РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРОДА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО ТОПЛИВА

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРОДА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО ТОПЛИВА

Насиров Илхам Закирович

канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, Андижанский машиностроительный институт,

Узбекистан, г. Андижан

Рахмонов Хуршибдек  Нурмухаммад угли

 докторант Андижанского машиностроительного института,

Узбекистан, г. Андижан

Аббасов Саидолимхон Жалолиддин угли

докторант Андижанского машиностроительного института,

Узбекистан, г. Андижан

9 апреля 2021 года Президент Шавкат Мирзиёев подписал указ о развитии водородной энергетики. Он призвал к расширению использования возобновляемых источников энергии для укрепления энергетической безопасности страны и созданию необходимых условий для устойчивого развития водородной энергетики, в том числе укреплению научного потенциала этой отрасли [1].

Возможность использования любого топлива для работы в двигателях внутреннего сгорания определяется, прежде всего, сочетанием его физико-химических свойств. Использование водорода в качестве моторного топлива имеет ряд особенностей, позволяющих по-новому организовать рабочий процесс. Например, улучшение работы искровых двигателей, повышение их КПД, радикальное снижение расхода топлива и токсичности выхлопных газов [2].

Из всех используемых видов топлива водород обладает наибольшей энергоемкостью. Низкая теплоемкость при его сгорании почти в три раза превышает величину высокой теплоемкости при сгорании обычных углеводородных топлив. Однако при использовании топлива в двигателях внутреннего сгорания решающим фактором является не теплота сгорания топлива, а теплота сгорания топливно-воздушной смеси. Из-за малой плотности водорода его объемная доля в стехиометрической смеси с воздухом составляет 29,6%, а объемная доля бензина в той же смеси всего 1,75%. Поэтому теплотворная способность единицы объема стехиометрической водородо-воздушной смеси на 15 % меньше теплотворной способности стехиометрической бензино-воздушной смеси, что приводит к уменьшению литровой мощности двигателя при переводе на водород [3].

На организацию работы двигателя и его экономичность большое влияние оказывают такие характеристики, как пределы воспламенительной концентрации топливно-воздушной смеси, минимальная энергия сгорания, температура воспламенения смеси, скорость распространения фронта огня и ширина зоны тушения пламени.

Анализы показывают, что водород имеет ряд преимуществ перед углеводородными топливами при использовании в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания благодаря своим физико-химическим свойствам, но имеет и ряд недостатков.

Преимущества водорода как топлива для двигателей внутреннего сгорания:

• Отсутствие зависимости от ископаемого топлива;

• чистота выхлопных газов (единственная проблема– наличие оксида азота в выхлопных газах);

• Нетоксичность;

• Высокая скорость диффузии;

• Низкая энергия воспламенения при смешивании с воздухом;

• Возможность качественного управления мощностью двигателей;

• Высокий КПД при нагрузках двигателя;

• Легкий запуск двигателя при низких температурах;

• Возможность перевода двигателя внутреннего сгорания на водород;

• Возможность увеличения оборотов двигателя;

• Возможность перехода на коротко поршневые двигатели;

• Минимальное загрязнение моторного масла и, как следствие, меньший износ трущихся частей двигателя [3].

Недостатки водорода как топлива для двигателей внутреннего сгорания:

• Низкая плотность создает проблему компактного хранения;

• Опасность свойств газа- бесцветность, отсутствие запаха;

• Низкая объемная теплота сгорания стехиометрической смеси с воздухом;

• избыточное выделение оксидов азота в режимах, близких к максимальной мощности;

• Обратное пламя, раннее сгорание и твердое сгорание.

В последнее десятилетие изучение работы двигателей внутреннего сгорания, использующих в качестве топлива водород, возродилось в связи с обострившимися проблемами охраны окружающей среды и экономии жидкого природного топлива. На сегодняшний день в Узбекистане и ряде развитых стран проводится большой объем работ в этом направлении. В частности, результаты испытаний, проведенных в Андижанском институте машиностроения (таблица), показывают, что двигатель опытного автомобиля «Дамас» при работе на обычной бензино-воздушной смеси мощность двигателя составила 21,4 кВт, расход топлива– 6,54 л/ч. При работе на водородо-воздушной смеси вместо обычной смеси мощность двигателя снижалась до 18,7 кВт и расход бензина отсутствовал, а вместо него расход водорода составлял 11,25 л/ч. В следующем варианте при работе двигателя на смеси бензин-воздух + водород мощность двигателя возросла до 25,6 кВт, расход топлива составил 4,82 л/ч, а расход водорода 6,26 л/ч. Основной причиной увеличения мощности двигателя и снижения расхода топлива стало добавление водорода в обычную бензино-воздушную смесь [4-6].

Таблица 1.

Характеристики двигателя в лабораторных испытаниях

Таким образом, добавление водорода в обычную бензино-воздушную смесь двигателя автомобиля увеличило мощность двигателя на 19,6 %, уменьшило расход топлива на 35,7 %, уменьшило количество СO в отработавших газах в 2,26 раза и количество CN на 4,21 раза. Поэтому для дальнейших исследований из видов топливной смеси мы выбрали вариант 3, т.е. вариант добавления водорода в обычную бензино-воздушную смесь, и приняли его для дальнейших исследований.

Список литературы:

1. Мирзиёев Ш.М. “Қайта тикланувчи энергия манбаларини кўпайтириш ва соҳани ривожлантириш” масалалари//Халқ сўзи  эшитилди 2021 йил 23 ноябрь, Тошкент-2021, 1,3 б.
2. Насиров, И. З., Уринов, Д. Ў., & Рахмонов, Х. Н. (2021). Плазмали электролизерни синаш. In INNOVATION IN THE MODERN EDUCATION SYSTEM: a collection scientific works of the International scientific conference (25th March, 2021)–Washington, USA:" CESS (pp. 323-327).
3. Nasirov, I. Z., & Urinov, D. O. (2021). The texchnology of obtaining environmentally clean fuel for vehicles. Scientific and technical journal of NamIET (Наманган муҳандислик технология институти илмий-техника журнали), Наманган: НамМТИ, 188-193.
4. Насиров И.З., Рахмонов Х.Н., Аббосов С.Ж. Результаты испытания электролизера// U55  Universum: технические науки: научный журнал. – № 6(87). Часть 2. М. Изд. «МЦНО»,  2021.–  108 с. 34.http://7universum.com/ru/tech/archive/category/687.  DOI: 10.32743/UniTech.2021.68.7-2. с. 31-33.
5. Насиров, И. З., & Тешабоев, У. М. (2022). Высокоэффективный реактор с электролизёром для двигателя внутреннего сгорания. Просвещение и познание, (1 (8)), 24-32. doi.org/10.24412/2782-2613-2022-18-24-32.
6. Насиров И.З, Уринов Д.Ў., Абдуллаев Я.Б.  Одатий углеводород ёнилғиларига водород ёнилғисини қўшимча ёнилғи сифатида ишлатиш//Andijon mashinasozlik instituti tashkil topganligining  10 yilligi  va O’zbekiston avtomobil sanoati tashkil topganligining 25 yilligi munosabati bilan o’tkazilgan “O’zbekiston va avtomobil sanoati: fan, ta’lim va ishlab chiqarish integratsiyasi” mavzusidagi xalqaro ilmiy-amaliy anjumanning materiallari. III va IV- sho’balar, Андижон: АндМИ- 2021, 15-17 б.