4 ) и монокристаллические нанопроволоки на основе NaV6O15.

3. При работе с ММТ алюмосиликаты выгорают полностью и в сажевых отложениях отсутствуют.

В заключении подводится итог проделанной работе, выделяются основные теоретические и практические результаты, а также направления их использования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В ходе диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Разработаны теоретические основы молекулярной модификации углеводородного топлива слабыми электрическими полями. Показано теоретически и подтверждено экспериментально, что слабые электрические поля могут возбуждать в углеводородных молекулах различные энергетические уровни. При этом молекулы углеводородов могут подвергаться деструкции, в результате которой возникают химические радикалы – активные частицы цепных химических реакций, или перейти в метастабильное состояние различных колебаний, что так же превращает их в активные частицы цепных химических реакций.

Активные частицы в процессе цепных химических реакций разрушают исходные углеводородные молекулы, укорачивая их углеродные скелеты, обеспечивая повышение теплоты и качества сгорания топлива.

Аналитически получены зависимости связывающие характеристики электрического поля в рабочей камере ММТ с физическими характеристиками углеводорода, подвергаемого деструкции, и геометрическими размерами цилиндрической рабочей камеры ММТ для рабочей камеры цилиндрического сечения fэф = (w/k0 )NАвЕвозбGn(R/r)/2МU2 0, рабочей камеры прямоугольного сечения fэф = d(w/k0 )NАвЕвозбGd/МU2 0 nh и для большого объема неподвижного топлива fэф = d(w/k)NАвЕвозбV/МU2 0 nSэлt, определяющие необходимую частоту электрического поля при заданном времени модификации.

2. Разработан метод расчета устройства для молекулярной модификации углеводородного топлива и определены наилучшие характеристики слабых электрических полей – частота и напряженность поля, необходимые для возбуждения колебаний на различных энергетических уровнях углеводородных молекул. Показано, что для возбуждения молекул, входящих в состав бензина, дизельного топлива и мазута, требуются различные частота и напряженность электрического поля.

3. Разработана методология применения устройств молекулярной модификации топлива на различных энергетических установках.

4. Оценена экономическая эффективность разработанных молекулярных модификаторов углеводородного топлива на различных энергетических установках в условиях стендовых и эксплуатационных испытаний.

5. Оценена экологическая эффективность разработанных молекулярных модификаторов углеводородного топлива на различных энергетических установках в условиях стендовых и эксплуатационных испытаний.

6. Разработанные на основе выдвигаемых теоретических положений, молекулярные модификаторы топлива являются оригинальными устройствами, по эффективности не имеющими мировых аналогов и могут использоваться в любых энергетических установках, работающих на различных видах углеводородного топлива.

7. На изделие ММТ получен Сертификат соответствия от Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии по системе сертификации ГОСТ Р.

8. Получены: согласование Технических условий на изделия ММТ от ОАО «НПО ЦКТИ» и одобрение Главного управления Морского регистра судоходства РФ на технические условия и методику испытаний изделий ММТ-Д и ММТ-М.

В целом, совокупность полученных в диссертации теоретических и практических результатов позволяет сделать вывод о том, что цель исследования достигнута, сформулированная проблема решена.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Монография:

Увеличение энергоотдачи углеводородного топлива. О.В.Белый, 1.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. СПб. 2012. ООО «Ю-Питер». 116 с.

Статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ:

О.В.Белый, Ю.М.Искандеров, В.Г.Мурамович, С.В.Туев, П.Ф.Анисимов.

2.

Увеличение энергоотдачи углеводородных топлив воздействием на них переменных электрических полей.// Морские интеллектуальные технологии, № 3(5), 2009. - С.58 – 65.

Мурамович В.Г., Анисимов П.Ф., Туев С.В.Улучшение физико- химических 3.

характеристик котельного мазута электрическими полями//Надежность и безопасность энергетики. №15, 2011 г. С.63 – 66.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Стендовые испытания дизеля с 4.

молекулярным модификатором топлива. //Морские интеллектуальные технологии № 2(12), 2011. С. 43 – 48.

Мурамович В. Г., Анисимов П. Ф., Петухов В. В., Лямин П. Л., Туев С. В.

5.

Повышение экономических и экологических характеристик судовых двигателей внутреннего сгорания.//Судостроение 1'2012 (800) январь- февраль. С. 38 – 41.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Повышение экономических и 6.

экологических характеристик энергетических установок морских судов.//Эксплуатация морского транспорта №2(68), 2012 г.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Млекулярный модификатор топлива 7.

как инструмент улучшения экономических и экологических показателей ДВС.//Автомобильная промышленность 2012 -№4.-С.26 – 28.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Млекулярный модификатор топлива 8.

и ресурс ДВС.// Автомобильная промышленность 2012 -№7.-С.33 – 34.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Улучшение физико- химических 9.

характеристик котельного мазута электрическими полями. Технологии техносферной безопасности-интернет журнал. Вып.6(40) декабрь 2011 г., 7 с. http://ipb.mos.ru/ttb.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Молекулярная модификация 10.

углеводородного топлива и ее влияние на характеристики и ресурс ДВС.//Справочник.

Инженерный журнал. 2013. №4(193),- С.15 – 19.

В. Г. Мурамович, П. Ф. Анисимов, С. В. Туев. Энергоэффективная технология 11.

молекулярной модификации углеводородного топлива электрическими полями//Энергобезопасность и энергосбережение. 2013. №2,-С.25-29.

Статьи во всероссийских региональных и ведомственных журналах и изданиях:

Повышение качества углеводородного топлива электрическими полями.// 12.

Вопросы оборонной техники. Серия 16, Выпуск 1-2, 2013. С.86 – 91.

О.В.Белый, В.Г.Мурамович, Ю.Л.Бордученко, В.В.Петухов, П.Ф.Анисимов, 13.

С.В.Туев. Отчет о НИР промежуточный «Исследование и анализ методов снижения расхода углеводородных топлив и эффективности их применения в энергетических установках транспортных средств». № госрегистрации 01201002040. 2010 г.

О.В.Белый, В.Г.Мурамович, Ю.Л.Бордученко, В.В.Петухов, П.Ф.Анисимов, 14.

С.В.Туев. Отчет о НИР окончательный «Исследование влияния молекулярных модификаторов топлива на работу энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания, котельными агрегатами, газотурбинными двигателями. Разработка гипотезы о механизме взаимодействия электрических полей с молекулами углеводородов». № госрегистрации 01201002040. 2011г.

О.В.Белый, В.Г.Мурамович, Ю.Л.Бордученко, В.В.Петухов, П.Ф.Анисимов, 15.

С.В.Туев. Определение экономических и экологических характеристик газовых турбин с молекулярными модификаторами топлива. № госрегистрации 01201002040. 2012г.

Сборники трудов всероссийских и международных конференций:

О.В.Белый, Ю.М.Искандеров, В.Г.Мурамович, С.В.Туев, П.Ф.Анисимов. О 16.

молекулярной модификации жидких углеводородных топлив электрическими полями./ Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт России:

проблемы и перспективы» 07.10. 2010.

Белый О.В., Искандеров Ю.М., Мурамович В.Г., Туев С.А., Эффект изменения 17.

свойств углеводородных топлив под воздействием электрического поля./ Сборник трудов всероссийской конференции приуроченной к 20-летию ИПРИМ «Механика и наномеханика структурно-сложных и гетерогенных сред. Успехи, проблемы, перспективы». 2010. Т.2, С. – 94.

В.Г.Мурамович. О взаимодействии электрических полей с углеводородами./ 18.

Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт России: проблемы и перспективы 2011». 22-23 ноября 2011 г. С. 107 — 112.

В.Г.Мурамович. К вопросу о расчете устройств молекулярной модификации 19.

топлив (ММТ). Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт России: проблемы и перспективы 2011». 22-23 ноября 2011 г. С. 113 — 116.

В.Г.Мурамович, П.Ф.Анисимов, С.В.Туев. Повышение эффективности 20.

использования углеводородного топлива.//Материалы Всемирной морской технологической конференции. 29 мая – 1 июня 2012, Санкт-Петербург, Россия.

Мурамович В.Г., Скороходов Д.А. Повышение энергоэффективности 21.

использования углеводородного топлива. Материалы ХII Всероссийской научно практической конференции. Уфа 2012, С.19 – 20.

Личный вклад автора. Работы [10, 11] автором написаны лично, В работах [1 – 9, 12, 13] автор участвовал в постановке задач и разработке методов исследования, а также в анализе результатов исследований и интерпретации полученных результатов.



Pages:     | 1 ||
 



Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.