ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА В СИСТЕМАХ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЕЙ

Рассмотрено течение отработавших газов, содержащих дисперсные частицы («дизельную сажу»), через пористые керамические структуры складчатого типа. Показано, что общее газодинамическое сопротивление фильтрующего элемента определяется тремя составляющими: сопротивлением входных и выходных каналов, сопротивлением пористой стенки и сопротивлением слоя дисперсных частиц, формируемого на стенке. Предложены упрощённые механизмы газодинамических потерь, математические модели и методы их инженерного расчёта, выбраны основные критерии для использования аналитических выражений и проведён цикл испытаний, подтвердивших справедливость предложенных подходов для расчёта основных параметров фильтрующего блока - его объёма, размеров каналов, поверхности, структуры фильтрующего материала и свойств отработавших газов. Установлено, что наибольшее сопротивление, в основном определяющее периодичность и режим регенерации фильтра, создаёт слой дисперсных частиц. Вторым по значимости является сопротивление пористой стенки, сквозные каналы которой определяются пористостью фильтрующего материала. Наиболее совершенными, с позиции газодинамики, а следовательно, и обладающими минимальным сопротивлением, являются входные и выходные каналы фильтрующего блока. Такое ранжирование является сугубо условным, характеризует лишь основные факторы, оказывающие влияние на величину сопротивления потоку отработавших газов, и может быть полезным при поиске средств и путей сокращения газодинамического сопротивления при выборе структуры систем нейтрализации и общей компоновки выпускной системы двигателя внутреннего сгорания. Экспериментальная проверка показала, что относительная погрешность определения газодинамического сопротивления не превышает 20-25%, что даёт основание рекомендовать предложенную модель и методы расчёта в качестве инструмента проектирования одного из основных элементов современных систем нейтрализации дизелей - фильтровального блока.

дизель, отработавшие газы, выпускная система, дисперсные частицы, сажевый фильтр, газодинамическое сопротивление

1. Панчишный В.И. Дизельные фильтры и фильтры-нейтрализаторы отработавших газов // Автомобильная промышленность. - 2008. - № 12. - С. 15-17.

2. Каменев В.Ф., Демидов А.А., Щеглов П.А. Перспективы улучшения токсических показателей дизельных двигателей автотранспортных средств массой более 3,5 т // Труды НАМИ. - 2014. - № 256. - С. 5-24.

3. Панчишный В.И. Расчёт сопротивления каталитического блока // Труды НАМИ. - 2013. - № 252. - С. 125-133.

4. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М., Л.: Госэнергоиздат, 1960. - С. 59-64, 120, 124.

5. Куршин А.П. Закономерности изменения проницаемости пористых сред при фильтрационных течениях // Учёные записки ЦАГИ. - 2008. - Том XXXIX. -№ 1-2. - С. 125-135.

6. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. - Л.: Химия, 1979. - С. 35.

7. Белоглазое И.Н., Голубев В.О. Основы расчёта фильтрационных процессов. - М.: «Руда и Металлы», 2002. - С. 69-71.

8. Хванг С.Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения: Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - С. 42.

9. Расчёты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник под ред. Судакова Е.Н. - М.: Химия, 1979. - С. 44.

10. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - С. 298-306.

11. Звонов В.А., Корнилов Г.С., Козлов А.В., Симонова Е.А. Оценка и контроль выбросов дисперсных частиц с отработавшими газами дизелей. - М.: Изд-во Прима-Пресс-М, 2005. - С. 45-55.

12. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики: Том 1. - М.: ГИФМЛ, 1962. - С. 201.