Регистрация / Вход
Прислать материал

Улучшение процесса сгорания сжиженного углеводородного газа добавками водорода и синтез-газа.

Сведения об участнике
ФИО
Алимов Василий Александрович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Альтернативная и возобновляемая энергетика
Тема
Улучшение процесса сгорания сжиженного углеводородного газа добавками водорода и синтез-газа.
Резюме
В статье приведены результаты экспериментальных исследований влияния локальных добавок водорода и синтез-газа в область свечи зажигания на динамику развития процесса сгорания сжиженного углеводородного газа.
Ключевые слова
добавки к топливу, сжиженный углеводородный газ, водород, синтез-газ, динамика процесса сгорания, начальный очаг сгорания
Цели и задачи
1. Определить альтернативы топливам нефтяного происхождения.
2. Определить влияние водородсодержащей добавки синтез-газа на процесс сгорания ТВС:
-подготовить и провести эксперимент по оценке влияния локальных добавок синтез-газа на процесс сгорания СУГ в условиях камеры сгорания постоянного объема;
-подготовить и провести эксперимент по влиянию добавок синтез-газа на процесс сгорания СУГ в условиях работы ДВС.
3. Оценить влияние синтез-газа на экологические и эксплуатационные качества ДВС
Введение

Интерес к водороду как к альтернативному виду топлива остается неизменным последние десятилетия. Но при современных технологиях его получения и текущем состоянии водородной инфраструктуры широкое использование водорода  возможно лишь в виде добавки к основному углеводородному топливу. Результаты опытов, проведенных на кафедре "Теплотехника и Гидравлика" ВолгГТУ показывают, что присадки водорода к топливовоздушным смесям позволяют существенно расширить пределы воспламенения, что обеспечивает снижение расхода основного топлива, особенно на малых нагрузках и режиме холостого хода, снизить выбросы несгоревших углеводородов и оксидов азота. Эксперименты, показали положительное влияние добавок синтез-газа на процесс сгорания.

Методы и материалы

В качестве методов исследования была поставленна линейка физических экспериментов. Основными можно счтитать эксперимент по локальным добавкам синтез-газ в камере сгорания постоянного объема и эксперемент по влиянию массовой добавки синтез-газа на рабочий процесс ДВС ВАЗ-11194.

Основным топливом в экспериментах являлся сжиженный углеводородный газ. В качестве синтез-газа использовалась искусственным образом приготовленная газовая смесь, состоящая из 11,5 % по массе водорода и 88,5 % по массе углекислого газа СО2. Данная смесь представляет собой аналог синтез-газа, получаемого путем паровой конверсии из метанола.

В эксперементе на камере сгорания к числу исследовавшихся параметров были отнесены:  продолжительность начальной фазы сгорания  τ0,  продолжительность сгорания от пробоя межэлектродного зазора до достижения максимального давления τmax  и видимая скорость распространения пламени wb.

Развитие процесса сгорания отслеживалось с помощью  установленных  в  камере двух ионизационных датчиков и пьезокварцевого датчика-свечи Kistler. Сигналы от датчиков через усилители поступали на  запоминающий осциллограф и преобразовывались в цифровой формат.

В эксперементе на двигателе: количество оксидов углерода(СО) и  несгоревших углеводородов СН в отработавших газах.

Замеры проводились на режиме холостого хода при частоте вращения коленчатого вала 840 об/мин. Индицирование ДВС осуществлялось по всем четырем цилиндрам с помощью датчиков фирмы «Kistler» (тип 6118В).

Описание и обсуждение результатов

Основные выводы:

•в качестве альтернативы топливам нефтяного происхождения наиболее подходят компримированный природный и сжиженный углеводородный газы;

•избыточное давление pф подачи синтез-газа влияет на форму и размеры факела пламени, а также на условия его успешного зажигания;

•локальные добавки синтез-газа позволяют значительно улучшить процесс сгорания сжиженного углеводородного газа: ускоряется формирование начального очага сгорания, сокращается общая продолжительность процесса сгорания, увеличивается видимая скорость сгорания;

•добавки синтез-газа позволяют снизить токсичность отработавших газов ДВС. Так, добавка 7 % по массе позволяют уменьшить эмиссию СО с 0,55 до 0,21 % по объему; СН – с 222 до 158 млн-1;

•полученные значения температур ОГ двигателя ВАЗ-311 на режиме холостого хода (515 –770 o С) и нагрузкой (700 –770 o С) доказывают возможность создания компактных генераторов синтез-газа, использующих теплоту отработавших газов для их получения.

Используемые источники
1 .Автомобильный двигатель, работающий на смесевом топливе бензин-водород/ В. М. Фомин, В. Ф. Каменев, Н. А. Хрипач // АГЗК + Альтернативные топлива. - 2006.
2. Экспериментальные исследования процесса сгорания пропан-бутановоздушных смесей с добавками водорода / Федянов Е. А., Захаров Е. А., Левин Ю. В., Гаврилов Д. С. // Вестник Саратовского гос. техн. ун-та. – 2013. – № 2, вып. 2.
3. Влияние добавок синтез-газа на скорость распространения пламени при горении пропан-бутановой смеси / Федянов Е. А., Захаров Е. А., Левин Ю. В., Кузьмин В. Н., Гаврилов Д. С. // Известия ВолгГТУ. Серия «Процессы преобразования энергии и энергетические установки». Вып. 5 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2013.
4. Dai X. et al. Effect of syngas addition on performance of a spark-ignited gasoline engine at lean conditions //International Journal of Hydrogen Energy. – 2012. (Scopus)
Information about the project
Surname Name
Alimov Vasiliy Aleksandrovich
Project title
Improving the process of combustion liquefied petroleum gas local additions hydrogen and hydrogen-containing synthesis - gas.
Summary of the project
The article presents of the experimental studies results of the effect of local additives hydrogen and syngas in the spark plug region on the combustion dynamics of liquefied petroleum gas.
Keywords
fuel additive, liquefied petroleum gas, hydrogen, syngas, combustion dynamics, initial combustion stage