Експериментальне дослідження хвильового ефекту в паливній апаратурі під час використання добавок водню до дизельного палива

Автор(и)

  • Denis Shalapko Херсонська філія Національного університету кораблебудування імені Адмірала Макарова, пр. Ушакова, 44, м. Херсон, Україна, 73022, Україна https://orcid.org/0000-0002-4311-3908

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.152063

Ключові слова:

двигун внутрішнього згоряння, витрата водню, водневі добавки

Анотація

Об'єктом дослідження є гідродинамічні хвильові ефекти в паливній апаратурі високого тиску дизельних двигунів. Одним з найбільш проблемних явищ при використанні добавок водню у дизельному паливі є зміна максимального тиску впорскування палива, що призводить до погіршення параметрів розпилу палива.

Для проведення досліджень характеру гідравлічних коливань в паливній апаратурі створено експериментальний стенд, який дозволяє проводити дослідження хвильового ефекту при використанні малих добавок водню до основного паливу. При розробці експериментального стенду застосовувалися сучасні високоточні вимірювальні прилади. За результатами проведення експериментальних досліджень було встановлено, що в паливній магістралі високого тиску виникає характерний «хвильовий ефект» коливань. Даний ефект викликаний посадкою нагнітального клапану на сідло в паливному насосі високого тиску, а також посадкою голки форсунки. Характер коливань залежить від таких факторів, як довжина трубопроводу між насосом і форсункою, максимальний тиск уприскування дизельного палива, швидкість розповсюджень хвилі тиску. Дана швидкість, в свою чергу, залежить від частоти обертання колінчатого валу двигуна. Частота обертання валу паливного насоса змінювалась за допомогою всережимного регулятора і частотоміра приводного електродвигуна.

В результаті отримані характеристики впорскування палива, які відображають характер зміни хвилі тиску в залежності від наявності водневої добавки. Визначено, що добавка водню в розмірі 0,1 % від циклової подачі палива (по масі) призводить до пригнічення хвильових коливань і укорочення ділянки коливань на 12...20 %. Отримані характеристики абсорбції водню дизельним паливом. Витрата водневої добавки залежить від частоти обертання валу насоса, тиску уприскування і тиску подачі добавки. Такий характер витрати водню пояснюється часовими рамками обмеження процесу абсорбції, різницею мінімального значення «хвилі тиску» надлишкового тиску добавки. Отримані в результаті дані можна використовувати для підтвердження математичної моделі абсорбції водню при використанні його в якості добавки в паливопровід.

Біографія автора

Denis Shalapko, Херсонська філія Національного університету кораблебудування імені Адмірала Макарова, пр. Ушакова, 44, м. Херсон, Україна, 73022

Викладач

Кафедра суднового машинобудування та енергетики

Посилання

  1. Tymoshevsky, B., Tkach, M., Shalapko, D. (2016). Methods to improve the performance of diesel engine using hydrogen addicts. Vodniy transport, 2, 24–28.
  2. Szwaja, S., Grab-Rogalinski, K. (2009). Hydrogen combustion in a compression ignition diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy, 34 (10), 4413–4421. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.03.020
  3. Shkalikova, V. P., Patrahal'cev, N. N. (1993). Primenenie netradicionnyh topliv v dizelyah. Moscow: RUDN, 64.
  4. Tkach, M. R., Timochevskiy, B. G., Docenko, S. M., Galinkin, Y. N., Shalapko, D. O. (2017). Utilization of secondary heat energy of marine low speed engine which uses alternative fuel. Internal Combustion Engines, 2, 8–13. doi: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2017.2.02
  5. Tymoshevskyy, B. G., Tkach, M. R., Shalapko, D. O. (2017). Summary mathematical model of hydrogen addition to line high pressure fuel equipment. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu, 1 (3), 233–237.
  6. Patrahal'cev, N. N. (2002). Apparatura dlya gazodizel'nogo processa. Avtomobil'naya promyshlennost', 4, 22–23.
  7. Matievskiy, D. D., Vagner, V. A. (1985). Osushchestvlenie prisadki vodoroda k toplivu i ee vliyanie na pokazateli raboty dizelya. Dvigatelestroenie, 2, 53–56.
  8. Wu, H.-W., Wu, Z.-Y. (2012). Investigation on combustion characteristics and emissions of diesel/hydrogen mixtures by using energy-share method in a diesel engine. Applied Thermal Engineering, 42, 154–162. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.03.004
  9. An, H., Yang, W. M., Maghbouli, A., Li, J., Chou, S. K., Chua, K. J. (2013). A numerical study on a hydrogen assisted diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy, 38 (6), 2919–2928. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.12.062
  10. Yang, Z., Chu, C., Wang, L., Huang, Y. (2015). Effects of H2 addition on combustion and exhaust emissions in a diesel engine. Fuel, 139, 190–197. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.08.057
  11. Deb, M., Sastry, G. R. K., Bose, P. K., Banerjee, R. (2015). An experimental study on combustion, performance and emission analysis of a single cylinder, 4-stroke DI-diesel engine using hydrogen in dual fuel mode of operation. International Journal of Hydrogen Energy, 40 (27), 8586–8598. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.04.125
  12. Mobasheri, R., Seddiq, M., Peng, Z. (2018). Separate and combined effects of hydrogen and nitrogen additions on diesel engine combustion. International Journal of Hydrogen Energy, 43 (3), 1875–1893. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.070
  13. Pevnev, N. G., Ponamarchuk, V. V. (2017). Influence of hydrogen additive to fuel, on indicator and effective parametersautomobile ice. Vestnik Sibirskoy gosudarstvennoy avtomobil'no-dorozhnoy akademii, 4-5, 42–47.
  14. Pavlov, D. A., Piontkovskaya, S. A., Smolenskiy, V. V. (2016). The use of hydrogen addition in internal combustion engines with different methods of forming fuel air mixtures. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN, 18 (4), 924–930.
  15. Szwaja, S., Grab-Rogalinski, K. (2009). Hydrogen combustion in a compression ignition diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy, 34 (10), 4413–4421. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.03.020

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-05-31

Як цитувати

Shalapko, D. (2018). Експериментальне дослідження хвильового ефекту в паливній апаратурі під час використання добавок водню до дизельного палива. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(44), 36–41. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.152063

Номер

Том 6 № 1(44) (2018): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Denis Shalapko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.