Расчет потребляемых компонентов

4.2. Расчет потребляемых компонентов

для работы окислительного нейтрализатора

Для осуществления нормальной работы системы необходимы два основных компонента , которые позволят достаточно полно входить в реакцию окисления азота:

а) определяем необходимое количество мочевины , согласно того что нормальная горючая смесь 1 : 15 на 1 кг топлива необходимо 15 кг воздуха. Так как в воздухе 71,2% азота может найти количество азота поступающего в цилиндр при сжигании 1 кг топлива.

M_a= (m_в * m_a^|)/100, кг (4.1)

где M_a – масса азота, кг ;

m_a^| - массовая доля азота в 1 кг воздуха ;

m_в – масса воздуха, кг ;

М_а =(15 * 71,2)/100= 10,62 кг.

Определяем количество оксидов азота поступающего в выпускную систему. Среди оксидов азота наибольшую часть занимают NO и NO₂ процент содержания их около 93% . Зная что двигатель КамАЗ – 740 по удельному расходу топлива составляет 156г/кВт*ч , определяем количество кВт*ч , полученных при сжигании 1 кг топлива : В_е^|= (m_T * E)/m_e , кВт*ч (4.2) где m_T – масса топлива, г ;

Е – энергия мощности кВт*ч ;

m_e – удельная масса топлива, г ;

В_е^|=1000*1/156=5,1 кВт*ч Согласно анализу выбросов оксидов азота двигателя КамАЗ – 740 узнаем , что выделяется суммарное количество оксидов азота NO_х при сжигании 156г топлива равное 16 г/кВт*ч. Определим количество оксида азота при сжигании 1кг топлива : m_a = в_е^| * m_y , г (4.3) где

m_y – удельная масса NO_x на кВт*ч ;

m_a^| = 16 *5,1 = 81,6 г

Отсюда , согласно химическим реакциям , для расщепления 100гр NO_x необходимо 4,09г мочевины , т.к. при сжигании 1кг топлива получаем 81,6г NO_x ; то используя пропорцию получим необходимое количество мочевины для выполнения реакции с NO_x при сжигании 1кг топлива

m_M = (m_M^|* m_a^|)/100, кг (4.4)

где

m_M – масса мочевины ;

m_M^| - масса мочевины необходимая для реакции со 100 гр NO_x

m_M = (4,09 *81,6)/100= 3,5г = 0,035кг

б) определяем необходимое количество воздуха на 1кг топлива.

Для качественного распыления мочевины требуется соблюдать пропорцию 1:(23…27) отсюда получим уравнение

m_в = m_m*m_в^| , кг (4.5)

где

m_в – количество воздуха , необходимое для распыления 1кг мочевины.

m_в = 0,035 *25 = 8,75кг. 4.3. Технологические расчеты
4.3.1. Расчет топливного насоса .

Рабочее давление топливного насоса Р _б.р= 0,3 Мпа , т.к насос способен повышать давление на 0,05 – 0,12 Мпа , то принимаем 3^х ступенчатый насос .

Секундный расход топлива :

U_б = Be /(3,6рт); см³/с (4.6)

где р_т = 0,76 г/см³

U_б = 24,5 /(3,6*0,76) = 8,9 см³/с

Расчетная производительность насоса :

U_б.р = U_б/ ; см³/с (4.7) где  =0,82 – коэффициент подачи насоса

U_б.р = 8,9/0,82 = 10,1см³/с

Радиус входного отверстия крыльчатки :

r₁= U_б.р/(*С₁)+r₀² ; м (4.8)

где С₁ = 1 – скорость дизельного топлива на входе в насос , м/с

r₀ = 0,005 – радиус ступицы крыльчатки , м.

r₁ = 10,1* 10^-6 /(*0,1)+0,005² = 7,5 * 10^-3м

Окружная скорость потока дизельного топлива на выходе из колеса :

U₂ = 1+ tg _ctg P_б /(p +_h) ; м/с (4.9)

где угол ^; а угол ₂=45⁰

_h=0,65- КПД насоса

U₂= 1+tg 10⁰*ctg 45⁰ = 0.1*10⁶/(760*0.65) =15.4 м/с

Радиус крыльчатки колеса на выходе

r₂ = 30U₂/n; м (4.11)

где n – частота вращения крыльчатки

r₂ = (30 * 15.4)/(6000) = 0.0245 м

Окружная скорость входного потока :

U₁ = U₂r₁/r₂ ; м/с (4.12)

U₁ = 15,4 * 0,0075 /0,0245 = 4,7м/с

Угол между скоростями С₁ и U₁ принимается _^; при этом tg_C₁/U₁ , tg _/4,7 = 0,0914 , ^^

Ширина лопатки на входе :

в₁ = U_б.р /(( 2r₁ – z_/sin_) * C₁)(4.13)

где z = 4- число лопаток на крыльчатке насоса ,

_0,001 – толщина лопаток у входа , м.

в₁ = (10,1 *10^-6)/( 2 * 0,075 – 4,0 * 0,001/sin5⁰13^| )

Радиальная скорость потока на выходе из колеса :

С _r= (P_б * tg _/ (P_Т * _h * U₂) ; м/с (4.14)

С_r =(0,1 * 10⁶ *tg10⁰)/(760 * 0,65 *15,4)= 2,3 м/с

Ширина лопасти на выходе :

В₂ = U_б.р /((2r₂ – z_/sin _C₁ ); м (4.15)

B₂= (10,1*10^-6)/(( 2 0,0245 – 4 * 0,001 /sin45⁰) * 2,3) = 0,0038м

Мощность потребляемая насосом :

N_б.н= (U_б.р * Р_)/(1000 * _м); кВт (4.16)

N _б.н = ((10,1*10^-6)*(0,3*10^-6))/1000*0,82 = 0,0037 кВт