WYŻSZA SZKOŁA MORSKA W SZCZECINIE WYDZIAŁ MECHANICZNY	LABORATORIUM- ITESO				Krzysztof Szulc IV Ma inż.
		Nr 5	Temat ćwiczenia:EMISJA SPALIN
Data wyk .ćw 22.02.99	Data oddania ćw:		Ocena:	Podpis asystenta	Podpis Kier.Zakł.

WSTĘP

Za podstawowe składniki spalin zanieczyszczające atmosferę, emitowane przez silniki spalinowe tłokowe; uważa się:

• tlenki azotu NO_x- określeniem tym obejmuje się głównie tlenek azotu wywiązujący się w komorze spalania przy wysokich temperaturach oraz dwutlenek azotu, powstający w wyniku utleniania tlenku azotu;

• tlenki siarki SO_x;

• niespalone węglowodory C_nH_m - których zidentyfikowana liczba w spalinach sięga około dwóch tysięcy;

• cząstki stałe TPM - cała materia stała lub ciekła (organiczna i nieorganiczna) zawarta w spalinach;

• tlenek węgla CO;

• aldechydy RCOHO - największe stężenia osiąga formaldehyd z grupy aldehydów nasyconych i akroleina z grupy aldehydów nienasyconych;

• dwutlenek węgla CO₂, który jako naturalny składnik atmosfery nie stanowin bezpośredniego zagrożenia dla organizmów żywych, więc nie jest traktowany jako zanieczyszczenie, ale jest przyczyną tak zwanego „efektu cieplarnianego”. Wzrastające stężenie tego składnika w atmosferze stanowi duże zagrożenie o działaniu długofalowym.

Substancje zanieczyszczające atmosferę emitowane w spalinach mają w średniej temperaturze otoczenia postać:

• gazową- tlenek i dwutlenek węgla, tlenki azotu, część węglowodorów i aldehydów, dwutlenek siarki

• ciekłą - niektóre węglowodory i aldehydy,

• stałą - sadza, związki metali i ciężkie węglowodory.

1. Reakcja spalania paliwa węglowodorowego w powietrzu może być zapisana następująco:

HC_x+ A(O₂+3,7274 N₂+0,0444 Ar+0,0014 CO₂)+ B H₂O⇒ a CO+ b CO₂+c O₂+d H₂O+e HC_x+f H₂+ g N₂+h NO+ j Ar

Równania bilansu dla składników palnych paliwa i tlenu :

Węgla(C); 1 = a+b+e

Wodoru(H); x+ 2B + 2d+xe+2f

Tlenu(O); 2A+B + 2b+2c+d+h

2. Skład 1 kg paliwa o udziałach masowych: C_p, H_p, S_p, N_p, O_p, W_p, A_p.

C_p [kg]+ H_p[kg]+ S_p[kg]+ N_p[kg]+ O_p[kg]+ W_p[kg]+ A_p[kg] = 1[kg]

3. liczby znamienne (Moliera0 określające skład paliwa:

δ= 1+

δ = 1,438436781

υ = 0,429

υ = 0

4. Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza.

Ilość powietrza lub tlenu niezbędna do spalenia zupełnego 1 kg paliwa określonego składem masowym C_p, H_p, S_p, O_p, N_p, W_p, A_p.

5. Teoretyczne kilomolowe zapotrzebowanie powietrza:

L_Tk = 0,3974 C_p + 0,1491 S_p + 1,1839 [ H_p -
] [kmol/kg_pal]

L_Tk = 0,4972772

6. Teoretyczne masowe zapotrzebowanie powietrza :

L_Tm = 11,5102 C_p + 4,31117 S_p + 34,2290 [H_p -
] [ kg/kg_pal]

L_Tm = 14,3946994

7. Teoretyczne objętościowe zapotrzebowanie powietrza :

L_Tv = 8,9075 C_p + 3,3366 S_p + 26,5362 [ H_p -
] [ Nm³/kg_pal]

L_Tv = 11,1461586

8. Współczynnik nadmiaru powietrza (tlenu) :

λ =
=

Skład powietrza reagującego z 1 kg paliwa przy spalaniu

stechiometrycznym

9. Ilość azotu N₂:

∑N₂ = 0,3103 C_p + 0,1162 S_p + 0,9245 [ H_p-
] [kmol]

∑N₂ = 0,388297

∑N₂ = 8,6934 C_p + 3,2565 S_p + 25,8374 [H_p -
] [kg]

∑N₂ = 10,8704452

∑N₂ = 6,9559 C_p + 2,6056 S_p + 20,7222 [ H_p-
] [Nm³]

∑N₂ = 8,7040746

10. Ilość tlenu O₂:

∑O₂ = 0,0832 C_p + 0,0312 S_p + 0,248 [ H_p -
] [ kmol]

∑O₂ = 0,104128

∑O₂ = 2,6640 C_p + 0,9979 S_p + 7,9364 [ H_p -
] [kg]

∑O_p = 3,3335392

∑O_p = 1,8662 C_p + 0,6990 S_p + 5,5594 [ H_p -
] [Nm³]

∑O₂ = 2,3351972

11. Ilość argonu Ar:

∑Ar = 0,0037 C_p + 0,0014 S_p + 0,0110 [ H_p -
] [kmol]

∑Ar = 4,627 10^-3

∑Ar = 0,1476 C_p + 0,0553 S_p + 0,4399 [ H_p -
] [kg]

∑Ar = 0,1847192

∑Ar =0,0828 C_p + 0,0310 S_p + 0,2468 [ H_p -
] [Nm³]

∑Ar =0,1036264

12. Ilość dwutlenku węgla CO₂:

∑CO₂ = 0,0001 C_p + 0,0003 S_p + 0,0003 [ H_p -
] [kmol]

∑CO₂ =1,254 10^-4

∑CO₂ = 0,0052 C_p +0,0020 S_p + 0,0015 [ H_p -
] [kg]

∑CO₂ =4,716 10^-3

∑CO₂ = 0,0026 C_p +0,0010 S_p + 0,0078[ H_p -
] [Nm³]

∑CO₂ = 3,2604 10^-3

Skład spalin wilgotnych otrzymanych w wyniku spalenia stechiometrycznego 1 kg paliwa

13. Ilość dwutlenku węgla CO₂:

CO₂ = 0,0835 C_p + 0,0003 S_p + 0,0003 [ H_p -
] [kmol]

CO₂ =0,0726834

CO₂ = 3,6744 C_p +0,0020 S_p + 0,0015 [ H_p -
] [kg]

CO₂ =3,19692

CO₂ = 1,8714 C_p +0,0010 S_p + 0,0078[ H_p -
] [Nm³]

CO₂ = 1,6291164

14. Ilość dwutlenku siarki SO₂:

SO₂ = 0,0312 S_p [kmol]

SO₂ = 0

15. Ilość azotu N₂ :

N₂ = 0,3103 C_p + 0,1162 S_p + 0,9245 [ H_p-
] [kmol]

N₂ = 0,388297

N₂ = 8,6934 C_p + 3,2565 S_p + 25,8374 [H_p -
] [kg]

N₂ = 10,8704452

N₂ = 6,9559 C_p + 2,6056 S_p + 20,7222 [ H_p-
] [Nm³]

N₂ = 8,7040746

16. Ilość argonu Ar :

Ar = 0,0037 C_p + 0,0014 S_p + 0,0110 [ H_p -
] [kmol]

Ar = 4,627 10^-3

Ar = 0,1476 C_p + 0,0553 S_p + 0,4399 [ H_p -
] [kg]

Ar = 0,1847192

Ar =0,0828 C_p + 0,0310 S_p + 0,2468 [ H_p -
] [Nm³]

Ar =0,1036264

17. Ilość wody H₂O :

H₂O = 0,4960 [ H_p -
] +
+
[kmol]

H₂O = 0,063488

H₂O = 0,4960 H_p + 0,0005 O_p +
[kmol]

H₂O = 0,063488

H₂O = 8,9364 [ H_p -
] + 1,1260 O_p + W_p [kg]

H₂O = 1,1438592

H₂O = 8,9364 [ H_p -
] + 1,1260 O_p + W_p [kg]

H₂O = 1,1438592

H₂O = 11,1176 [ H_p -
] + 1,4318 O_p + 1,25 W_p [Nm³]

H₂O = 1,4230528

H₂O = 11,1176 H_p + 1,25 W_p[Nm³]

H₂O = 1,4230528

Skład spalin na podstawie pomiaru

18. Objętościowy udział procentowy składników spalin:

(CO₂) + (CO) + (H₂) + ( C_x H_y) + (SO₂) + (O₂) + (NO_x) + (N₂) + (Ar) = 100

19. Korekcja emisji tlenków azotu polega na uwzględnieniu wilgotności i temperatury powietrza dolotowego. Emisja tlenków azotu jest zależna od parametrów powietrza otoczenia, stad pomierzona wartość stężenia tego składnika w spalinach powinna być skorygowana do warunków standartowych według następujących zasad:

• silniki o zapłonie samoczynnym ogólnie :

K_H =

A = 0,309
- 0,0266

B = - 0,209
- 0,00954

---