Дослідження течії палива в розпилювачі форсунок при використанні спиртових добавок в емульгованих паливах

Abstract

В статті проведено аналіз енергетичних культур як джерел сировини для виготовлення біопалива та його сумішей. Вивчені та класифіковані рослини сільськогосподарського призначення з яких виготовляється спирт як добавка до біодизельного пального. Найбільш перспективною сировиною для виготовлення спиртової добавки в емульговане паливо є злакові культури (пшениця, ячмінь, жито, овес). Проведено аналіз технологій виготовлення біоетанолу та визначено основні технічні переваги та недоліки. У статті визначено, що отримання біоетанолу та іншої побічної сировини стає все більш популярною при використанні глибокої переробки зерна. Встановлено, що поліпшення показників дизеля, які працюють на емульгованих паливах, пояснюється тим, що краплі палива, які утворилися після його впорскування в камеру згорання (КЗ), складаються з частинок більш важкого складу (в розглянутому нижче випадку – ріпакової олії), всередині яких розташовуються частинки палива, що легко закипає, – етанол. Розміри цих частинок зазвичай коливаються від одного до декількох мікрометрів і практично не залежать від умов розпилювання палива. В результаті, застосування емульгованих палив в дизелях дозволяє знизити димність ВГ, зменшити викиди оксидів азоту, скоротити витрату палива. Слід ще раз відзначити, що протікання палива в проточній частині розпилювачів форсунок, відрізняється великими швидкостями, високими числами Рейнольдса, наявністю місцевих гідравлічних втрат і відривних течій. Можлива поява областей в яких мають місце зниження тиску, поява газової фази і двофазні потоки палива. У зв'язку з цим, розрахунок таких течій також є досить складним гідродинамічним завданням, при вирішенні якого необхідне використання спеціалізованих програмних комплексів (ПК). При розрахункових дослідженнях проведено моделювання стаціонарної течії нафтового ДП і емульсії 70 % РО і 30 % ЕС в проточній частині розпилювача при максимальному підйомі голки форсунки h і max = 0,32 мм.

The article analyzes energy crops as sources of raw materials for the production of biofuels and mixtures thereof. The agricultural plants from which alcohol is produced as an additive to biodiesel fuel have been studied and classified. Cereal crops (wheat, barley, rye, oats) are the most promising raw materials for making alcohol additives in emulsified fuel. The analysis of bioethanol production technologies is carried out and the main technical advantages and disadvantages are identified. The art icle identifies that the production of bioethanol and other by-products is becoming increasingly popular with the use of deep grain processing. It has been found that the improvement of diesel performance on emulsified fuels is explained by the fact that the droplets of emulsified fuel formed after its injection into the combustion chamber (KZ) consist of particles of heavier fuel (in the case considered below - rapeseed oil). within which are particles of easily boiling fuel (ethanol). The dimensions of these particles typically range from one to several micrometers and are virtually independent of fuel spraying conditions. As a result, the use of emulsified fuels in diesels can reduce the smoke of VG, reduce emissions of nitrogen oxides, and reduce fuel consumption. It should be noted again that during the fuel in the flowing part of the nozzles of the nozzles, which is characterized by high speeds, high Reynolds numbers, there are some local hydraulic losses and discontinuous flows. Areas where reduced pressure, gas phase, and two-phase fuel flow may occur. In this regard, the calculation of such flows is also a rather complex hydrodynamic problem, which requires the use of specialized software complexes (PCs). In the computational studies, the simulation of a stationary flow of oil DP and emulsion of 70% RO and 30% ES in the flowing part of the atomizer with maximum l ifting of the needle of the nozzle 0,32 mm.

В статье проведен анализ энергетических культур как источников сырья для изготовления биотоплива и его смесей. Изучены и классифицированы растения сельскохозяйственного назначения, из которых изготовляется спирт в качестве добавки к биодизельному горючему. Наиболее перспективным сырьем для изготовления спиртовой добавки в эмульгированное топливо являются злаковые культуры (пшеница, ячмень, рожь, овес). Проведен анализ технологий изготовления биоэтанола и определены основные технические преимущества и недостатки. В статье определено, что получение биоэтанола и другого побочного сырья становится все более популярным при использовании глубокой переработки зерна. Установлено, что улучшение показателей дизеля, работающего на эмульгированных топливах, объясняется тем, что капли эмульгированного топлива, которые образовались после его впрыска в камеру сгорания (КС), состоят из частиц более тяжёлого топлива (в рассматриваемом ниже случае – рапсового масла), внутри которых располагаются частицы легко закипающего топлива (этанола). Размеры этих частиц обычно колеблются от одного до нескольких микрометров и практически не зависят от условий распыления топлива. В результате, применения эмульгированных топлив в дизелях позволяет снизить содержание дыма ОГ, уменьшить выбросы оксидов азота, сократить расход топлива. Следует еще раз отметить, что в течение топлива в проточной части распылителя форсунок, отличается большими скоростями, высокими числами Рейнольдса, присутствием местных гидравлических потерь и отрывных течений. Возможно появление областей, в которых имеет место сниженное давления, появление газовой фазы и двухфазный поток топлива. В связи с этим, расчет таких течений также является достаточно сложной гидродинамической задачей, при решении которой необходимо использование специализированных программных комплексов (ПК). При расчетных исследованиях проведено моделирование стационарного течения нефтяного ДТ и эмульсии 70 % РО и 30 % ЕС в проточной части распылителя при максимальном подъеме иглы форсунки 0,32 мм.