Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами провели эксперименты и с высокой точностью предсказали кинетические характеристики воспламенения и сгорания топлива с добавлением воды. Результаты показали, что топливо с небольшой добавкой воды сгорает на 7-14 % быстрее по сравнению с однородным углеводородным топливом. В будущем это может помочь в разработке более экологичных и ресурсоэффективных систем сжигания альтернативных топлив.
Исследование ученых поддержано грантом Российского научного фонда (№ 23-69-10006). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Fuel (Q1, IF: 6,7).
Основным требованием, предъявляемым сегодня к альтернативным и композиционным жидким топливам, является их экологичность, а именно сокращение эмиссии вредных выбросов в атмосферу. Для достижения этих целевых показателей в топлива добавляются различные растительные добавки (масла и эфиры) и промышленные отходы. Среди перспективных добавок также выделяют промышленную и сточную воду. Однако ее добавление в камеру сгорания существенно влияет на кинетические характеристики сгорания топлива. Экспериментальных данных о каплях и формирующихся топливовоздушных смесях, качественно и количественно описывающих влияние добавки воды в топливо, в научной литературе нет.
Ученые лаборатории тепломассопереноса совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук провели серию экспериментов с керосином и изооктаном, в которые они добавляли воду концентрацией в пределах до 10 %.
Исследование проводилось с применением нескольких методов – физического моделирования процесса воспламенения топливовоздушной смеси в ударной трубе и микровзрывного измельчения композиционных капель в модельной камере сгорания. Это позволило измерить характеристики быстропротекающих процессов с высокой точностью и достоверностью в условиях, приближенных к реальным.
В ходе экспериментов мы установили, что добавление воды к жидкому углеводородному топливу не только ускоряет процесс его сгорания, но и способствует снижению эмиссии оксидов серы и азота в атмосферу. Ускоренное воспламенение топливовоздушной смеси после прогрева и испарения углеводородного топлива с водой связано с увеличением концентрации радикалов гидроксильной группы. Это доказывает, что вода может выступать в роли триггера быстрого и интенсивного сгорания углеводородного топлива,
— отмечает один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Антонов.
По словам ученых, добавление 10 % воды в жидкое углеводородное топливо сокращает время задержки его воспламенения на 7-14 % в зависимости от условий нагрева и концентраций компонентов топливовоздушной смеси.
На основании полученных данных политехники вывели выражения для предсказаний задержки воспламенения и времени распада капель углеводородного топлива, содержащего воду.
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
