Naslov Modeliranje procesa sporokretnih brodskih dizelskih motora u svrhu predviđanja udjela NOx u ispušnim plinovima
Naslov (engleski) Low speed marine diesel engine modeling for NOx prediction in exhaust gases
Autor Branko Lalić https://orcid.org/0000-0001-9607-1388
Mentor Gojmir Radica (mentor)
Član povjerenstva Frano Barbir (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Gojmir Radica (član povjerenstva)
Član povjerenstva Nenad Vulić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Nikola Račić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Maro Jelić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Splitu Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje (Zavod za strojarstvo i brodogradnju) Split
Datum i država obrane 2020-02-03, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Strojarstvo Brodsko strojarstvo
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 621 - Strojarstvo. Nuklearna tehnika. Strojevi
Sažetak Utjecaj ispušnih plinova na okoliš i onečišćenje zraka s brodova u posljednjih nekoliko desetljeća privukao je veliku pozornost javnosti. Zbog karakteristika procesa izgaranja, tipičnog za brodske dvotaktne sporokretne dizelske motore i uporabe teških goriva, svjetska pomorska flota ispušta u atmosferu značajnu količinu dušikovih oksida NOx. Poznavanje procesa nastajanja ispušnih plinova i određivanje utjecajnih parametara njihovih emisija važan su čimbenik unaprjeđenja brodskih dvotaktnih sporokretnih motora, a pogotovo s gledišta daljnjeg smanjenja potrošnje goriva, kao i povećanja djelotvornosti uz zadovoljenje sve strožih propisa o ograničenju emisije dušikovih oksida. Istraživanjem dosadašnjih tehnika i načina smanjenja emisija ustanovljeno je kako postoje ekonomski i tehnički problemi kod primjene razvijenih tehnologija na velike brodske sporokretne motore što dovodi u pitanje provođenje, kao i zadovoljenje strogih zakonskih propisa. U ovome radu razvijen je model brodskog sporokretnog dvotaktnog dizelskog motora, te su provedena eksperimentalna i numerička ispitivanja tvorbe dušikovog monoksida. Kod mjerenja sadržaja dušikovih spojeva u emisiji ispušnih plinova, obično se mjeri samo sadržaj dušikovog dioksida NO2 (eng. Nitrogen dioxide) jer je dušikov monoksid vrlo nestabilan i zbog velike količine kisika u ispušnim plinovima brzo prelazi u dušikov dioksid, te se njegov iznos usvaja kao ukupna emisija dušikovih spojeva. Temeljito su razrađeni modeli goriva i stehiometrije izgaranja, kinematike stapnog mehanizma, razvijene temperature u cilindru, te promjena topline i tvorbe dušikovog monoksida. Određeni su najznačajniji utjecajni parametri na tvorbu dušikovog monoksida. Validacija modela je izvršena na osnovi izmjerenih tlakova izgaranja, snage motora i koncentracija dušikovih oksida na 25%, 50%, 75%, 100% i 110% najvećega trajnog opterećenja motora. Ispitane su mogućnosti optimiranja potrošnje goriva i smanjenja emisije dušikovog monoksida korekcijom kuta ubrizgavanja goriva i promjenom stupnja kompresije. Rezultati istraživanja ukazuju kako se optimiranjem parametara kuta ubrizgavanja i stupnja kompresije može uspješno smanjiti potrošnja goriva uz zadovoljenje dozvoljenih graničnih vrijednosti za emisiju dušikovih oksida.
Sažetak (engleski) The environmental impact of exhaust air pollution from ships has attracted great public attention. The world's naval fleet releases a significant amount of nitric oxides NOx into the atmosphere due to the characteristics of the combustion process typical for two-stroke marine diesel engines and the use of heavy fuels. Knowing the process of generating exhaust emissions and determination of influential parameters are important factors in improving the two-stroke slow-speed marine engines, particulary for further fuel consumption reduction and stringent regulations on the limitation of nitrogen oxide emissions. So far, researches in techniques and emissions reduction methods have revealed that there are economic and technical problems with the application of the developed technologies to marine propulsion engines, which calls implementation and fullfilment of strict legal regulations into questions. In this doctoral thesis, a model of a marine slow-speed two-stroke diesel engine has been developed. Experimental and numerical analyses of the nitrogen monoxide formations were carried out. When measuring the concentration of nitrogen oxides in the exhaust emissions, the amount of nitrogen dioxide (NO2) is usually measured, since nitrogen monoxide is very unstable and due to the large amount of oxygen in the exhaust gases it is rapidly converted into nitrogen dioxide and its amount is included in the total emission of nitrogen oxides. The model fuels and combustion stoichiometry, kinematics of the piston mechanism, developed temperature in the cylinder, change release heat and formation of nitrogen monoxide have been thoroughly elaborated. The most significant parameters for the formation of nitrogen monoxide have been determined. Model validation was performed based on measured combustion pressures, engine power and concentrations of nitrogen oxides at 25%, 50%, 75%, 100% and 110% of maximum continuous engine load. The posibilities of fuel consumption optimization and reduction of nitrogen monoxide emissions by correcting the injection timing and changing the compression ratio were examined. The results of the study indicate that by optimizing the injection timing and compression ratio parameters fuel oil consumption can be reduced and nitrogen monoxide emissions can be successfully corrected to comply with the exhaust emissions standards.
Ključne riječi
stehiometrija izgaranja
matematički model motora
ubrizgavanje goriva
kemijska kinetika
utjecajni parametri motora
Ključne riječi (engleski)
combustion stoichiometry
mathematical engine model
fuel injection
chemical kinetics. influential engine parameters
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:179:997026
Datum promocije 2021
Studijski program Naziv: Strojarstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje strojarstvo (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg 150 str.
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Pristup korisnicima matične ustanove
Uvjeti korištenja
Repozitorij Repozitorij Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje
Datum i vrijeme pohrane 2021-10-25 12:14:03