На первом Томском международном энергетическом форуме представлены результаты исследования критических условий распада водотопливных эмульсий. Ученые ТПУ детально изучили динамику процесса при интенсивном нагреве.
При добавлении воды или биокомпонентов в жидкое топливо возникает эффект микровзрывного распада капель. Это улучшает горение, снижает сажеобразование и вредные выбросы. Однако предсказать точные условия фрагментации и зажигания ранее не удавалось.
Томские ученые провели серию экспериментов, меняя температуру нагрева, скорость нагрева, содержание воды и давление. Использовались две методики: импульсный нагрев проволочного зонда и нагрев капли в потоке газа.
Как пояснил доцент ТПУ Дмитрий Антонов, первичные данные позволили определить коэффициент теплоотдачи в зависимости от состава и давления. Это дало возможность оценить влияние спонтанного вскипания на теплообмен. Исследование заложило основу для изучения топлив с водой в условиях малых времен и размеров границ раздела жидкостей.
Составлены карты режимов зажигания и фрагментации капель. Временные задержки микровзрывного распада и зажигания оказались в 4–10 раз меньше, чем при испарении однородных капель. Площадь испарения после микровзрыва увеличивается до 200 раз. Это ускоряет выгорание альтернативных топлив с добавками-триггерами.
Управление процессом увеличивает приток горючих паров в зону реагирования, что важно для повышения мощности малогабаритных установок. Созданная математическая модель позволяет прогнозировать оптимальные условия для эффективного измельчения капель. Ученые выяснили, что добавки-триггеры могут как ускорять, так и замедлять прогрев капли. Оптимальная доля добавок для достижения баланса эффективности — не более 10%. Работа открывает перспективы для создания экологичных и мощных двигателей нового поколения.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России открыли комплекс по испытаниям экотоплива на любых двигателях.
