Принятые сокращения и обозначения ............................... 6
Введение ........................................................ 8
Глава 1 Образование продуктов сгорания в тепловых
двигателях ............................................ 15
1.1 Монооксид углерода СО ..................................... 16
1.2 Углеводороды СНА .......................................... 22
1.3 Ароматические углеводороды и полициклические
ароматические углеводороды ................................ 32
1.4 Оксиды азота NOx .......................................... 37
1.4.1 Термический механизм образования NO ................ 38
1.4.2 Быстрое образование NO ............................. 42
1.4.3 Образование NO из закиси азота N2O ................. 44
1.4.4 Образование NO из топливного азота ................. 45
1.4.5 Образование диоксида азота NO2 ..................... 48
1.4.6 Образование NOx в тепловых машинах ................. 49
1.5 Сажеобразование ........................................... 56
1.6 Оксиды серы SOx ........................................... 68
Выводы .................................................... 68
Глава 2. Токсичность продуктов сгорания ........................ 70
2.1 Воздействие продуктов сгорания на человека и окружающую
среду ..................................................... 70
2.1.1 Монооксид углерода СО .............................. 71
2.1.2 Диоксид углерода СO2 ............................... 72
2.1.3 Углеводороды СНГ ................................... 72
2.1.4 Оксиды азота NOx ................................... 74
2.1.5 Твердые частицы .................................... 75
2.1.6 Сера ............................................... 76
2.1.7 Прочие токсичные вещества .......................... 77
2.2 Нормирование токсичности продуктов сгорания ............... 78
2.3 Контроль токсичности продуктов сгорания ................... 81
2.4. Экологическая безопасность тепловых двигателей ............ 85
Выводы .................................................... 87
Глава 3 Сравнительный анализ состава продуктов сгорания
в тепловых двигателях ................................. 88
3.1 Состав продуктов сгорания в бензиновом двигателе .......... 90
3.2 Состав продуктов сгорания в дизеле ........................ 91
3.3 Состав продуктов сгорания в газотурбинных двигателях ...... 95
3.4 Состав продуктов сгорания в прочих тепловых двигателях .... 97
Выводы .................................................... 99
Глава 4. Пути снижения токсичности продуктов сгорания ......... 100
4.1 Совершенствование процессов смесеобразования и горения ... 102
4.1.1 Впрыск топлива .................................... 106
4.1.2 Расслоение заряда ................................. 107
4.1.3 Обеднение смеси ................................... 110
4.1.4 Отключение части цилиндров ........................ 111
4.1.5 Снижение температуры горения разбавлением
инертными газами .................................. 111
4.2 Нейтрализация продуктов сгорания ......................... 114
4.3 Применение альтернативных топлив ......................... 118
4.3.1 Горючие газы ...................................... 119
4.3.1.1 Природный газ ............................ 119
4.3.1.2 Водород .................................. 124
4.3.2 Спирты ............................................ 132
4.3.3 Водотопливные эмульсии ............................ 142
Выводы ................................................... 144
Глава 5. Методы расчета равновесного состава продуктов
сгорания ............................................. 145
5.1 Расчет равновесного состава продуктов сгорания на
основе закона действующих масс ........................... 147
5.2 Расчет равновесного состава в многокомпонентных
системах на основе принципа максимума энтропии ........... 154
5.2.1 Математическая модель расчета ..................... 158
5.2.2 Алгоритм решения систем нелинейных уравнений,
входящих в модель расчета равновесного состав
продуктов сгорания ................................ 169
5.2.3 Равновесный состав продуктов сгорания
водородсодержащих топлив .......................... 174
Выводы ................................................... 182
Глава 6 Продукты сгорания водородсодержащих топлив в ДВС ..... 184
6.1 Экспериментальный стенд и измерительная аппаратура ....... 186
6.2 Энергоэкологические показатели двигателя при работе на
водородсодержащих топливах ............................... 190
6.2.1 Работа двигателя на слабообогащенной смеси (α =
0,97) и при малой добавке водорода (χ = 0-8%) ..... 190
6.2.2 Работа двигателя на стехиометрической смеси
(а = 1) и при большой добавке водорода (χ =
0-20%) ............................................ 192
6.2.3 Сравнение результатов численных и
экспериментальных исследований .................... 197
6.3 Оценка влияния добавок водорода на рабочий процесс ДВС
методами математического планирования .................... 203
6.3.1 Планирование и обработка результатов
многофакторного эксперимента ...................... 206
6.3.2 Оценка экологических показателей двигателя
методами математического планирования ............. 211
6.3.3 Оценка влияния термодинамических параметров на
равновесный состав продуктов сгорания
водородсодержащих топлив методами
математического планирования ...................... 221
6.3.3.1 Околостехиометрический состав смеси
(α = 0,9-1,1) и малый диапазон добавки
водорода (χ = 0-8%) ...................... 223
6.3.3.2 Область бедной смеси (α = 1-2) и
широкий диапазон добавки водорода (χ =
0-20%) ................................... 231
Выводы ........................................................ 240
Заключение .................................................... 243
Приложения .................................................... 250
Литература .................................................... 260
|
