Просто добавь воды: российские ученые повысили эффективность сгорания топлива
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из РАН исследовали, как добавление воды влияет на эффективность сгорания углеводородного топлива. Изменения вызваны корректировкой кинетических свойств соединений, что влияет на характеристики воспламенения и само горение. Небольшая водная добавка делает топливо более неоднородным, что воздействует на физику и химию процесса.
К современному топливу все больше предъявляются повышенные требования в экологичности, то есть сокращении выбросов в атмосферу. Ученые экспериментируют с этим, добавляя в материал различные соединения, например, растительные добавки и промышленные отходы. Среди последних выделяются сточные воды, остающиеся после производственных процессов. Однако точное влияние водной добавки на топливовоздушные смеси не было описано.
Авторы новой работы занялись этим, проведя серию экспериментов с керосином и изооктаном. В них добавляли воду в концентрации до 10%. Опыты проводились двумя способами. При одном из них моделировались физические процессы воспламенения смеси в ударной трубе, а при другом происходило микровзрывное измельчение капель в камере сгорания. Это позволило собрать данные 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.Дмитрий Антоновдоцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ
Исследователи выяснили, что добавление воды в жидкое углеводородное топливо сокращает время задержки воспламенения на величину от 7% до 14% в зависимости от пропорции компонентов и условий нагрева. А это уменьшает количество выбросов, потому что материал реагирует в большем объеме, не успевая покидать камеру сгорания.
Ранее мы рассказывали, как российские ученые придумали способ улучшения топливных элементов для водородной энергетики.
