Принцип работы двигателя внутреннего сгорания на водороде. - презентация

1 Принцип работы двигателя внутреннего сгорания на водороде

2 Экологические чистые автомобили Об экологически чистых автомобилях заговорили еще в семидесятых годах XX века. Но тернистый путь от идеи к реальному прототипу начался гораздо позже и продолжается до сих пор.

3 Работа двигателя внутреннего сгорания на водороде На автомобиле находятся баллоны с водородом и кислородом. В специальном электрохимическом генераторе между водородом и кислородом происходит химическая реакция при температуре около 100 С, в результате чего производится электричество, а в качестве «выхлопа» образуется вода. Вот основной принцип энергоустановки. Водород, определяющий пробег автомобиля, находится под давлением 290 атмосфер, и машина может пройти 250 километров.

4 Химическая работа Самым перспективным считается способ, при котором сырьем служит метанол, или, по старой российской классификации, метиловый спирт «младший братец» известного всем этилового. Родственничек-то, правда, с характером ядовит, но вообще-то он применяется довольно широко даже входит в состав большинства автомобильных жидкостей для мытья стекол. Итак, бак автомобиля по сути, вполне обычный наполняют легкой жидкостью с резким спиртовым запахом. Отсюда она попадает в реактор(не пугайтесь, неядерный, а химический), испаряется и в присутствии катали­ затора реагирует с водяным паром, выделяя водород и двуокись углерода. Топливо получено, осталось его использовать. Самым перспективным считается способ, при котором сырьем служит метанол, или, по старой российской классификации, метиловый спирт «младший братец» известного всем этилового. Родственничек-то, правда, с характером ядовит, но вообще-то он применяется довольно широко даже входит в состав большинства автомобильных жидкостей для мытья стекол. Итак, бак автомобиля по сути, вполне обычный наполняют легкой жидкостью с резким спиртовым запахом. Отсюда она попадает в реактор(не пугайтесь, неядерный, а химический), испаряется и в присутствии катали­ затора реагирует с водяным паром, выделяя водород и двуокись углерода. Топливо получено, осталось его использовать.

5 Другая реакция получение двигателя внутреннего сгорания на водороде Кстати, можно провести реакцию другим способом, тогда вторым из продуктов окажется не СО 2, а СО (тот самый, с которым борются экологи); смесь последнего с водородом получила название синтез газ. Поскольку Н г и СО горючи, их можно вместе непосредственно сжигать в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.

6 История – В 1841 г. в Англии был выдан патент на двигатель, работающий на смеси водорода с кислородом. В 1852 г. в Мюнхене (Германия) был построен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором смесь водорода с воздухом сжималась насосом до 2…8 бар и воспламенялась электрической искрой. В 1928 г. двигатели внутреннего сгорания компании «Цеппелин», работающие на Н2, использовались для дирижаблей. В 1923 г. Г.Р. Рикардо проводил исследование влияния состава смеси водород-воздух на детонацию двигателя, работающего на Н2.

7 История создания в СССР В СССР в предвоенные годы В.И. Сороко-Новицким, Ф.Б. Перельманом, Е.К. Корси и др. исследователями испытывались ДВС, работающие на водороде и с его добавлением. В послевоенные годы в АН СССР в лаборатории академика Е.А. Чудакова был испытан одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия при работе на водороде. В 1968 г. в институте механики АН СССР проведена конвертация автомобиля на водород при работе на частичных нагрузках. СССР организована рабочая группа по водородной энергетике во главе с академиком И.А. Стыриковичем В СССР в предвоенные годы В.И. Сороко-Новицким, Ф.Б. Перельманом, Е.К. Корси и др. исследователями испытывались ДВС, работающие на водороде и с его добавлением. В послевоенные годы в АН СССР в лаборатории академика Е.А. Чудакова был испытан одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия при работе на водороде. В 1968 г. в институте механики АН СССР проведена конвертация автомобиля на водород при работе на частичных нагрузках. СССР организована рабочая группа по водородной энергетике во главе с академиком И.А. Стыриковичем

8 История создания в США С начала 70-х годов в США проводятся комплексные научно-исследовательские работы по использованию водорода для тепловых двигателей и прежде всего для автомобильных. У нас в стране на водородную энергетику также обратили повышенное внимание в начале 70-х годов. Так в марте 1975 г. в Минске состоялось первое в СССР совещание по проблемам водородной энергетики. В мае 1975 г. при отделении физико-технических проблем энергетики АН. Первые Всемирные конференции по водородной энергетике состоялись: 1976 г. – в Майами-Бич (США), 1978 г. – в Цюрихе (Швейцария), 1980 г. – в Токио (Япония) и 1982 г. – в СССР [3]. Топливный кризис 70-х годов заставил многие янавтомобильные компании по новому взглуть на альтернативные виды топлива. С начала 70-х годов в США проводятся комплексные научно-исследовательские работы по использованию водорода для тепловых двигателей и прежде всего для автомобильных. У нас в стране на водородную энергетику также обратили повышенное внимание в начале 70-х годов. Так в марте 1975 г. в Минске состоялось первое в СССР совещание по проблемам водородной энергетики. В мае 1975 г. при отделении физико-технических проблем энергетики АН. Первые Всемирные конференции по водородной энергетике состоялись: 1976 г. – в Майами-Бич (США), 1978 г. – в Цюрихе (Швейцария), 1980 г. – в Токио (Япония) и 1982 г. – в СССР [3]. Топливный кризис 70-х годов заставил многие янавтомобильные компании по новому взглуть на альтернативные виды топлива.

9 Сравнение водорода с другими топливами высокая скорость сгорания, для стехиометрической водородо-воздушной смеси она в 4 раза больше, чем для бензовоздушной, что обеспечивает лучшую полноту сгорания водорода и определяет более высокий термический КПД (в среднем на 20…25 %) ; высокая теплота сгорания (28620 ккал/кг); хорошая воспламеняемость водородовоздушной смеси в широком диапазоне температур, что обеспечивает хорошие пусковые свойства двигателя при любых температурах атмосферного воздуха; высокая антидетонационная стойкость, допускающая работу при степени сжатия до 14,0 ;

10 Перспективные направления разработок водородных двигателей Двигатель распределенного впрыска (Оклахомский университет, США; фирма BMW, Германия и др.). Это переоборудованный обычный двигатель, мощность которого при переходе на водород несколько повысилась. По мнению некоторых авторов, общественный транспорт уже сегодня мог бы перейти на жидкий водород. Для промышленно развитых стран это уже не техническая, а организационная проблема Двигатель распределенного впрыска (Оклахомский университет, США; фирма BMW, Германия и др.). Это переоборудованный обычный двигатель, мощность которого при переходе на водород несколько повысилась. По мнению некоторых авторов, общественный транспорт уже сегодня мог бы перейти на жидкий водород. Для промышленно развитых стран это уже не техническая, а организационная проблема В Детройте представитель Toyota Коеи Сага на вопрос репортеров о том, когда ДВС, наконец, выйдет из игры, простодушно ответил: «Никогда! Когда кончится нефть, человечество будет заправлять его водородом.

11 Уступают по весу и габаритам Н есмотря на активное развитие водородных систем питания двигателя, они еще уступают по весу и габаритам бензиновой и дизельной системам. Поэтому одним из направлений разработок является двигатель, работающий на бензине с присадкой водорода. При этом могут быть использованы существующие баллоны или водород можно получать непосредственно на автомобиле путем термокаталитической переработки части расходуемого бензина.

12 Основные конструктивные изменения бензинового двигателя предотвращение возможности преждевременного воспламенения, обратных вспышек, детонации, учитывая большую скорость распространения пламени водородовоздушной смеси; увеличение рабочего объема цилиндров (для получения той же мощности); изменение системы питания, уменьшение аэродинамического сопротивления с учетом возможности увеличения коэффициента избытка воздуха при работе на водороде; изменение (уменьшение) угла опережения зажигания с учетом полного сгорания смеси в верхней мертвой точке; осуществление мер по предотвращению образования окислов азота в отработавших газах при использовании атмосферного воздуха в качестве окислителя и другие меры

13 Вопрос 1 Что образуется в качестве «выхлопа» в водородных двигателях? 1)вода 2)водород 3)кислород 4) СО 2 Что образуется в качестве «выхлопа» в водородных двигателях? 1)вода 2)водород 3)кислород 4) СО 2

14 Вопрос 2 На какой пробег рассчитан нынешний прототип автомобиля на водо­ родном топливе? 1) 150 км 2) 350 км 3) 250 км 4) 100 км На какой пробег рассчитан нынешний прототип автомобиля на водо­ родном топливе? 1) 150 км 2) 350 км 3) 250 км 4) 100 км

15 Вопрос 3 Какое перспективное топливо можно использовать в двигателях, кроме водорода и кислорода? 1) воду 2) метанол 3) СО 2 4) водяной пар Какое перспективное топливо можно использовать в двигателях, кроме водорода и кислорода? 1) воду 2) метанол 3) СО 2 4) водяной пар

16 источники on=51&article=85 vnutrennego-sgoraniya-na-vodorode on=51&article=85 vnutrennego-sgoraniya-na-vodorode Студент 21 группы Фазуллин Рустам Радифович руководитель: Сабитова Файруза Рифовна преподаватель физики ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж» Студент 21 группы Фазуллин Рустам Радифович руководитель: Сабитова Файруза Рифовна преподаватель физики ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж»