К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ТУРБУЛЕНТНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ИОНИЗАЦИИ МЕТАНО-ВОДОРОДНОГО ПЛАМЕНИ
Ключевые слова:
хемоионизация, турбулентная скорость пламени, углерод, хитан, поршневой двигательАннотация
Обосновано применение нового альтернативного топлива – хитана (смеси метана с водородом) в транспортных и стационарных установках. Показано, что для определения оптимального состава предлагаемого топлива на разных режимах работы двигателя необходимо знать его влияние на процесс сгорания. В связи с этим в работе были исследованы характеристики турбулентного пламени предварительно перемешанной смеси метана с водородом. Результаты экспериментов, полученные в условиях поршневого двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, показали, что турбулентная скорость распространения пламени определяется поступательным движением фронта пламени, зависящим как от турбулентности топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя, так и от кинетики химических реакций горения. Выявлено увеличение тока ионизации метано-водородного пламени с ростом интенсивности его турбулентности, достигаемым увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, и массовой доли углерода в горючей смеси за счет изменения в ней концентрации водорода и коэффициента избытка воздуха. Дана интерпретация полученных результатов на основе современных представлений теории горения. По результатам исследований разработан новый расчетно-эмпирический метод определения турбулентной скорости распространения метано-водородного пламени посредством показаний ионизационного датчика. Сравнение скоростей распространения пламени, найденных экспериментально и рассчитанных по предлагаемому методу при сжигании бедных и стехиометрических топливных смесей выявило наличие между ними 5 % расхождения, а во время сжигания богатой смеси расхождение возрастало до 10 %. Это подтверждает целесообразность использования изложенного в статье метода на стадии проектирования газопоршневого двигателя внутреннего сгорания.Библиографические ссылки
Ma F., Wang J., Wang Y., Li Y. Influence of different volume percent hydrogen/natural gas mixtures on idle performance of a CNG engine//Energy & Fuels. 2008. № 22. P. 1880-1887.
Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 352 с.
Gao Z., Wu X., Gao H., Liu B. Investigation on characteristics of ionization current in a spark-ignition engine fueled with natural gase hydrogen blends with BSS de-noising method//International journal of hydrogen energy. 2010. № 35. P. 12918-12929.
Schofield K. The enigmatic mechanism of the flame ionization detector: its overlooked implications for fossil fuel combustion modeling//Progress in energy and combustion science. 2008. № 3. P. 330-350.
Ключарёв А.Н. Процессы хемоионизации//Успехи физических наук. 1993. № 6. С. 39-73.
Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Скорость распространения и ионизация пламени при сжигании бензина и метана с добавкой водорода//Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. № 2. C. 140-148.
Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Характеристики распространения пламени у свечи зажигания и в наиболее удаленной от неё зоне в газовом ДВС//Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2012. № 4. С. 209-212.
Скорость горения метанводородных смесей при повышенных давлениях и температурах/К.Я. Трошин //Химическая физика. 2013. Т. 32. № 5. С. 76-88.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Авторы, публикующие статьи в журнале «Вектор науки Тольяттинского государственного университета», соглашаются на следующее:
1. Автор, направляя рукопись в редакцию журнала «Вектор науки Тольяттинского государственного университета», соглашается с тем, что Редакции переходят исключительные имущественные права на использование статьи (переданного в редакцию журнала материала, в т. ч. такие охраняемые объекты авторского права, как рисунки, схемы, таблицы и т. п.), в том числе на воспроизведение в печати и в сети Интернет; на распространение; на перевод материалов на английский язык.
2. Автор гарантирует наличие у него исключительных прав на использование переданного редакции материала. В случае нарушения данной гарантии и предъявления в связи с этим претензий к Редакции Автор самостоятельно и за свой счет обязуется урегулировать все претензии.
Редакция не несет ответственности перед третьими лицами за нарушение данных Автором гарантий.
3. За Автором сохраняется право использования его опубликованного материала, его фрагментов и частей в личных, в том числе научных, преподавательских, целях. Перепечатка материалов, опубликованных в журнале, другими физическими и юридическими лицами возможна только с письменного согласия Редакции, с обязательным указанием номера журнала (года издания), в котором был опубликован материал.