S tefan P O S T R Z E D N IK , Z bigniew Ż M U D K A
CHARAKTERYSTYKA EM ISJI SU BSTA NCJI SZKODLIWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH
S tr e sz c z e n ie .
Do oceny poziom u i ja k o ś c i substancji szkodliw ych em itow anych przez s iln ik i spalinow e zdefiniow ano względne w s k a ź n ik i e m is ji substancji toksycznych, za w a rtych w spalinach ty c h siln ikó w . W s k a ź n ik i te u w zg lę d n ia ją p a ra m e try eksploatacyjne s iln ik ó w , przez co p e łn ie j (niż same u d z ia ły molowe) u jm u ją isto tę zagadnienia em isji substa n cji toksycznych. D latego też proponuje się stosowanie tych w ska źn ikó w do oceny p ra cy s iln ik ó w w aspekcie ekologicznym. D la ilu s tra c ji przedstaw iono w ażniejsze w s k a ź n ik i e m isji tle n k u węgla, węglowodorów oraz tle n k ó w azotu, wyznaczone d la całego pola pracy s iln i
k a wysokoprężnego SW400, a także d la s iln ik a z zapłonem iskro w ym 126A1.076/E.
Przytoczone re z u lta ty p o tw ie rd za ją celowość stosowania i p ra ktycz
ną przydatność zd efiniow a nych w skaźników .
CHARACTERISTIC OF TOXIC SU BST A N C ES EM ISSIO N INTERNAL COM BUSTION EN G IN ES
Sum m ary.
F o r th e e v a lu a tio n o f th e in te rn a l com bustion engines w ith regard to th e content o f to xic substances in th e exhaust gas, the re la tiv e em ission indices o f to xic substances are defined. A general a p p lica tio n o f these indices fo r engine e v a lu a tio n on th e basis o f toxic substances e m itte d , is proposed. The defined re la tiv e indices depend on the o p e ra tin g factors, and by th a t e xp la in th e basis o f th e problem of toxic substances em ission. F o r ilu s tra tio n , selected em ission indices (for carbon m onoxide CO, hydrocarbons H C and n itro g e n oxides N O x) of Diesel engine SW400 and s p a rk ig n itio n engine 126A1.076/E, are given.The m entioned re su lts confirm ed th e purpose o f a p plicatio n and the p ra c tic a l s u ita b ility o f th e defined indices.
CHARAKTERISTIK D E R SCHA DSTO FFEM ISSIO N VON VERBRENNUNG SM OTOREN
Z u sa m m en fa ssu n g .
Im B e itra g sind re la tiv e K ennw erte zur C h a ra k te ris ie ru n g der Schadstoffem ission im Abgas vom V erbrenn ungsm oto r d e fin ie rt u n d z u r A n w e n d u n g angebracht worden. D er an die U m gebung geleitete M assenstrom von Schadstoffen is t sowohl zum M assenstrom vom v e rb ra u ch te n B re n n sto ff, als auch z u r effektiven M o to rle is tu n g einbezogen w orden. So d e fin ie rte K e n n ziffe r b erücksichtige n die b e trie b lich e n P aram eter von V erbren
nungsm otoren, w odurch die Tatsache der Schadstoffem ission in größerem U m fang, als n u r die m olare Abgaszusam mensetzung, ein
gefasst w ird . Es w ird vorgeschlagen, die in der A rb e it d e fin ie rte n ch a ra kte ristisch e n K en n w e rte zu r (a u f die Ökologie bezüglich) B eur
te ilu n g von V erbrennu ngsm otoren zu anwenden. D ie ökologischen Ken
n w e rte der Schadstoffem ission w u rd e n fü r die Kohlenm onoxid, S tick
stoffoxide, u n d K ohlenw asserstoffe u n te rs u c h t, fü r den Dieselm otor SW400 u n d einen O tto m o to r 126A1.076 b e stim m t, und im B e itra g d argestellt.
Die e rla n g te n Ergebnisse bestätigen die p ra ktisch e B ra u ch b a rke it der d e fin ie rte n P a ra m e te r u n d die A nw endungszw eckm äßigkeit von denen.
1. W P R O W A D ZE N IE
Znajomość skła d u sp a lin s iln ik a u m o ż liw ia m. in . badanie w a ru n kó w spa
la n ia , analizę w zajem nych k o re la c ji m iędzy substancjam i z a w a rty m i w sp a li
nach, ja k rów nież w yznaczanie w ie lko ści charakteryzują cych procesy zacho
dzące w s iln ik u , a k tó ry c h bezpośredni p o m ia r je s t tru d n y lu b niem ożliw y.
S kład s p a lin może być także w y k o rz y s ty w a n y do celów diagnostycznych.
S zko d liw y w p ły w pojazdów samochodowych na środowisko je s t określany poprzez badania testowe [1]. Zakres dokonyw anych pom iarów obejmuje okre
ślenie ilości substancji toksycznych em itow anych do otoczenia podczas testu.
W y n ik i badań zależą głów nie od:
- c h a ra k te ry s ty k toksyczności s iln ik a spalinowego, - procedury realizacyjnej testu,
- ty p u oraz sposobu przenoszenia mocy pojazdu.
O biektem zainteresow ania, p rzedstaw ion ym w ty m a rty k u le je s t pierw szy z przytoczonych powyżej w a ru n kó w . N a to m ia s t podstaw ow ym celem realizo
w anych badań je s t opracowanie ogólnego, m atem atycznego modelu, k tó ry u m o ż liw ia łb y prognozowanie w ielkości e m isji substancji toksycznych, w za
leżności od w a ru n k ó w ru ch u pojazdu [4], [6], W yznaczanie c h a ra k te ry s ty k i e m isji substancji szkodliw ych b y ły b y elem entam i bezpośrednio w yko rzy
sty w a n y m i w modelu.
2. W Z G L Ę D N E W S K A Ź N IK I E M IS J I S U B S T A N C JI TO K S Y C ZN Y C H
2.1. P o d sta w o w e z a le ż n o ś c i d e fin ic y jn e
Do oceny pracy s iln ik ó w spalinow ych pod względem w ielkości e m isji sub
sta n cji toksycznych w spalinach proponuje się w y ko rzysta n ie względnych w ska źn ikó w e m isji [3], zdefiniow anych:
— względem s tru m ie n ia m p zużywanego p a liw a :
tK S ,l r i i .
p,i ~~ m p ’ [(pp’i ] _ k g p a l. Q ) lub
- »ńtksj r - , k g i .
CPp-i ~ m p ’ p> ~ k g pal. (2)
- w odniesie niu do osiąganej mocy e fektyw nej N e s iln ik a :
lu b
¿tks,i r . k m o l i
(pe4" N P ’ [(pe-i] ~ k J }
- m tks,i ! k m o l i ,,,,
r p. J — (4)
gdzie:
n tks i, km ol/s; m tks i, kg/s — s tru m ie ń m a te rii i-te g o s k ła d n ik a toksycznego (np.: CO, N O x, H C , SOy, sadza).
W s k a ź n ik cpe posiada ograniczony zakres stosowalności, gdyż je s t m niej p rz y d a tn y do oceny p ra cy s iln ik a szczególnie na biegu ja ło w y m i w obszarze n is k ic h obciążeń, bow iem p rz y N e -» 0 p rz y jm u je zawsze w artości cpe oo, niezależnie od samego poziom u e m is ji su b sta n cji szkodliw ych.
W s k a ź n ik cpp może być w y k o rz y s ty w a n y w całym obszarze pola pracy s iln i
ka. W artość chwilowego s tru m ie n ia m p zużywanego p a liw a w y n ik a z a k tu a l
nego zapotrzebow ania m ocy e fe ktyw n e j N e oraz osiąganej sprawności efe
k ty w n e j s iln ik a r|e.
Korzystając z d e fin ic ji spraw ności e fektyw nej s iln ik a
N e
gdzie: W j, k J /k g - w artość opałowa p a liw a ,
m ożna podać zw iązek pom iędzy o m a w ia n ym i w s k a ź n ik a m i w form ie:
9p,i
<6) lu b
9e, i— m p<Pp,i C7)
M ając wyznaczone w s k a ź n ik i e m isji dla poszczególnych substancji szkodli
w ych określić można następnie odpowiednie, ogólne w s k a ź n ik i toksyczności:
k
= X w i <Pp,i (8)
i = 1 k
= S Wi ‘Pe.i O)
i= 1
W ykorzystać należy w ty m celu u k ła d w spółczynników w,, np. [8]:
Substancja toksyczna W ;
benzopiren 6253,4
czteroetylek ołowiu 625,3
dwutlenek siarki 1,0
sadza 8,1
tlenek azotu 2 , 9
tlenek węgla 0,5
węglowodory aromatyczne 1,5
w yrażających ekw iw alentność szkodliw ości odpow iednich skła d n ikó w wzglę
dem otoczenia, odniesioną do toksyczności d w u tle n k u s ia rk i S 0 2.
In n y m sposobem lepszego ch a ra kte ryzo w a n ia s p a lin pod względem em isji substancji toksycznych, odzw ierciedlającym rów nież doskonałość procesu spa
la n ia w s iln ika ch , je s t w yznaczanie oraz posługiw anie się skorygowanym składem s p a lin [2].
2.2. A lgorytm w y z n a c z a n ia w sk a ź n ik ó w em isji
S tru m ie n ie m a te rii s k ła d n ik ó w toksycznych wynoszą:¿tks,i = nss [tksli (10)
m tk s ,i = ńss [tks]i Mi (11)
gdzie:
ń ss, km ol/s - m olow y s tru m ie ń s p a lin suchych,
[tks]j - u d z ia ł m olow y i—tego s k ła d n ik a szkodliwego ([CO], [NOx], [H C ], [SOy], ...) w spalinach suchych,
M i; k g /k m o l — masa cząsteczkowa i-te g o s k ła d n ika . Ze w zorów (2) i (11) o trzym u je się:
Jednostkow ą ilość sp a lin suchych n ss najdogodniej można wyznaczyć na podstaw ie ró w n a ń bilansow ych p ie rw ia s tk ó w uczestniczących w procesie spa
la n ia . W yko rzystu je się w ty m celu inform acje o elem entarn ym składzie p a liw a oraz m ie rzo n y skład sp a lin suchych [1], [5],
3. W Y N IK I B A D A Ń E M IS J I S U B S T A N C JI T O K S Y C Z N Y C H
3.1. W sk aźn ik i em isji d la siln ik a w y so k o p r ę ż n e g o
Przeprowadzono badanie k s z ta łto w a n ia się molowego u d z ia łu tle n k u węgla CO, węglowodorów H C i tle n k ó w azotu N O x w spalinach oraz w zględnych w ska źn ikó w e m is ji ty c h substancji, w całym obszarze pracy s iln ik a wysoko
prężnego SW400. W yznaczono je z zależności:
- dla tle n k u węgla:
<PP,i = ^ [ tk s l i M ;
m n
Lp
(12)Ponieważ:
n.
[ n j —
k m o l k g pal. (13)
oznacza je d n o stko w ą ilość sp a lin suchych, dlatego ostatecznie:
(Pp.i n ss [tks] i M j (14)
oraz
(15)
<Pp.CO = n ss [CO] (16)
13 ”
<Pe,co = n ss [CO] (17)
- dla węglowodorów:
9p,HC - n ss [HC]
m „
d la tle n k ó w azotu:
9e,HC = n ss [HC]
9p.NO, = n ss [ N O J
(1 8 )
(1 9 )
(2 0)
(21)
Nf
Rys. 1. Udział molowy tlenku węgla [CO] w spalinach silnika wysokoprężnego SW400 Fig. 1. Molar fraction of carbon monoxide [CO] in the exhaust gas of the Diesel engine
SW400
A n a liz a pracy s iln ik a pod względem e m is ji tle n k u węgla, węglowodorów i tle n k ó w azotu w ykazuje, że b ra n ie pod uwagę ty lk o m olow ych udziałów [CO], [HC] i [N O J w spalinach je s t niew ystarczające. B ardziej m ia ro d a jn ym i w ie lko ścia m i są om aw iane w s k a ź n ik i względne.
U d z ia ł m olow y tle n k u w ęgla [CO] w s palinach (rys. 1) w ykazuje szczególnie n ie ko rzystn e w a rto ści p rz y dużych obciążeniach i wyższych prędkościach ob
rotow ych, podczas gdy d la n is k ic h obciążeń zaw artość [CO] je s t niższa.
R ozpatrując w s k a ź n ik (pp co (rys. 2) o trz y m u je się jakościow o in n y obraz, tzn. szczególnie niedobre w a ru n k i w y stę p u ją w obszarach n is k ic h obciążeń, p rz y n is k ic h i średnich prędkościach obrotowych. P rz y w ysokich obciążeniach w s k a ź n ik te n n ie osiąga zbyt dużych w artości. N a jb a rd z ie j korzystne w a ru n k i pra cy badanego s iln ik a , ze w zględu na w s k a ź n ik <pP;co> w ystępują w obszarze średnich mocy, w całym zakresie prędkości obrotowej.
Rys. 2. Względny wskaźnik emisji tlenku węgla; silnik wysokoprężny SW400
Fig. 2. Relative index of emission of carbon monoxide, Diesel engine SW400
C h a ra k te r przebiegu w sk a ź n ik a (peCo e m isji tle n k u w ęgla w odniesieniu do mocy efektyw nej (rys. 3) je s t podobny do przebiegu w ska źn ika (pPjco- W tym p rzyp a d ku o n ie ko rzystn e j sytu a cji w zakresie m a łych mocy decyduje je d n a k pew ien fo rm a liz m m atem atyczny (dzielenie przez w artości dążące do zera, N e —> 0).
0 10 20 30 40 50 kW 60
N e Rys. 3. Względny wskaźnik emisji tlenku węgla; silnik wysokoprężny SW400
Fig. 3. Relative index of emission of carbon monoxide; Diesel engine SW400
[HC] p p m
Ne kW
Rys. 4. Sumaryczny udział molowy węglowodorów [HC] w spalinach silnika wysokoprężnego SW400
Fig. 4. Molar fraction of hydrocarbons [HC] in the exhaust gas of the Diesel engine SW400 Jakościowo inaczej k s z ta łtu je się także c h a ra k te ry s ty k a molowego u d zia łu węglowodorów [HC] (rys. 4.) w p o ró w n a n iu z c h a ra k te ry s ty k ą względnego w s k a ź n ik a e m isji w ęglowodorów <PPjh c (tys. 5). M olo w y u d z ia ł [HC] osiąga najw yższe w a rto ści w zakresie niższych prędkości obrotowych i w ysokich obciążeń, podczas gdy dla w yso kich prędkości i n is k ic h obciążeń zawartość [HC] je s t niższa. N a to m ia s t an a lizu ją c przebiegi w sk a ź n ik a cpP HC szczególnie n ie ko rzystn e w a ru n k i obserwuje się w obszarach n is k ic h obciążeń, p rz y n i
skich i średnich prędkościach obrotow ych. W zakresie w ysokich obciążeń i w ysokich prędkości w s k a ź n ik te n osiąga w a rto ści najniższe.
M ożna przyjąć, że przedstaw ion a sum aryczna em isja [HC] dotyczy węglo
w odorów a lifa tyczn ych i a licykliczn ych , poniew aż w ielopierścieniow e węglo
w odory arom atyczne w ystę p u ją na znacznie n iższym poziom ie stężeń [7], Powyższą analizę przeprowadzono także w odniesie niu do e m isji tle n kó w azotu N O x. U d z ia ł m olow y [N O x] w zależności od mocy i prędkości obrotowej s iln ik a przedstaw iono n a rys. 6. Stosując opracow any a lg o rytm wyznaczono w zględny w s k a ź n ik e m isji (pPjNO - w zór (20) i przedstaw iono na rys. 7. Rów-
Ne kW
Rys. 5. Względny wskaźnik emisji węglowodorów; silnik wysokoprężny SW400 Fig. 5. Relative index of emission of hydrocarbons; Diesel engine SW400
nież w ty m p rzyp a d ku analizowane funkcje, przedstaw ione na rysunkach 6 i 7, w yka zu ją różnice jakościowe.
3.2. W skaźniki em isji d la siln ik a z za p ło n em isk ro w y m
Podobne badania przeprowadzono dla s iln ik a 126A1.076/E z zapłonem is kro w ym . C h a ra k te ry s ty k ę w s k a ź n ik a (pp Co e m is ji tle n k u węgla w odniesie
n iu do s tru m ie n ia zużywanego p a liw a w całym polu pracy s iln ik a przedsta
w iono na rys. 8. N a jb a rd zie j korzystne w a ru n k i pracy badanego s iln ik a o zapłonie iskro w ym , ze w zględu na w s k a ź n ik (pPico> w ystępują w obszarze średniej prędkości obrotowej, w całym zakresie osiąganych mocy.
P orów nując w y n ik i przedstaw ione na ry su n ka ch 2 i 8, można stw ierdzić podstawowe jakościow e i ilościowe różnice pom iędzy c h a ra k te ry s ty k a m i to ksyczności s iln ik a z zapłonem sam oczynnym i s iln ik a z zapłonem iskrow ym .
0 10 2 0 3 0 40 e f f e c t iv e engine p o w er , , kW --- »>
Rys. 6. Udział molowy tlenków azotu [N0X] w spalinach silnika wysokoprężnego SW400 Fig. 6. Molar fraction of nitrogen oxides [NOx] in the exhaust gas of the Diesel engine
SW400 4. P O D S U M O W A N IE
A n a liz a pracy s iln ik ó w pod względem e m isji tle n k u węgla, węglowodorów i tle n k ó w azotu w ykazuje, że b ra n ie pod uwagę ty lk o udzia łó w m olowych substancji toksycznych je s t niew ystarczające. B ard zie j odpow ie dnim i do tego celu w ie lk o ś c ia m i są zdefiniow ane w zględne w s k a ź n ik i em isji, ponieważ uw zg lę d n ia ją p a ra m e try eksploatacyjne s iln ik a , przez co pełniej u jm u ją istotę badanych procesów w aspekcie ekologicznym . D la ilu s tra c ji przedstawiono c h a ra k te ry s ty k i udziałów m olow ych i w ska źn ikó w e m isji w ybranych s k ła d n i
kó w szkodliw ych w całym polu pra cy s iln ik a wysokoprężnego i s iln ik a z zapłonem iskro w ym . D la każdego s k ła d n ik a uzyskano jakościowo różne ks z ta łto w a n ie się c h a ra k te ry s ty k u d zia łó w m olow ych i w skaźników w zględ
nych. N a ic h podstaw ie określono najb a rd zie j ko rzystn e obszary pracy s iln ik a ze w zględu na em isję poszczególnych skła d n ikó w . S tw ierdzono, że obszary te dla poszczególnych substancji nie p o k ry w a ją się, dlatego też należy łączyć różne m etody obniżania em isji. W yznaczone c h a ra k te ry s ty k i u m o ż liw ia ją ta k że określenie obszarów pracy s iln ik a o najw yższej ko n ce n tra cji skła d n ikó w
engine to rqu e , Mq , Nm
Rys. 7. Względny wskaźnik emisji tlenków azotu; silnik wysokoprężny SW400 Fig. 7. Relative index of emission of nitrogen oxides; Diesel engine SW400
toksycznych. Pozwala to na w ytyczanie k ie ru n k ó w i m etod działań mających na celu redukcję e m is ji substancji szkodliw ych. Przytoczone re z u lta ty po
tw ie rd z a ją celowość stosowania i p ra ktyczn ą przydatność zdefiniow anych w skaźników . Ponadto w y n ik i przeprow adzonych badań (rys. 2 i 8) w ykazały podstawowe jakościow e i ilościowe różnice pom iędzy c h a ra k te ry s ty k a m i em i
sji szkodliw ych s k ła d n ik ó w spalin s iln ik a z zapłonem samoczynnym i s iln ik a z zapłonem iskrow ym .
Główne cele prowadzonych badań em isji substancji toksycznych, obejmujące:
- opracowanie ogólnego m atem atycznego m odelu, na podstawie którego mo
żliw e będzie prognozowanie e m isji dla zadawanych cyklów pracy s iln ik a , - określenie n a jbardzie j ko rzystn ych obszarów pracy badanych silników , - w ytaczanie k ie ru n k ó w d z ia ła n ia i opracow yw anie m etod obniżania em isji
substancji szkodliw ych, szczególnie w najbardzie j n iekorzystnych obsza
rach pracy s iln ik ó w ,
są przedm iotem zainteresow ania a k tu a ln ie realizow anych prac i będą ro zw i
ja n e w ich kole jn ych etapach.
Rys. 8. Względny wskaźnik emisji tlenky węgla; silnik z zapłonem iskrowym 126A1.076/E Fig. 8. Relative index of emission of carbon monoxide; spark-ignition engine 126A1.076/E
L IT E R A T U R A
[1] B e rn h a rd t M ., M ich a ło w ska J., R a d z im irs k i S.: M otoryzacyjne skażenie p ow ietrza, W K iŁ , W arszaw a 1980.
[2] P o strze d n ik S.: W yko rzysta n ie skorygowanego składu s p a lin do oceny ja ko ści procesu. Gospodarka P a liw a m i i E nergią. N r 1, 1989, s. 1-3.
[3] P ostrzednik S., Ż m u d ka Z.: E m ission factors o f to xic substances in vario- us w o rk in g p o in ts o f in te rn a l com bustion engines, Second In te rn a tio n a l Conference on C om bustion Technologies fo r a Clean E n viro n m e n t, Lis- bon 1993.
[4] P ostrzednik S., Ż m udka Z.: Ecological indices o f in te rn a l com bustion engines, T h ird In te rn a tio n a l S ym posium on S m a ll D iesel Engines CI- M A C ’94, W arszaw a 1994.
[5] S zargut J.: T erm odynam ika, PW N, W arszaw a 1985.
[6] T a n d a ra V.: E in flu s s der ökologischen Aspekte a u f die E n tw ic k lu n g der V erbrennungsm otoren, 3 - r d In te rn a tio n a l A U T E C Congress fo r A uto- m a tive E nginee ring, S tu ttg a rt 1991.
[7] Ż m u d ka Z., P ostrzednik S., W acow ski J., O gierm an L.: S tru k tu ra węglo
wodorów s p a lin s iln ik o w y c h ze szczególnym uw zględnieniem w ie lo p ie r
ścieniowych węglowodorów arom atycznych. In te rn a tio n a l Com bustion Engines K O N E S ’94, L u b lin - Nałęczów 1994.
[8] W ytyczne obliczania sta n u zanieczyszczenia p o w ie trza atmosferycznego, M in is te rs tw o A d m in is tra c ji, G ospodarki Terenowej i O chrony Środowiska. W yd. P Z IiT S n r 359/11. W arszaw a 1981/1983.
Recenzent: D r hab. inż. Zbigniew R u dnicki W p łynęło do R edakcji 10. 04. 1995 r.
A b stract
The h a rm fu l effect o f autom obiles, powered by in te rn a l com bustion en
gines, on th e e n viro n m e n t is considered th ro u g h specific d riv in g tests. The re su lts o f th e te st depend on:
- th e ch aracteristics o f th e to x ic ity o f th e in te rn a l com bustion engine.
- the te st procedures (program o f vehicle m otion), - type o f the vehicle.
The object o f in te re s t presented in th is paper is th e fir s t o f the above m entioned conditions.
F o r th e e va lu a tio n o f th e in te rn a l com bustion engines w ith regard to the content o f to xic substances in th e exhaust gas, th e re la tiv e em ission indices of to xic substances (one (pp;i - in re la tio n to the fu e l consum ption, and the other cpe,i - to th e pow er o u tp u t) are defined. In d e x (ppi can be applied in th e whole operation range. In d e x cpe j is less suitable fo r the evaluation o f engine at id lin g and sm all loads; fo r as N e -> 0 th e value o f cpe,i —>00• F rom the calculated
in d iv id u a l indices o f em ission fo r each to xic substance, the corresponding general indices o f the exhaust gas to x ic ity can be obtained.
A n a lysis o f the engine w ith respect to th e em ission o f CO, HC and N O x indicates th a t consideration o f only the m o la r fra ctio n s o f the toxic substances is n o t satisfactory. M ore a p p ro p ria te q u a n titie s are th e m entioned relative em ission indices, because th e y ta ke th e engine operation param eters into consideration. F or illu s tra tio n , selected em ission indices o f Diesel engine and s p a rk -ig n itio n s (fig. 2, fig. 8) show th e p rin c ip a l q u a lita tiv e and q u a n tita tiv e differences between to x ic ity characteristics in the w hole operation range of Diesel engine and s p a rk -ig n itio n engine.
M a jo r objectives o f th e realized research:
- elaboration o f the general m a th e m a tic a l model, from w h ich the forecast of the toxic substances em ission fo r the specific d riv in g cycles is possible, - d e te rm in a tio n o f th e most a p p ro p ria te ru n n in g conditions o f the tested
engines,
- deduction o f the m ethod o f re d u ctio n o f CO em ission at the most unfavou
rable operation ranges o f Diesel engines SW400 (used to power m in in g locomotives), p a rtic u la rly at id lin g .
The m entioned results confirm ed the purpose o f a pplicatio n and the p ra c ti
cal s u ita b ility o f the defined indices.
L IT E R A T U R A
[1] W o ls k i J.: O bliczenia radia cyjn e j w y m ia n y ciepła w piecu kom orow ym p rz y zastosowaniu m odelu pasmowego pro m ie n io w a n ia gazów. Praca dypl. m agisterska. Pol. Śl., G liw ice 1992.
[2] R u d n ic k i Z.: R adiacyjny p rze p ływ ciepła w piecach przem ysłowych.
S k ry p t Pol. Śl., G liw ice 1985.
[3] K ostow ski E.: P rom ieniow an ie cieplne. PW N, W arszaw a 1993.
Recenzent: D r hab. inż. Zbigniew R U D N IC K I W płynęło do Redakcji: 8. 02. 1995 r.
A b stract
In th e paper a m ethod o f d e te rm in in g o f an e m is s iv ity o f an o il flam e is presented w ith some re su lts o f m easurem ents. M easurem ents were p e rfo r
med in th e exp e rim e n ta l com bustion cham ber u sin g the n a rro w angle ra d ia tio n pyrom eter. F o r th e purpose o f th is in v e s tig a tio n , flam e volum e is u n d e r
stood as a vis ib le volum e o f h o t gases and b u rn in g pa rticle s in the flam e region.
The s e n s itiv ity o f the p yro m e te r is only fo r ra d ia tio n in a band between 4,5 and 5,5 pm. T h is band corresponds to a “w in d o w ” in gas absorption bands.
As a re s u lt, p yro m e te r sees o n ly ra d ia tio n o f th e solid soot pa rticle s and sm all droplets o f th e fu e l in th e fla m e volum e. The re s u lt o f m easurem ent is the te m p e ra tu re shown by a pyrom eter. T h is te m p e ra tu re corresponds to the in te n s ity o f ra d ia tio n com ing to th e p yro m e te r fro m th e d ire ctio n o f th e flam e.
M ethod o f d e te rm in in g o f flam e e m is s iv ity uses a S chm idt m ethod, w h ich is based on th e re su lts o f m easurem ents o f ra d ia tio n in te n s ity com ing from the fla m e w ith a c o ld - and h o t background. As a cold background, w a te r cooled m e ta l box was used w h ile as the h o t background the h o t w a ll behind the flam e is ta ke n . The a d d itio n a l in fo rm a tio n needed is in te n s ity o f ra d ia tio n coming o ff th e h o t w a ll o f th e cham ber — in th is case te m p e ra tu re o f th e w a ll is measured by a therm ocouple.
M easurem ents w ere perform ed along th e fla m e axis and values o f in te n s ity i h w ith a h o t background, i c w ith a cold background and i w o f th e w a ll was determ ined. U s in g these re su lts e m is s iv ity o f th e flam e along its axis is determ ined - th is e m is s iv ity corresponds to a d e n sity o f solid particles in the fla m e volum e. R esults o f m easurem ents and calculations are presented in tables and in figures.
