Математическое моделирование образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на рапсовом масле и этаноле

Инженерный журнал: наука и инновации

# 8·2017 1

УДК 621.436 DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1649

Математическое моделирование образования

и выгорания сажи в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0

при работе на рапсовом масле и этаноле

Вятская государственная сельскохозяйственная академия,

г. Киров, 610017, Россия

Рассмотрен один из перспективных способов снижения дымности отработавших

газов дизеля — использование альтернативных топлив, применение которых поз-

воляет решить задачу по замещению нефтяного топлива. Представлена мате-

матическая модель образования сажи в цилиндре дизеля при сгорании рапсового

масла и этанола, основанная на химической кинетике пиролиза углеводородов

топлива и высокотемпературном ацетиленовом механизме. На базе современных

представлений о механизме образования зародышей частиц сажи в условиях ка-

меры сгорания дизеля предложен химизм сажеобразования при работе на рапсо-

вом масле и этаноле. Результаты проведенного расчета уровня дымности отра-

ботавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 на рапсовом масле и этаноле показывают,

что при работе на альтернативных топливах на номинальном режиме концен-

трация сажи в отработавших газах снижается в 3,7 раза по сравнению с исполь-

зованием дизельного топлива. Полученные результаты теоретических расчетов

удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными

Ключевые слова:

дизель, рапсовое масло, этанол, камера сгорания, пиролиз, двой-

ная система топливоподачи, сажа, дымность отработавших газов

Изучение процессов сажеобразования в камере сгорания (КС) ди-

зелей связано прежде всего с постоянно ужесточающимися требова-

ниями к экологическим характеристикам энергетических установок.

Известно, что в результате высокой излучательной способности сажи

значительно возрастают потери энергии в цилиндре дизеля в виде

теплового излучения пламени. Часть тепла, выделяемая при сгорании

дисперсного углерода, отводится конвективным путем. Таким обра-

зом, образование сажи снижает индикаторный КПД дизеля, в том

числе за счет неполноты и несвоевременности окисления углеводо-

родов топлива [1].

Особую опасность представляет сажа, образовавшаяся в КС ди-

зеля, поскольку на своей поверхности способна адсорбировать дру-

гие продукты неполного сгорания топлива, в том числе бензапирен,

имеющий канцерогенные свойства. При быстром охлаждении газо-

вой смеси в цилиндре часть высокомолекулярных углеводородов не

успевает пройти все стадии процесса окисления и накапливается на

поверхности сажевых частиц, что и определяет канцерогенную опас-