Технические науки /4. Транспорт

К.т.н. А.В. Муратов, к.т.н. С.А. Петухов

Самарский государственный университет путей сообщения

Экспериментальная оценка влияния водорода на выбросы вредных веществ в транспортных энергетических установках

В настоящее время вопросы, касающиеся экологической безопасности транспортных энергетических установок, являются одними из приоритетных. По различным оценкам, транспорт, эксплуатируемый на территории Российской Федерации, сжигает ежегодно до 115 млн. т. топлива, до 15 млн. т. смазочного масла и выбрасывает с отработавшими газами в атмосферный воздух около 30 млн. т. вредных веществ [1].

Учитывая эту тревожную тенденцию, необходимо искать оптимальные пути и решения по применению альтернативных нетрадиционных источников топлива. Наиболее результативным вариантом решения этой проблемы на ближайшие десятилетия является применение водорода для транспортных энергетических установок.

Применение водорода в качестве моторного топлива или в виде добавки к основному топливу для двигателей внутреннего сгорания рассматривалась многими авторами как весьма значимая альтернатива традиционным топливам нефтяного происхождения. Причиной всего этого является все более возрастающая экологическая, социально-экономическая и техническая значимость проблем использования традиционных моторных топлив.

Для оценки влияния добавки водорода на экологические характеристики транспортных энергоустановок были проведены оценочные испытания дизеля Д-242 при работе его на дизельном топливе, а также с добавкой водорода на вход воздушного ресивера в условиях лаборатории «Локомотивные энергетические установки» Самарского государственного университета путей сообщения.

Результаты данных испытаний представлены на следующих зависимостях. На рис. 1 приведены зависимости оксида углерода от нагрузки без подачи водорода и с подачей водорода. Как видно из графика, выбросы СО с подачей водорода при установившемся режиме двигателя имеют тенденцию уменьшаться.

Рис. 1. Зависимость уровней выбросов оксидов углерода СО от нагрузки

(ток генератора Iг, А) дизеля Д-242 с подачей и без подачи водорода

На рис. 2 приведены зависимости выбросов оксидов азота NOх от нагрузки без подачи водорода и с подачей водорода.

Рис. 2. Зависимость уровней выбросов оксидов азота NOх от нагрузки

(ток генератора Iг, А) дизеля Д-242 с подачей и без подачи водорода

Как видно из графика, выбросы оксидов азота NOх с подачей водорода на всех режимах работы двигателя меньше по сравнению с выбросами оксидов азота NOх без подачи водорода.

На рис. 3 приведены зависимости дымности N от нагрузки без подачи водорода и с подачей водорода. Как видно из графика дымность N с подачей водорода имеет тенденцию к уменьшению этого параметра. Таким образом, приведенные результаты свидетельствуют о целесообразности применения водорода в качестве добавки к дизельному топливу.

Рис. 3. Зависимость дымности N от нагрузки (ток генератора Iг, А)

дизеля Д-242 с подачей и без подачи водорода

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что подача водорода в воздушный ресивер в небольших количествах приводит к изменениям уровня вредных выбросов при значительных отличиях в характере изменения и уровня значения параметров. В связи с этим необходимо проведение детальных исследований с целью выяснения механизмов и оценки уровней влияния подачи водорода на рабочий процесс дизеля.

Литература:

1. Перспективы и проблемы применения альтернативных видов топлива в локомотивных энергетических установках : монография / Д.Я.Носырев, А.Д. Росляков, А.В. Муратов. – Самара : СамГУПС, 2009. 117 с.