Русский
English
Изучение образования аэрозолей дизельного топлива в присутствии оксида пропилена и его производных на лабораторной установке позволяет максимально близко приблизится к процессу реального смесеобразования в дизеле и установить влияние этих соединений на полноту сгорания и дымность отработавших газов дизеля.
Цель. Выявить отличия в характеристиках образования аэрозолей для дизельного топлива без присадок и дизельного топлива, содержащего оксид пропилена и его производные в качестве присадок.
Методы. Заключаются в использовании парогенератора для образования аэрозолей и скоростной видеокамеры, позволяющей заснять все этапы образования аэрозолей. Для видеорегистрации исследуемого процесса использовалась высокоскоростная CMOS видеокамера “Phantom MIRO M310” (тип изображения – монохромное; максимальное разрешение 1280×800 пикс; максимальная скорость съемки – 6.5•105 к/сек; минимальное время экспозиции – 1 мкс; максимальная разрядность изображения – 12 бит). При видеорегистрации использовался объектив “SIGMA 50 mm 1:2.8D MACRO EX” (фокусное расстояние – 50 мм, относительное отверстие – 2.8). Для подсветки регистрационной области использовался LED прожектор “Multiled PT-V9 GS Vitec” (количество светодиодов – 24; световой поток – 7700 Лм; мощность – 84 Вт, угол рассеивания – 30º). Для рассеивания света от прожектора использовался экран из матового поликарботата (толщиной 2 мм). LED прожектор и CMOS видеокамера размещались друг напротив друга таким образом, чтобы оптическая ось камеры совпадала с направлением светового потока прожектора.
Результаты и выводы. Введение в состав дизельного топлива оксида пропилена и его производных в количестве 0,1% до двух раз снижает время начала интенсивного испарения топлива. В реальном двигателе такой эффект позволит значительно сократить размеры капель жидкого дизельного топлива в цилиндре дизеля, что приведет к увеличению полноты сгорания топлива и снижению сажеобразования. В результате повышается мощность, снижается расход топлива и дымность отработавших газов.
Цель. Выявить отличия в характеристиках образования аэрозолей для дизельного топлива без присадок и дизельного топлива, содержащего оксид пропилена и его производные в качестве присадок.
Методы. Заключаются в использовании парогенератора для образования аэрозолей и скоростной видеокамеры, позволяющей заснять все этапы образования аэрозолей. Для видеорегистрации исследуемого процесса использовалась высокоскоростная CMOS видеокамера “Phantom MIRO M310” (тип изображения – монохромное; максимальное разрешение 1280×800 пикс; максимальная скорость съемки – 6.5•105 к/сек; минимальное время экспозиции – 1 мкс; максимальная разрядность изображения – 12 бит). При видеорегистрации использовался объектив “SIGMA 50 mm 1:2.8D MACRO EX” (фокусное расстояние – 50 мм, относительное отверстие – 2.8). Для подсветки регистрационной области использовался LED прожектор “Multiled PT-V9 GS Vitec” (количество светодиодов – 24; световой поток – 7700 Лм; мощность – 84 Вт, угол рассеивания – 30º). Для рассеивания света от прожектора использовался экран из матового поликарботата (толщиной 2 мм). LED прожектор и CMOS видеокамера размещались друг напротив друга таким образом, чтобы оптическая ось камеры совпадала с направлением светового потока прожектора.
Результаты и выводы. Введение в состав дизельного топлива оксида пропилена и его производных в количестве 0,1% до двух раз снижает время начала интенсивного испарения топлива. В реальном двигателе такой эффект позволит значительно сократить размеры капель жидкого дизельного топлива в цилиндре дизеля, что приведет к увеличению полноты сгорания топлива и снижению сажеобразования. В результате повышается мощность, снижается расход топлива и дымность отработавших газов.
1. Мирошников А.М., Цыганков Д.В., Текутьев И.Б. Многофункциональная присадка к дизельному топливу, патент РФ №2461605 МПК С10L1/18; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева». 2011114173/04; заявл. 11.04.2011; опубл.20.09.2012, бюлл. №26.
2. Цыганков Д.В. Повышение экологической безопасности автомобильного транспорта за счет использования оксида пропилена в качестве многофункциональной присадки к жидкому моторному топливу: монография. Кемерово: КузГТУ, 2024. 233 с. ISBN 978-5-00137-470-1
3. Cen C., Wu H., Lee C., Fan L., Liu F. Experimental Investigation on the Sputtering and Micro-Explosion of Emulsion Fuel Droplets during Impact on a Heated Surface // Int. J. Heat Mass Transf. 2019. Vol. 132. P. 130 – 137.
4. Wang Z., Yuan B., Huang Y., Cao J., Wang Y., Cheng X. Progress in Experimental Investigations on Evaporation Characteristics of a Fuel Droplet // Fuel Process. Technol. 2022э Vol. 231. P. 107243.
5. Gan Y., Qiao L. Radiation-enhanced evaporation of ethanol fuel containing suspended metal nanoparticles // International Journal of Heat and Mass Transfer 2012. Vol. 55 (21-22) P. 5777 – 5782.
6. Мирошников А.М., Цыганков Д.В., Полозова А.В. Испарение дизельного топлива в присутствие оксида пропилена и пропиленгликоля // Нефтепереработка и нефтехимия. 2023. № 6. С. 3 – 7.
7. Цыганков Д.В., Мирошников А.М., Полозова А.В. Изучение влияния оксида пропилена и пропиленгликоля на образование поверхностных пленок и аэрозолей с дизельным топливом Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт 2023 № 11/12. С. 56 – 58.
8. Lee C.C., Tran M.-V., Tan B.T., et al. 2021. A comprehensive review on the effects of additives on fundamental combustion characteristics and pollutant formation of biodiesel and ethanol // Fuel Vol. 288 P. 119749.
9. Basu S., Miglani A. Combustion and heat transfer characteristics of nanofluid fuel droplets: A short review // International Journal of Heat and Mass Transfer 2016. Vol. 96. P. 482 – 503.
10. Restrepo-Cano J., Ordonez-Loza J., Guida P., Roberts W.L., Chejne F., Sarathy S.M., Im H.G. Evaporation, Break-up, and Pyrolysis of Multi-Component Arabian Light Crude Oil Droplets at Various Temperatures // Int. J. Heat Mass Transf. 2022. Vol. 183, P. 122175.
11. Tie L., Keiya N., Hiroyuki H. Droplet size distribution and evaporation characteristics of fuel spray by a swirl type atomizer // Fuel 2011. Vol. 90 (7) P. 2367 – 2376.
12. Qi Jing, Yuntao Li, Laibin Zhang, Dan Wang, Congling Shi. Optimization effect of propylene oxide (PO) on evaporation, combustion, and pollutant emissions of high-energy–density JP-10 fuel // Fuel. 2024. Vol. 361. P. 130585.
13. Dmitriev A.M., Osipova K.N., Knyazkov D.A., Shmakov A.G. Propylene Oxide Addition Effect on the Chemical Speciation of a Fuel-Rich Premixed n-Heptane/Toluene Flame // ACS Omega. 2022. № 7 (50). P. 46900 – 46914. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05999
14. Jang G.M., Kim N. Il Breakup Characteristics of a Single-Droplet of Water-in-Oil Emulsion Impinging on a Hot Surface // Fuel. 2021. Vol. 291. P. 120191.
15. Emekwuru N.G. Nanofuel Droplet Evaporation Processes // Journal of the Indian Institute of Science. 2018. Vol. 99 (1) P. 43 – 58.
16. Gan Y., Qiao L. Evaporation characteristics of fuel droplets with the addition of nanoparticles under natural and forced convections // International Journal of Heat and Mass Transfer 2011. Vol. 54 (23-24) P. 4913 – 4922.
17. Tanvir S., Qiao L. Effect of Addition of Energetic Nanoparticles on Droplet-Burning Rate of Liquid Fuels // Journal of Propulsion and Power 2015. Vol. 31 (1) P. 408 – 415.
18. Цыганков Д.В., Мирошников А.М., Текутьев И.Б. Изучение окиси пропилена в качестве добавки к моторному топливу // Вестник КузГТУ. 2013. № 3. С. 114 – 116.
2. Цыганков Д.В. Повышение экологической безопасности автомобильного транспорта за счет использования оксида пропилена в качестве многофункциональной присадки к жидкому моторному топливу: монография. Кемерово: КузГТУ, 2024. 233 с. ISBN 978-5-00137-470-1
3. Cen C., Wu H., Lee C., Fan L., Liu F. Experimental Investigation on the Sputtering and Micro-Explosion of Emulsion Fuel Droplets during Impact on a Heated Surface // Int. J. Heat Mass Transf. 2019. Vol. 132. P. 130 – 137.
4. Wang Z., Yuan B., Huang Y., Cao J., Wang Y., Cheng X. Progress in Experimental Investigations on Evaporation Characteristics of a Fuel Droplet // Fuel Process. Technol. 2022э Vol. 231. P. 107243.
5. Gan Y., Qiao L. Radiation-enhanced evaporation of ethanol fuel containing suspended metal nanoparticles // International Journal of Heat and Mass Transfer 2012. Vol. 55 (21-22) P. 5777 – 5782.
6. Мирошников А.М., Цыганков Д.В., Полозова А.В. Испарение дизельного топлива в присутствие оксида пропилена и пропиленгликоля // Нефтепереработка и нефтехимия. 2023. № 6. С. 3 – 7.
7. Цыганков Д.В., Мирошников А.М., Полозова А.В. Изучение влияния оксида пропилена и пропиленгликоля на образование поверхностных пленок и аэрозолей с дизельным топливом Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт 2023 № 11/12. С. 56 – 58.
8. Lee C.C., Tran M.-V., Tan B.T., et al. 2021. A comprehensive review on the effects of additives on fundamental combustion characteristics and pollutant formation of biodiesel and ethanol // Fuel Vol. 288 P. 119749.
9. Basu S., Miglani A. Combustion and heat transfer characteristics of nanofluid fuel droplets: A short review // International Journal of Heat and Mass Transfer 2016. Vol. 96. P. 482 – 503.
10. Restrepo-Cano J., Ordonez-Loza J., Guida P., Roberts W.L., Chejne F., Sarathy S.M., Im H.G. Evaporation, Break-up, and Pyrolysis of Multi-Component Arabian Light Crude Oil Droplets at Various Temperatures // Int. J. Heat Mass Transf. 2022. Vol. 183, P. 122175.
11. Tie L., Keiya N., Hiroyuki H. Droplet size distribution and evaporation characteristics of fuel spray by a swirl type atomizer // Fuel 2011. Vol. 90 (7) P. 2367 – 2376.
12. Qi Jing, Yuntao Li, Laibin Zhang, Dan Wang, Congling Shi. Optimization effect of propylene oxide (PO) on evaporation, combustion, and pollutant emissions of high-energy–density JP-10 fuel // Fuel. 2024. Vol. 361. P. 130585.
13. Dmitriev A.M., Osipova K.N., Knyazkov D.A., Shmakov A.G. Propylene Oxide Addition Effect on the Chemical Speciation of a Fuel-Rich Premixed n-Heptane/Toluene Flame // ACS Omega. 2022. № 7 (50). P. 46900 – 46914. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05999
14. Jang G.M., Kim N. Il Breakup Characteristics of a Single-Droplet of Water-in-Oil Emulsion Impinging on a Hot Surface // Fuel. 2021. Vol. 291. P. 120191.
15. Emekwuru N.G. Nanofuel Droplet Evaporation Processes // Journal of the Indian Institute of Science. 2018. Vol. 99 (1) P. 43 – 58.
16. Gan Y., Qiao L. Evaporation characteristics of fuel droplets with the addition of nanoparticles under natural and forced convections // International Journal of Heat and Mass Transfer 2011. Vol. 54 (23-24) P. 4913 – 4922.
17. Tanvir S., Qiao L. Effect of Addition of Energetic Nanoparticles on Droplet-Burning Rate of Liquid Fuels // Journal of Propulsion and Power 2015. Vol. 31 (1) P. 408 – 415.
18. Цыганков Д.В., Мирошников А.М., Текутьев И.Б. Изучение окиси пропилена в качестве добавки к моторному топливу // Вестник КузГТУ. 2013. № 3. С. 114 – 116.
Цыганков Д.В., Мирошников А.М., Полозова А.В. Образование аэрозолей дизельного топлива в присутствие оксида пропилена и его производных // Chemical Bulletin. 2025. Том 8. № 4. 8. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-4-8