Дослідження процесів утилізації теплоти відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння з використанням термохімічної конверсії палива

Abstract

Мета – дослідження процесів термохімічної утилізації теплоти відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням шляхом конверсії етанолу у водневмісний газ та оцінка впливу отриманого газу на параметри роботи двигуна. Методика. Експериментальні дослідження проведено на двигуні типу 1Ч 6,8/5,4, обладнаному термохімічним реактором для конверсії етанолу. Вимірювання температури робочих тіл у реакторі, теплової потужності відпрацьованих газів, ступеня конверсії, а також реєстрація індикаторних діаграм здійснювалися за допомогою спеціалізованих датчиків (Kistler 7613C), газового лічильника та мікропроцесорної системи обробки даних. Обробка результатів включала визначення індикаторних та ефективних показників двигуна. Результати. Встановлено температурні режими роботи реактора та залежності ступеня конверсії етанолу від температури реакції (повна конверсія досягається за 685 °C) та масової витрати реагенту. Визначено склад водневмісного газу (водень 43%, оксид вуглецю 34%, метан 23%) та енерговитрати на його отримання (4,0 МДж/кг). Показано, що використання добавок водневмісного газу до етанолу знижує питому ефективну витрату палива на 2,5–12,4% залежно від навантаження. Частка теплоти відпрацьованих газів, використана в реакторі, становить 50–65%, що дозволяє повернути в цикл 4–6% енергії. Наукова новизна. Вперше отримано експериментальні дані щодо комплексного впливу добавок водневмісного газу, отриманого термохімічною конверсією етанолу, на індикаторні показники робочого циклу двигуна з іскровим запалюванням, зокрема на індикаторну роботу, тиск та коефіцієнт корисної дії. Виявлено немонотонний характер зміни індикаторної роботи при збільшенні частки добавки. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення систем утилізації теплоти відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння, підвищення їх паливної ефективності та зниження витрати етанолу. Запропонований підхід дозволяє частково вирішити проблему низької випаровуваності етанолу та покращити процес згоряння на часткових навантаженнях.