Россия
УДК 621.43.068.4 Очистка отработавших газов
Выполнено моделирование рабочих процессов судового дизельного двигателя MAN D&T серии MC с целью снижения выбросов диоксида углерода с отработавшими газами. Целью моделирования был поиск конструктивных и эксплуатационных решений, влияющих на эмиссию С02. При выполнении расчетного исследования использовалась математическая модель комбинированного двигателя внутреннего сгорания, реализованная в компьютерной программе ДИЗЕЛЬ-РК. В качестве исследуемых переменных приняты степень сжатия, угол опережения и продолжительность впрыска топлива, значения которых можно устанавливать без внесения существенных изменений в конструкцию двигателя. Получены математические модели в виде уравнений регрессии, описывающие влияние исследуемых параметров подачи топлива (степень сжатия, угол опережения впрыска топлива и продолжительность впрыска топлива) на целевые функции - удельный выброс диоксида углерода и эффективная мощность дизельного двигателя 6S60MC. Для определения коэффициентов уравнения регрессии реализовано планирование полного факторного эксперимента второго порядка. С целью поиска минимального значения выбросов диоксида углерода, используя метод обобщенного приведенного градиента, решена задача выбора оптимальных значений степени сжатия, продолжительности впрыска топлива и угла опережения впрыска топлива для заданной эффективной мощности судового дизельного двигателя 6S60MC. Показано, что, например, при мощности двигателя 10000 кВт снижение выбросов диоксида углерода за счет оптимизации указанных параметров топливоподачи будет равно 7,37 %. Ключевые слова: судовой дизельный двигатель, отработавшие газы, диоксид углерода, параметры подачи и сжигания топлива, оптимизация
судовой дизельный двигатель, отработавшие газы, диоксид углерода, параметры подачи и сжигания топлива, оптимизация
1. Modina M.A., Khekert Е.V., Voskanian А.А., Pismenskaia Yu.V., Epikhin A.I., Shkoda V.V. 2021. Bioindication and biomonitoring assessment of the state of atmospheric air and soil in the study area IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 867 012072.
2. Modina M.A., Kheckert E.V., Epikhin A.I., Voskanyan A.A., Shkoda V.V., Pismenskaya Yu.V. 2021. Ways to reduce harmful emissions from the operation of power plants in special environmental control areas IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 867 012104.
3. Stec M., Tatarczuk A., Iluk T., Szul M. 2021. Reducing the energy efficiency design index for ships through a post-combustion carbon capture process International Journal of Greenhouse Gas Control 108 103333.
4. Епихин А.И. Концепция экологического совершенствования судовых энергетических установок / А.И. Епихин, М.А. Модина, Е.В. Хекерт // Эксплуатация морского транспорта. 2020. № 3 (96). С. 127-132.
5. Resolution MEPC.203(62). 2011. Amendments to the Annex of the Protocol of 1997 to Amend the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, As Modified by the Protocol of 1978 Relating Thereto.
6. Jindal S., Nandwana B.P., Rathore N.S., Vashistha V. 2010. Experimental investigation of the effect of compression ratio and injection pressure in a direct injection diesel engine running on Jatropha methyl ester Applied Thermal Engineering 30 pp 442-448.
7. Sayin C., Ilhan M., Canakci M., Gumus M. 2008. Effect of injection timing on the exhaust emissions of a diesel engine using diesel-methanol blends Renewable Energy, in press. doihttps://doi.org/10.1016/j.renene.2008.10.010.
8. Raheman H., Ghadge S.V. 2008. Performance of diesel engine with biodiesel at varying compression ratio and ignition timing Fuel 87 (12) pp. 2659-2666.
9. Kegl B. 2006. Numerical analysis of injection characteristics using biodiesel fuel Fuel 85 pp. 2377-2387.
10. Privalov V.E., Turkin V.A., Shemanin V.G. Hydrogen Power Capabilities in Water Transport. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. 872. 012014.
11. Turkin V.A., Pismenskaya Yu.V., Ignatenko G.V., Aleksandrova V.V. Carbon dioxide extraction from marine engine exhaust gases by the method of adsorption. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. 872. 012007.
12. Turkin A.V., Turkin V.A., Samoilenko A.Yu. 2018. Ship low-speed engine working processes modeling to reduce the nitrogen oxides emission Marine intellectual technologies 1(39) 1 pp.106-110.
13. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк, 1985. 327 с.
14. Игнатенко Г.В. Декарбонизация отработавших газов судовых дизельных двигателей оптимизацией параметров подачи топлива / Г.В. Игнатенко, О.V. Sviderskaya, В.А. Туркин // Эксплуатация морского транспорта. 2022. № 3 (104). С. 85-93.
15. Sharma R., Glemmestad B. On Generalized Reduced Gradient method with multi-start and self-optimizing control structure for gas lift allocation optimization. Journal of Process Control. 2013. 23. Pp. 1129-1140.
16. Шадрина Н.И. Решение задач оптимизации в Microsoft Excel 2010 / Н.И. Шадрина, Н.Д. Берман. Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та, 2016. 101 с.
