Моделирование образования вредных выбросов в выхлопных газах судового дизеля многотопливных систем
https://doi.org/10.21821/2309-5180-2023-15-3-490-500
Аннотация
Темой исследования является актуальный для всего мирового сообщества вопрос борьбы с вредными воздействиями на экологию, биосферу и атмосферу в различных областях промышленности. Отмечается, что одним из загрязнителей является морской транспорт. Основным видом загрязнений окружающей среды со стороны судовых энергетических установок являются вредные выбросы СО, СО2 , NO сернистые соединения и другие компоненты, содержащиеся в выхлопных газах дизелей. Базовым нормативным документом, определяющих соответствие судовых энергетических установок международным экологическим требованиям, является Международная конвенция МАРПОЛ-73/78, разработанная Международной морской организацией (ИМО). Одним из способов решения данной проблемы явилось применение на судах добавочных компонентов для топлив, таких как вода, водород, природный газ, биодизель, диметиловый эфир, этиловый спирт и др. Для предварительно расчета эффективности какого-либо из способов снижения вредных выбросов было проведено моделирование процессов сгорания в судовом дизельном двигателе при работе на дизельном топливе с добавлением диметилового эфира и без него. В данном исследовании использовалась программа AVL Fire, которая входит в программный комплекс «AVL», позволяя получить наглядные результаты по образованию продуктов сгорания в цилиндре дизеля, распределение температурных потоков, сажеобразование и др. В качестве прототипа для анализа был использован судовой дизель 3NVD24, оборудованный необходимым измерительным комплексом для проведения практических исследований с возможностью экспериментального подтверждения результатов компьютерного моделирования. На основании модельных расчетов проанализированы различные факторы образования вредных соединений во время сгорания.
Об авторах
М. Н. ПокусаевРоссия
Покусаев Михаил Николаевич — доктор технических наук, профессор
414056, г. Астрахань, ул. Татищева, стр.16/1
А. Ю. Грабарчук
Россия
Грабарчук Александр Юрьевич — аспирант
414056, г. Астрахань, ул. Татищева, стр.16/1
Т. В. Хоменко
Россия
Хоменко Татьяна Владимировна — доктор технических наук, профессор
414056, г. Астрахань, ул. Татищева, стр.16/1
Список литературы
1. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 г., измененная протоколом 1978 г. к ней (МАРПОЛ 73/78). — Кн. I и II. — СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2023. — 862 с.
2. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ 73/78) Там же. — Кн. III. — 472 с.
3. AVL Fire Emission. Release 2020 R1, 2023 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.avl. com/en/simulation-solutions (дата обращения: 20.04.2023).
4. Программный комплекс «Дизель-РК» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://diesel-rk. com/Rus/index.php?page=Download&ysclid=lcj4liyddm1322162 (дата обращения: 20.04.2023).
5. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2017610725 Российская Федерация. Программное обеспечение расчёта топливоподачи и внутрицилиндровых процессов в дизеле с объемным смесеобразованием «CyberDiesel 2» / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко; заяв. и патентообл. Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — № 2016661760; заявл. 08.11.2016; опубл. 16.01.2017.
6. Гаврилов В. В. Математическое моделирование топливоподачи и локальных внутрицилиндровых процессов в дизеле с объемным смесеобразованием с использованием программы CyberDiesel / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко // Журнал университета водных коммуникаций. — 2012. — № 2. — С. 92a–98.
7. Булыгин Ю. И. Моделирование внутрицилиндровых процессов транспортных двигателей с целью повышения их экономичности и экологичности / Ю. И. Булыгин // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. — 2005. — № S12. — С. 52–60.
8. Иванченко А. А. Проблемы и опыт математического моделирования экологических и эксплуатационных показателей судового высокооборотного дизеля М482 / А. А. Иванченко, И. А. Щенников, А. А. Иванченко // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2016. — № 3 (37). — С. 166–173. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-7-3-166-173.
9. Кавтарадзе Р. З. Развитие теории рабочих процессов ДВС в МГТУ им. Н. Э. Баумана: от метода Гриневецкого до современных 3D-моделей / Р. З. Кавтарадзе // Двигателестроение. — 2020. — № 1 (279). — С. 3–9.
10. Hristov H. Modeling of the dependence of the produced amount of hydrogen gas (y) on the amperage of cell (x) of a marine diesel engine SKL 3NVD24 / H. Hristov, I. Bakalov, B. Shopov, D. Yovkov // PedagogikaPedagogy. — 2021. — Vol. 93. — No. 6s. — Pp. 273–278. DOI: 10.53656/ped21–6s.24mod.
11. Кавтарадзе З. Р. Влияние термического механизма и процессов теплообмена на образование оксида азота в камере сгорания дизеля / З. Р. Кавтарадзе // Российская национальная конференция по теплообмену четвертая: труды (Москва, 23–27 октября 2006 г.): в 8 т. / РАН, Моск. энергетический ин-т, Нац. комитет РАН по тепломассообмену. — 2006. — Т. 8: Молодежная секция. — С. 73–76.
12. Денежко Л. В. Применение диметилэфира (СН3 ) 2 O в качестве альтернативного дизельного топлива / Л. В. Денежко [и др.] // Аграрный вестник Урала. — 2016. — № 6 (148). — С. 14.
13. Лазарев Е. А. Температурное состояние рабочего тела в полуразделенной камере сгорания дизеля с газотурбинным наддувом / Е. А. Лазарев, В. Е. Лазарев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. — 2012. — № 12 (271). — С. 80–85.
14. Грабарчук А. Ю. Улучшение экологических характеристик судового дизельного двигателя путем дополнительного внешнего смесеобразования с применением диметилового эфира / А. Ю. Грабарчук, Ш. М. Робиуззаман // Вестник Астраханского государственного технического университета. — 2021. — № 1 (71). — С. 36–43. DOI: 10.24143/1812-9498-2021-1-36-43.
15. Покусаев М. Н. Система подачи добавочного компонента в цилиндр дизельного двигателя / М. Н. Покусаев, А. С. Зубарев, А. Ю. Грабарчук // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2018. — № 1. — С. 67–73. DOI: 10.24143/2073-1574- 2018-1-67-73.
Рецензия
Для цитирования:
Покусаев М.Н., Грабарчук А.Ю., Хоменко Т.В. Моделирование образования вредных выбросов в выхлопных газах судового дизеля многотопливных систем. Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2023;15(3):490-500. https://doi.org/10.21821/2309-5180-2023-15-3-490-500
For citation:
Pokusaev M.N., Grabarchuk A.Yu., Khomenko T.V. Simulation of the harmful emissions formation in the exhaust gases of marine diesel of multi-fuel systems. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. 2023;15(3):490-500. (In Russ.) https://doi.org/10.21821/2309-5180-2023-15-3-490-500