Реферат: Двигатели внутреннего сгорания на сжиженном водороде - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Двигатели внутреннего сгорания на сжиженном водороде

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 246 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Министерство общего и профессионального образования РФ Южно Уральский Государственный Университет Автотракторный факультет Дневное отделение Реферат на тему : двигатели внутреннего сгорани я на сжиженном водороде. Выполнил : Студент гр . Ат -133 Борисов П . А. Проверил : __ __________________ Челябинск -2001 Космические разработки нашли продолжение в новой "Ладе " Об экологически чистых автомобилях заговорили е ще в семидесятых годах . Но тернистый путь от идеи к реальному прототипу начался гораздо позже и продолжается до сих пор . АВТОВАЗ , будучи крупнейшим отечественным автопроизводителем , не остается в стороне от мировых тенденций . В этом году на пятый Московск о м международном автосалоне ВАЗ представил принципиально новую разработку электромобиля на топливных элементах , концепт , затрагивающий не внешнюю сторону , а меняющий саму суть автомобиля в будущем . Подробнее о вазовской новинке "Лада-Антэл " рассказывает со в етник вице-президента по техническому развитию Георгий Мирзоев , который является руководителем этого проекта . - Георгий Константинович , в чем заключается принципиальная новизна "Лада-Антэл ", каковы принципы работы используемых топливных элементов ? - На автомобиле находятся баллоны с водородом и кислородом . В специальном электрохимическом генераторе между водородом и кислородом происходит химическая реакция при темпер атуре около 100 градусов , 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 к илометров . Весь этот комплекс установлен на электромобиль , созданный на базе ВАЗ -2131 несколько лет назад . Впервые у нас в стране такой генератор был создан для космических целей , в частности для "лунной " программы и для "Бурана ". Разработка энергоустанов к и велась совместно с Уральским электрохимическим комбинатом и Ракетно-космической корпорацией "Энергия " г . Королев . Нужно заметить , что двигатель внутреннего сгорания имеет коэффициент полезного действия около 30 процентов , а новая энергоустановка на топл и вных элементах - в два раза больше . То есть если перевести на любое условное топливо , то получается , что эта энергоустановка абсолютно экологически чистая и тратит в два раза меньше топлива . - Чем можно успокоить потенциальных покупателей , ведь сод ержание кислорода и водорода вместе опасно ? - Не опаснее , чем содержание паров бензина с воздухом . Когда впервые появились автомобили на бензине , тоже боялись , что машины начнут взрываться . Но этого не происходит . Конечно , мы в дальнейшем будем переходить с кислорода на воздух . Здесь тоже свои трудности : кислорода в воздухе содержится всего 20 процентов , и чтобы получить такой же эффект как при чистом кислороде , нужно в пя ть раз больше воздуха . В таком случае потребуется ставить компрессор , который будет закачивать воздух в энергоустановку . Но даже если перейти с кислорода на воздух и оставить один чистый водород на борту автомобиля , возникает другой вопрос . Где взять водо р од для заправки ? По всей видимости , первое время придется устанавливать прямо на борту такой генератор , который будет вырабатывать водород из бензина . - История электромобилей началась еще двадцать лет назад , с какими проблемами пришлось столкнутьс я ? - В конце семидесятых начали всерьез задумываться об экологически безопасных автомобилях - возникла идея перевести машины на электротягу . Нужны были аккумуляторные батареи , но оказалось , что мир не может создать аккумуляторы , которые могли бы име ть достаточно высокую удельную энергоемкость . А чтобы зарядить батареи , в отличие от наполнения бака бензином , необходимо несколько часов . Тогда бы приходилось заряжаться ночью , но если все бы стали заряжаться ночью , не хватило бы электростанций . Проблем б ыла масс , и энтузиазм начал постепенно угасать . И только в девяностых годах эта идея возродилась и началась работа по топливным батареям . Теперь уже задача стояла научиться вырабатывать электричество из уже известных видов топлива . - Какие перспект ивы у этого автомобиля в России ? - Показ "Лада-Антэл " на автосалоне нужен , чтобы привлечь внимание инвесторов и правительства . Ведь производство экологических автомобилей должно стать государственной политикой , а не политикой одного только Волжского автозавода . К тому же затраты очень большие - примерно 1 миллиард рублей в год в течение пяти-шести лет . "Лада-Антэл " может стать реальным , потребляющим в два раза меньше топлива , безопасным и экологически чистым автомобилем . О том , как близко водородн ые машины приблизились к реальной жизни , можно судить по BMW 745h. Буква h - это химический знак водорода . BMW 745h оснащается восьмицилиндровым двигателем на водороде . Как и предшественник , 745hL, он может работать как на бензине , так и на водороде . Дв и гатель объемом 4,4 литра развивает 135 кВт (184 л.с .), максимальная скорость равна 215 км /ч . Запаса водородного топлива хватает для преодоления 300 километров , если добавить к этому 650 километров , которые можно проехать , заправив полный бак бензина , полу ч аем почти 1000 километров - очень приличную цифру. Компания BMW представила новый экспериментальный седан 750hL с двигателем на водородном топливе . Таким топливом (водород +кислород ) обычно заправляют ракеты . Разработчиков привлекла экологичность двигателя - он выделяет только водяной пар . Машина была продемонстрирована в Лос-Анджелесе - одном из самых задымленных городов США. По мнению специалистов , удалось сделать важный шаг к переходу на "безбензиновые " двигатели . Компания BMW будет продолжать т е стирование новых автомобилей в своем исследовательском центре в Калифорнии. Двигатели на водороде не только экологичны , но и очень экономичны . На модели 750hL установлен 12-цилиндровый двигатель , разгоняющий машину до 141 миль в час. Жидки й водород закачивается в специальный бак и позволяет автомобилю проехать без дозаправки около 200 миль. Между тем , некоторые эксперты скептически относятся к оснащению автомобиля таким взрывоопасным дополнением . К тому же , на сегодня нет дешевой и н адежной технологии производства водорода , что повлияет на потребительскую привлекательность машины. Как сообщается , в серийное производство машина пойдет только лет через десять , но BMW надеется запустить модели серии 7 на водородном топливе раньш е . Основной задачей считается создание необходимой инфраструктуры и изобретения надежного способа хранения такого топлива "на борту ". Водород можно производить из воды путем электролиза или получать его из попутного нефтяного газа . В любом случае это топли в о будет стоить пока значительно больше , чем бензин. Что касается стоимости самой машины , то BMW 750 на водородном топливе сопоставима по цене с обычной версией - она стоит около $93 тысяч. Водород пытаются использовать и другие автопроизво д ители . General Motors применяет его в топливных элементах для выработки электричества . Honda и Toyota разработали гибридные модели , в которых водородные двигатели сочетаются с электрическими . Ford, GM и DaimlerChrysler AG планируют представить собственные версии подобных машин в 2003 году. Toyota через два года планирует начать серийное производство автомобильных двигателей на водороде . Один из таких автомобилей , который пока носит обозначение FCHV-4, уже проходит испытания на улицах Токио . Уже в 2003 г оду начнется продажа ограниченной партии FCHV-4 (Full Cell Hybrid Vehicle). Сколько будет стоить этот уникальный автомобиль , пока не сообщается . Известно только , что мощность мотора составляет 107 л.с ., а максимальная скорость FCHV-4 равна 150 км /час . ТОП ЛИВО НА БУДУЩЕЕ Удельная масса водорода невелика , а вот его перспективы в автомобилестроении расцениваются как весьма солидные. Топливный кризис 70-х годов заставил многие автомобильные компании по-новому взглянуть на альтернативные виды горючего . Тогда-т о и был отмечен первый всплеск интереса к водороду . А что , этот "кандидат " выглядел вполне многообещающе . Водорода на Земле – море . В прямом смысле слова , ведь его можно получать из воды… Однако вскоре кризис пошел на убыль , нефтепроводы заработали на по л ную мощность , а водородные проблемы были , на первый взгляд , отодвинуты в дальние углы академических лабораторий . Однако прошло двадцать лет , и теперь эти исследования , похоже , обрели второе дыхание – они оказались созвучны современным "экологическим " наст р оениям . Действительно : сжигаем водород – получаем воду . Как ни взгляни – вполне нейтральный и безвредный продукт . ГДЕ ЕГО ВЗЯТЬ ? Расположение агрегатов "Тойоты FCEV": 1 – двигатель ; 2 – электронный блок управления ; 3 – топливные элементы ; 4 – реактор преобразо- вания метанола в водород ; 5 – топливный бак ; 6 – аккумуляторы. Как всегда , в новом и перспективном деле множес тво вариантов . Единообразие придет потом , а пока выбор довольно велик . Самое простое – вместо бензобака разместить на автомобиле баллоны со сжатым водородом . Подходящая аппаратура уже существует – ведь в мире немало автомобилей работает на сжатом газе . Пр а вда , природном , но приспособить эти устройства относительно легко . Конечно , и сам двигатель придется переделывать , но об этом чуть позже . Такой путь , хотя и кажется простым , все-таки маловероятен . Трудно представить водителя , который добровольно согласитс я возить емкости со сжатым до 200 кгс /см 2 водородом , к тому же способным коварно проникать через мельчайшие неплотности топливной аппаратуры . В чем намного превосходит природный газ , состоящий из более "тяжелых и неповоротливых " молекул и потому менее скло н ный к утечкам . А еще каждый , безусловно , припомнит "гремучий газ " – взрывоопасную смесь водорода с кислородом в объемном соотношении 2:1. Не более перспективным выглядит и сжиженный водород . Кому захочется иметь дело с топливом , которое нужно хранить при – 253°С ? И на какие технические ухищрения придется идти конструкторам , чтобы поддерживать такой холод сколько-нибудь длительное время ? Итак , этот вариант пока тоже отпадает. К счастью , есть еще одна возможность – гидриды . Напомним , что атомы металлов рас полагаются в определенном порядке , их "построение " называют кристаллической решеткой . Так вот , некоторые металлы и сплавы способны "разместить " между своими атомами и атомы водорода . Такие "сообщества " и называют гидридами . Так размещаются атомы водорода в кристаллической решетке металла . Не вдаваясь в подробности , заметим , что емкость подобного "хранилища " (при равном объеме устройства ) впятеро выше , чем у баллона со сжат ым газом , и почти вдвое – чем у дьюара со сжиженным . Исследователи настойчиво ищут наиболее походящие сплавы , но уже известно , что наилучшей основой для них является титан . Гидридные накопители штука довольно сложная , и , естественно , они не состоят из цел ь ного куска металла , а больше напоминают губку со множеством каналов – для скорейшего поглощения и выделения водорода . Последнее происходит при нагреве гидридов , а уж источник тепла на автомобиле долго искать не нужно – скажем , для этой цели вполне подойду т горячие выхлопные газы . Еще одна важная черта гидридов – они стократ безопаснее других способов хранения водорода . Правда , для автомобильного транспорта емкость и у них маловата , а вес и сложность устройства , напротив , велики. Резонно задать вопрос : если хранение вызывает такие трудности , нельзя ли получать водород непосредственно на автомобиле ? Оказывается , можно . Самым перспективным считается способ , при котором сырьем служит метанол , или , по старой российской классификации , метиловый спирт – "младший б р атец " известного всем этилового . Родственничек-то , правда , с характером – ядовит , но это если его пить , а 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 , не ядерный , а химический ), испаряется и в присутствии катализатора реагирует с водяным паром , выделяя водород и двуокись углерода. Топливо получено , осталось его использовать . 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 2 и СО горюч и , их можно вместе непосредственно сжигать в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания . Подобные эксперименты проводились во множестве лабораторий , в том числе и у нас в НАМИ . ЖЕЧЬ ИЛИ НЕ ЖЕЧЬ ? Более чем столетняя традиция транспортных средств с моторами внутреннего сгорания практически однозначно решает этот вопрос в пользу первого варианта . Такой путь сулит определенные выгоды – повышается эффективный КПД двигателя , единственным прямым продуктом реакции является водяной пар , и даже оксидов азота (они об р азуются при высокой температуре из кислорода и азота воздуха ) выбрасывается в атмосферу в 4 – 5 раз меньше (данные НАМИ ), чем при езде на бензине. Структ ура топливного эелемента. Схема топливного элемента. Определенную опасность представляют вспышки "гремучего газа " в коллекторе в момент открытия впускного клапана . Чтобы избежать этого , инженеры в 70-е годы предполагали подавать водород непосредственно в камеру сгорания . На чертежах тех лет нетрудно заметить дополнительный канал в головке блока цилиндров и маленький клапан , управляющий поступлением водорода . Позднее выяснилось , что проблему можно решить по-другому – скажем , впрыскивать в рабочую смесь вод у или обеспечить рециркуляцию отработавших газов (тоже , по сути , водяного пара ). К преимуществам водорода как моторного топлива следует отнести его высокую детонационную стойкость , что позволяет заметно увеличить степень сжатия и давление наддува . Эти меры поднимут эффективную мощность двигателя (при "бензиновых " степенях сжатия из-за меньшего коэффициента наполнения мощность двигателя на водороде оказывается Схема реактора. меньше ). Проводились эксперименты и по использованию водорода в ... дизеле . Правда , в газодизельном цикле небольшая порция жидкого топлива подавалась в цилиндр , чтобы инициировать начало горения . Дизелю водо род тоже пошел бы на пользу – с ним выбросы сажи и твердых частиц сводятся почти к нулю. На первый взгляд , добавить к тому , что сказано , вроде бы нечего , если не погружаться в рассуждения о том , что лучше сжигать : чистый водород , синтез-газ или их всевозм о жные смеси с бензином , метанолом , соляркой ... Но , оказывается , не все специалисты мыслят столь прямолинейно . Некоторые , раз ступив на путь исследований в области химии водорода , уже и слышать не хотят о двигателях внутреннего сгорания . И вот , благодаря ус и лиям конструкторов на сцене появляется новое удивительное устройство , позволяющее при реакции водорода с кислородом получить электрическую энергию непосредственно ! Многие , вероятно , помнят школьные опыты по электролизу : в воду опускают два электрода , под водят определенное напряжение , и на одном из них начинает выделяться водород , а на другом – кислород . Здесь же все происходит с точностью до наоборот . Водород в чем-то сродни металлам , и его атом легко теряет свой единственный электрон . В устройстве , полу ч ившем название водородный топливный элемент , реакция водорода с кислородом происходит в несколько стадий . Сперва водород вынужден пройти через ионообменную мембрану , которая свободно пропускает лишь протоны – лишенные электрона атомы водорода (Н +), а вовс е не его молекулы Н 2. Электроны при этом остаются на отрицательном электроде (он же – платиновый катализатор ). Пройдя через мембрану , водород вновь получает свой электрон – в момент реакции с кислородом воздуха , на положительном (и тоже платиновом ) электро д е . Электроны же вынуждены идти "кружным путем ", через электрическую цепь , производя при этом полезную работу. Ну вот , осталось подключить электродвигатель , блок управления и ... батарею аккумуляторов . Последняя , естественно , меньше , чем в электромобилях , и служит для приведения всего устройства в рабочее состояние , а также сглаживает пиковые нагрузки на топливный элемент и сохраняет энергию при торможении. Опытные экземпляры транспортных средств с такой чудовищной по сложности силовой установкой уже бегают п о полигонам многих зарубежных автомобильных концернов , а "Тойота " даже представила свою модель FCEV (электромобиль с топливными элементами ) на Токийском автосалоне в конце прошлого года . Занимаются этой тематикой и "Мерседес ", и американцы , но наиболее ак т ивны японцы . По правде говоря , пока сложность и стоимость таких автомобилей многократно превосходят их эффективность , но , как знать , в будущем ситуация может измениться. Говорят , что в Японии регулярно проводят конкурсы на транспортное средство с наиболее сложными преобразованиями энергии . Несколько лет назад в таком соревновании победил некий энтузиаст , придумавший ... велосипед . Вращение педалей этого замысловатого устройства приводило к трению двух брусочков , которые , нагреваясь , кипятили воду . Небольшая паровая машина вращала генератор , а колеса приводились в действие электромотором . Что самое удивительное , этот велосипед был способен двигаться (правда , чрезвычайно неспешно )! Жюри такая конструкция показалась просто уникальной . Но ведь тогда еще не постр о или "Тойоту FCEV"!..
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Если Россия завоюет весь мир, Кобзону негде будет лечиться.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru