Дизельное топливо: виды, характеристики и очистка
Дизельное топливо (солярка) представляет собой нефтепродукт, являющийся результатом перегонки нефти. Смешивание гидроочищенных и прямогонных фракций в определенных пропорциях (компаундирвание) определяет конкретную марку солярки. Обычно смесь делается из прямогонного дизельного топлива прямой и первичной перегонки и легкого газойля, получаемого путем каталитического крекинга.
Дизельное топливо: основные виды
В соответствии с ГОСТ, при перегонке нефти могут получаться три марки дизельного топлива:
- Л(летнее дизельное топливо) – для температуры выше 0 °С;
- З(зимнее дизельное топливо) для температуры до -20-30 °С;
- А(арктическое) для самых низких температур, до -50 °С.
Каждый вид солярки предполагает нормированное содержание серы и серных соединений, а также определенную температуру замерзания.
Одним из существенных недостатков использования дизельного топлива является необходимость перехода с летнего вида на зимний и наоборот при существенном изменении погодных условий.
В теории отличить летнее дизельное топливо от зимнего можно по цвету, но на практике это не так просто. Основная разница состоит в кинематической вязкости. Этот показатель для зимнего дизельного топлива меньше, что обусловлено отличиями во фракционном составе.
Оборудование для снижения содержания серы в дизельном топливе
Многих искушает более низкая оптовая цена на летнее дизельное топливо. В результате нередки случаи, когда зимой в бак заливается именно летнее топливо. Делать этого не стоит, даже если вы проживаете в регионах с относительно теплым климатом, где температура окружающей среды редко опускаются ниже нуля на протяжении года.
Для понижения содержания серы и очистки дизельных топлив от различных примесей рекомендуется использовать установки типа УВР
Характеристики дизельного топлива
Существует множество различных параметров и характеристик дизельного топлива: фракционный состав, кинематическая вязкость, температура перегонки, цетановое число, густота при 20°С, йодистое число, коэффициент фильтрации, содержание воды, массовая часть серы и серных соединений, концентрация смол, содержание механических примесей, предельная температура фильтрации, температура замерзания, химическая стабильность, кислотность, температура вспышки, коксуемость, зольность и другие. Рассмотрим более подробно самые основные характеристики дизельного топлива.
- Цетановое число (детонационная стойкость) характеризует работу двигателя с точки зрения воспламенения дизельного топлива и его сгорания. От цетанового числа, в свою очередь, зависит мощность, дымность и шумность двигателя. Эталоном определения детонационной стойкости или цетанового числа является цетан или н-гексадекан. Значение цетанового числа для цетана при этом устанавливается на уровне 100, а аналогичный показатель альфаметилнафталина – на уровне 0.
Для солярки обычный диапазон значений цетанового числа колеблется от 40 до 50. Фактически, эта цифра означает срок задержки возгорания (отрезок времени от подачи топлива в цилиндр до его воспламенения). Более высокое цетановое число означает меньший период воспламенения, и, соответственно, лучшее горение топлива. Более высокое цетановое число повышает экологичность выхлопа. Однако если этот показатель превышает 60, то не происходит прирост мощности двигателя. В свою очередь, солярку с низким цетановым числом производить проще, поэтому на практике изготавливают дизельное топливо с цетановым числом не менее 40-45. Оно определяется аналогично октановому числу бензина, то есть, используя моторный или же исследовательский метод. Корректировать цетановое число можно с помощью специальных технологий. - Плотность и вязкость дизельного топлива определяют процесс испарения и образования смесей в двигателе.
- Низкотемпературные характеристики дизельного топлива (предельная температура фильтрации, температура застывания, температура помутнения) также являются важными параметрами. Что касается температуры застывания, то она составляет порядка -10 °С для летних марок и не выше -35 °С для зимних марок, в соответствии с ГОСТом. Температура помутнения составляет обычно около -5 °С.
- Химическая стабильность дизельного топлива – это его способность к сопротивлению окислению в процессе хранения. Окисление приводит к образованию осадка на дне бака с топливом, во избежание чего добавляются специальные присадки.
Для солярки обычный диапазон значений цетанового числа колеблется от 40 до 50. Фактически, эта цифра означает срок задержки возгорания (отрезок времени от подачи топлива в цилиндр до его воспламенения). Более высокое цетановое число означает меньший период воспламенения, и, соответственно, лучшее горение топлива. Более высокое цетановое число повышает экологичность выхлопа. Однако если этот показатель превышает 60, то не происходит прирост мощности двигателя. В свою очередь, солярку с низким цетановым числом производить проще, поэтому на практике изготавливают дизельное топливо с цетановым числом не менее 40-45. Оно определяется аналогично октановому числу бензина, то есть, используя моторный или же исследовательский метод. Корректировать цетановое число можно с помощью специальных технологий.
Что касается температуры застывания, то она составляет порядка -10 °С для летних марок и не выше -35 °С для зимних марок, в соответствии с ГОСТом. Температура помутнения составляет обычно около -5 °С.Тем не менее, качество топлива определяется не только вышеприведенными показателями. Попадание в топливо, а соответственно, в двигатель, воды, различных механических и прочих примесей приводит к негативному эффекту. Самой простой способ борьбы с этой проблемой – заправляться только на надежных автозаправочных станциях, успевших хорошо себя зарекомендовать. Такие АЗС заинтересованы в приобретении только качественной продукции, чтобы гарантировать неизменно высокое качество конечному потребителю.
Способы очистки дизельного топлива
Для улучшения характеристик дизельного топлива применяются следующие способы:
- Способ фильтрации;
- Способ сепарации.
Фильтрация
Фильтрация топлива очень важна. Каждый раз, когда происходит заправка топливом, в горловину топливного бака может попасть пыль, которая способна нанести значительный ущерб трущимся поверхностям двигателя и всей системе питания. Пыль через форсунки может проникнуть в цилиндры двигателя, засорять каналы распылителя форсунки. Это может привести к тому, что мощность двигателя упадет из-за нехватки топлива в камере сгорания двигателя. Строение фильтра несложное. Состоит он из корпуса, в котором находиться фильтрующий элемент, обычно это бумага, целлюлоза или волокна синтетические. Назначение и возможности фильтров различные. При выборе фильтра главное выбрать нужный фильтр для фильтрации, в ином случае от фильтра пользы не будет.
Сепарация
Сепарация – это та же фильтрация, но более надежная. В случаях, когда дизельное топливо имеет повышенную загрязненность, обычные фильтры не могут очистить его полностью.
В этом случае на помощь приходят сепараторы, которые способны очистить топливо от вредных веществ, независимо от количества их содержания в топливе. Как и фильтры, сепараторы так же могут удалять из топлива не только твердые частицы, но и воду. В отличие от фильтров, сепараторы более сложная вещь. По принципу действия сепараторы бывают двух видов: механические и химические. Сепараторы отделяют воду и вредные вещества от топлива и откладывают их на дне очистителя. Часто в сепараторах используется специальная бумага Aquacon, которая способна задерживать водную эмульсию очень больших объемов. Если отработанный фильтр просто меняется на новый, то сепаратор будет служить дольше, если за ним ухаживать. Обычно, достаточно промывать сепаратор и очищать дно, на котором откладывались вредные вещества. Эти простые периодические действия способны вернуть их нормальную работоспособность.
Класс дизельного топлива:дизельное топливо сорт с.
Дизельное горючее — нефтепродукт на основе углеводородов. Его используют для заправки автомобилей, сельскохозяйственной техники, судов. От класса ДТ или солярки зависит, в каких условиях ее можно использовать, а также какое влияние на окружающую среду оказывают продукты горения. В некоторых странах из-за низкой экологической безопасности отдельные виды дизельного горючего запрещены.
Виды дизельного топлива
У дизтоплива — одинаковая технология производства, но разные примеси и содержание серы. Из-за этого все топливо делят на 3 марки, в которых концентрация серы:
- 50-350 мг/кг.
- 10-50 мг/кг.
- Не более 10 мг/кг.
350 мг/кг — предельный уровень содержания серы, который разрешен в дизтопливе на территории России. Этот запрет распространяется и на горючее, ввозимое из-за рубежа.
От вида топлива зависит, для каких целей его используют:
- В судоходстве — вид 1;
- Для заправки сельскохозяйственной техники — 2;
- Двигатели автомобилей — 3.
Предельный уровень серы в топливе регулируется российским ГОСТ Р 52368-2005; по требованиям он идентичен европейскому EN 590.
Сорта и классы дизельного топлива
Распределяют по сортам дизельное топливо, предназначенное для работы в регионах с теплым и умеренным климатом. По классам обозначают те виды горючего, которые выпускаются для работы при низкотемпературных режимах, в том числе арктическом. Точная классификация зависит от страны, чаще всего руководствуются европейским стандартом.
Классификация дизтоплива в России
В России одновременно действуют 2 системы — европейская и советская. В Союзе при обозначении топлива указывались время года, для которого оно предназначено, количество серы на 1 кг горючего, температура вспышки. Последним показателем обозначали температуру окружающей среды, при которой горючее работало без осечек. Сезон топлива обозначался буквами:
- Л — летнее.
- З — зимнее.
- А — арктическое.
Содержание серы обозначалось в виде отношения ее количества к общей массе топлива: 50 мг/кг — как 0,05, 20 мг/кг — 0,02 и т.д. Шифровка Л-0,05-10 означала, что топливо с этой маркировкой предназначено для использования летом при температуре не ниже 10°C, обладает содержанием серы 50 мг/кг.
Классификация дизтоплива в Европе
Европейские страны при маркировке топлива указывают его класс по содержанию серы, обозначаемый буквой К. При этом К3 соответствует виду 1, К4 — второму, К5 — третьему. Также указывают сорт либо класс топлива. По классам распределяют виды горючего, предназначенные для работы в низких температурах, а по сортам — для умеренных климатических условий. Точное содержание серы при этом не указывается, но по классу можно понять, в каких пределах оно находится.
Характеристики современных марок ДТ
Чтобы придать топливу устойчивость к морозу, применяют 2 вида обработки:
- Добавление специальных присадок, минерального моторного масла.
- Удаление из летнего топлива парафинов, которые, находясь в горючем изначально, делают его непригодным для использования при низких температурах.
Способ получения зимнего топлива указывается в сопроводительной документации. В ней же перечислены примеси, обозначены допустимые цвета. При наличии красителей для фирменного отличия об этом сообщают в техническом паспорте продукции; при маркировке такие особенности не указываются.
Классификация по содержанию серы
В Европе, помимо соответствующих видам 1-3 классов К3-5, существует К2. Содержание серы в нем доходит до 500 мг/кг. Продвинутые страны отказались от этого топлива по причине его экологической опасности, но в некоторых — оно еще используется.
Сорта ДТ по предельной температуре фильтруемости
В Европе для летнего топлива предусмотрено распределение на сорта, обозначаемые первыми буквами английского алфавита — от A до F. Классов 5, их прописывают цифрами 0-4.
Для регионов с умеренным и теплым климатом
Выделено 6 сортов дизельного топлива, предназначенного для использования в умеренном и теплом климате; они отличаются на 5°C. Допустимый предел температуры окружающей среды для эксплуатации составляет:
- 5°C — для сорта A.
- 0°C — B.
- -5°C — C;
- -10°C — D;
- -15°C — E;
- -20°C — F.
Вид топлива влияет не только на его пригодность к службе при указанной температуре, но и на цену. В сортах, где предусмотрена возможность работы при небольших отрицательных температурах, присутствуют дополнительные добавки, приводящие к подорожанию дизельного горючего.
Для регионов с холодным климатом
Для дизельных ГСМ, предназначенных для работы в регионах с холодным климатом, в арктических условиях, предусмотрено разделение на 5 классов. При этом класс 0, созданный для работы при -20°C и выше, аналогичен по свойствам сорту F. Остальные — имеют следующие пределы температуры окружающей среды:
- класс 1 (-26 °С).
- 2 (-32 °С).
- 3 (-38 °С).
- 4 (-44 °С).
Высокие классы топлива требуют больших затрат на производство, чем 0 и 1, поэтому стоят они дороже.
Маркировка ДТ в рамках технического регламента таможенного союза и в соответствии с маркировкой евро
Маркировка таможенного союза возникла в 2011 г.; ее применяют при перевозке дизельного топлива между странами-участниками ТС (Россия, Казахстан, Беларусь). Маркировка составлялась на основании российских и европейских образцов. Конечный вид включает группу знаков: вид топлива-климатические условия эксплуатации-экологический класс.
Вид дизтоплива обозначается как ДТ, его экологический класс аналогичен принятым в Европе обозначениям К3-К5. С сезонностью применения классификация отличается от принятой в России и Европе, напоминая ту, что фигурировала во времена Советского Союза. Согласно регламенту таможенного союза, класс дизельного топлива обозначается по следующим группам:
- Л — летний, температура его фильтрации формально не определяется. Дизтопливо соответствует европейскому сорту А, его разрешено применять при температуре воздуха выше 5°С;
- Е (межсезонный). Этот класс ГСМ предназначен для эксплуатации в условиях выше -15°С. Полностью соответствует ему сорт E.
- З (зимний). Предназначен для эксплуатации при температуре до -20°С, как сорт F либо класс 0 в европейской системе.
- А — арктический, используемый в условиях, когда температура воздуха опускается до -38°С. Идентичен классу 3.
Из-за неполного соответствия климатических маркировок производители, поставляющие ГСМ в страны Европы и ТС, указывают обе маркировки. При этом для принятой в ТС используют тот класс, минимальная температура которого находится в пределах эксплуатационных характеристик класса или сорта. ГСМ сортов BCD относят к классу Л. Класс 2 обозначается как зимний, а 4 — как арктический.
Европейская маркировка нужна, чтобы пользователи не переплачивали за дизтопливо, которое обладает температурой фильтрации выше нужной. Это удобно для России, поскольку на севере в начале лета часто приходится использовать межсезонное горючее, в то время как южные регионы даже зимой не нуждаются в покупке ДТ класса З.
Запреты на марки дизельного топлива
С 2014 г. в России запрещено дизтопливо К2. По закону преследуется его производство, эксплуатация, попытки ввоза из-за рубежа. С января 2015 г. введен запрет на использование в автомобильной промышленности ГСМ класса К3. С января 2016 г. автолюбителям предписано перейти на топливо класса К5.
Производство ГСМ осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 52368-2005. Этот стандарт не ограничивает производителей в количестве выпускаемой продукции, он не устанавливает ограничений на реализацию, закупку, использование горючего.
Регламент изготовления зимней солярки методом депарафинизации регулируется ГОСТ Р 55475-2013. Этот стандарт лишен ограничений по количеству выпускаемой, реализуемой и используемой продукции. Обязательным является только соответствие маркировки и допустимый уровень примесей серы.
Выпущенное на территории России дизтопливо должно соответствовать техническому паспорту, которым сопровождается каждая партия груза. За разбавление солярки и подделку ГСМ предусмотрена административная, реже — уголовная ответственность.
Экологические стандарты топлива
Страны Европы и таможенного союза при определении уровня экологической безопасности ГСМ руководствуются стандартом Евро 6. В нем содержится большое количество требований к концентрации разных веществ в выхлопных газах автомобилей. Основные из них:
- Оксиды азота, их должно быть не более 0,4г/кВт*ч. Предыдущий стандарт, Евро-5, устанавливал норму 2г/кВт*ч.
- Твердые частицы, концентрация не должна превышать 0,01 г/кВт*ч, для Евро 5 была установлена норма 0,02 г/кВт*ч.
- Остаточные углеводороды в выхлопных газах могут присутствовать в концентрации не более 0,13 г/кВт*ч против прошлых 0,46 г/кВт*ч.
Современные виды дизтоплива, выпускаемые отечественными производителями, обязаны соответствовать нормам, которые ввел Евро 5. Соответствия Евро 6 в России пока что не требуется, но в дальнейшем для стран таможенного союза планируется переход на установленные этим стандартом рамки.
Вне зависимости от типа маркировки (европейской, российской или выработанной для стран ТС) в ней отражаются ключевые параметры дизельного топлива — концентрация серы и температура фильтрации. Они важней других параметров, поскольку уровень серы в топливе ограничен нормативными документами (ГОСТ, Евро-5, Евро-6). От второго показателя зависит, заведется ли автомобиль в холодную погоду. Другие характеристики дизтоплива — состав, плотность, смазывающая способность и т.д., отражаются в сопроводительном паспорте качества.
Общие сведения о топливе
Дизельное топливо, применяемое для тепловозов, должно обладать следующими свойствами:
хорошо распыляться, обеспечивать плавное и полное сгорание, не вызывать стуков, образования сажи, дымного выхлопа и обеспечивать легкий запуск двигателей, а также независимо от времени года и климатических условий хорошо прокачиваться по топливной системе;
не вызывать коррозии емкостей и топливной аппаратуры;
обеспечивать необходимую смазку топливной аппаратуры, не образовывать смолистых и лаковых отложений на иглах распылителей форсунок, приводящих к их зависанию;
иметь высокое цетановое число, т. е. обладать малым периодом задержки самовоспламенения;
не образовывать нагаров и отложений в камере сгорания, в цилиндрах двигателя, на поршнях и выпускном тракте;
обладать высокой теплотой сгорания и иметь малый удельный расход;
быть стабильным при транспортировке, хранении и применении.
Для того чтобы дизельное топливо удовлетворяло перечисленным выше требованиям, оно должно обладать определенными физико-химическими свойствами, оцениваемыми Государственным общесоюзным стандартом (ГОСТом), в котором имеются 17 различных показателей качества. По этим показателям судят об эксплуатационных свойствах топлива и о влиянии на процессы топливо-подачи, смесеобразования, самовоспламенения, сгорания и т.д.
В двигателях тепловозов должно применяться специальное дизельное топливо по ГОСТ 10489-63 и по ГОСТ 4749-49. Дизельное топливо для транспортных дизелей получают как прямой перегонкой нефти, так и смешением продукта прямой перегонки с гидроочищенными и другими компонентами, которые применялись при изготовлении образцов топлива и прошли государственные испытания с положительными результатами.
Дизельное топливо для транспортных дизелей по ГОСТ 10489-63 вырабатывают следующих сортов:
ТЛ — топливо летнее, применяемое при температуре окружающего воздуха до-10°С на железных дорогах Юга, Кавказа, Средней Азии и на некоторых дорогах центральной полосы в течение круглого года, а на железных дорогах Дальнего Востока, Западной Сибири, Урала и Севера — в весенне-летний и осенний периоды года;
ТЗ — топливо зимнее, применяемое при низких температурах атмосферного воздуха. Оно имеет несколько облегченный фракционный состав, пониженную вязкость, температуру застывания минус 35°С.
Для двигателей тепловозов и дизельных поездов применяют также дизельное топливо, вырабатываемое из малосернистых пефтей по ГОСТ 4749-49. Это топливо получают путем прямой перегонки. Оно является одним из лучших сортов дизельных топлив, вырабатываемых в СССР, и предназначено для использования в быстроходных двигателях.
За последнее время летнее дизельное топливо по ГОСТ 4749-49 стали вырабатывать путем гидроочистки и из сернистых нефтей на ряде заводов. По этому ГОСТу вырабатывают топливо четырех сортов:
арктическое дизельное марки ДА, применяемое при температуре окружающего воздуха ниже минус 30°С. Это топливо имеет малую вязкость и облегченный фракционный состав, что обеспечивает нормальный запуск и работу дизеля в зимних условиях при особо низких температурах. Для тепловозов железнодорожного транспорта указанное топливо не поставляется;
зимнее дизельное марки ДЗ, применяемое при температуре окружающего воздуха до минус 30°С. Благодаря облегченному фракционному составу и низкой температуре застывания это топливо широко используется в дизелях тепловозов зимой;
летнее дизельное марки ДЛ, применяемое в весенне-летний и осенний периоды года при температуре окружающего воздуха выше 0°С. Это топливо имеет несколько утяжеленный фракционный состав и большую вязкость. Оно является одним из основных марок, которое получает железнодорожный транспорт;
специальное дизельное марки ДС, применяемое для быстроходных судовых дизелей. В двигателях тепловозов такое топливо не применяется.
Технические условия дизельного топлива, применяемого на тепловозах, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Показатели | ГОСТ 10489-63 | ГОСТ 4749-49 | ГОСТ 305-62 | |||||
Марка топлива | ||||||||
тл | тз | ДА | дз | дл | дс | 3 | л | |
Цетановое число не | ||||||||
45 | 45 | 40 | 40 | 45 | 50 | 45 | 45 | |
Фракционный состав: | ||||||||
а) ЬОН перегоняет- | ||||||||
ся при темпера- | ||||||||
туре в °С не | 255 | |||||||
275 | 2Э0 | 275 | 2Э0 | 230 | 250 | 280 | ||
б) 90Н перегоняет- | ||||||||
ся при темпера- | ||||||||
туре в °С не | ||||||||
— | — | 300 | 335 | 350 | — | — | — | |
в) 96Н перегоняет- | ||||||||
ся при темпера- | ||||||||
туре в °С не | ||||||||
— | — | 330 | — | — | 340 | 340 | 360 | |
г) 98% перегоняет- | ||||||||
ся при темпера- | ||||||||
туре в °С не | 360 | |||||||
340 | ||||||||
Вязкость кинематиче- | ||||||||
ская в ест при тем- | ||||||||
пературе 20°С в пре- | 2,2- | 3,5- | 2,5- | 3,5- | 3,5- | — | 1,8- | 2,8- |
делах .. | 5,0 | Ь,5 | 4,0 | 6,0 | з,о | 3,2 | 6,0 | |
Температура вспышки | ||||||||
(определяется в за- | ||||||||
крытом тигле) в °С | ||||||||
не ниже .. | 40 | 65 | 35 | 50 | 60 | 90 | 35 | 40 |
Общее содержание се- | ||||||||
ры в % не более . . | 0,5 | 0,5 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,6 | 1,0 |
Продолжение
ГОСТ 10489-63 Показатели ТЛ ТЗ В том числе содержание меркаптано-вой серы в ?4 не Кислотность в мг КОН на Ю0 мл топлива не Зольность в «Л не более 0.01 0,01 Содержание сероводоСодержание водорастворимых кислот и щеИспытанне на медной Температура застывания в °С не выше .. -10 -35 | ГС Ма ДА 5 0,01 ) т сыде -60 | )СТ 4 ,ка п ДЗ 5 0,02 утер ж -45 | 749-< ОПЛИВ ДЛ 5 0,02 т в уива -10 | » 1 а ДС 5 0,02 е те т -15 | ГОСТ 305-62 3 Л 0,01 0,01 5 5 0,01 |0 01 -35 -10 |
Температура помутнения в °С не выше . . -5 -25 Содержание фактиче- | — | -35 | -5 | -10 | -25 -5 |
ских смол в мг на 100 мл топлива не более 60 40 Йодное число в г йода | — | — | — | — | 40 60 |
на 100 г топлива не Содержание механических примесей и воды1 ( | Этс | уте | т в у | е т | 6 8 |
1 По ГОСТ 4749-49 на период с 1 мая по 1 октября допускается в пунктах сдачи летнего дизельного топлива содержание воды не более нормы «следы», а для дизельного топлива по ГОСТ 10489-63 и ГОСТ 305-62 с 1 апреля по 1 октября при минимальной температуре на месте применения топлива не ниже плюс 5°С может поставляться топливо с содержанием воды не более «следы».
Топливо, вырабатываемое для автотракторных двигателей по ГОСТ 305-62, а также топливо для тихоходных дизелей в настоящей книге не рассматриваются. Однако следует отметить, что это топливо является наиболее массовым. Изготовляется оно в основном из сернистых нефтей с содержанием серы до 1 %
По сравнению с ГОСТ 474$-49 и ГОСТ 10489-63 оно имеет пониженную вязкость, меньшую температуру вспышки, больший процент содержания серы, несколько расширенный фракционный состав. В топливо по этому ГОСТу допускается вовлечение 20% газойля каталитического крекинга.
Применение автотракторного дизельного топлива по ГОСТ 305-62 в тепловозных дизелях, как правило, не допускается. В исключительных случаях оно может быть допущено к применению на тепловозах, но при этом температура вспышки должна быть не менее 65°С.
Для тихоходных дизелей вырабатывают моторное топливо трех марок: ДТ-1; ДТ-2; ДТ-3. Это топливо изготовляют путем смешения мазутов прямой гонки с кероси-но-газойлевыми фракциями. Марки топлива различаются в основном по вязкости.
Для тихоходных дизелей вырабатывают также соляровое масло по ГОСТ 1666-51, применяемое для дизелей со средним оборотом (600-1000 об/мин), работающих в основном на стационарных установках. Оно имеет утяжеленный фракционный состав и повышенную вязкость (5,0-9,0 при температуре 50°С). Соляровое масло применяют в кожевенном производстве для пропитки кож, а также в качестве смазки трущихся частей, которые имеют малые нагрузки и большие скорости. Иногда локомотивные бригады дизельное топливо называют «соляркой». Такое выражение не совсем правильно. На тепловозах соляровое масло не применяется.
Для газотурбинных двигателей (газотурбовозов) используют специальное топливо, изготовляемое из тяжелых нефтяных крекинг-остатков, так называемых дистиллятов замедленного коксования. Газотурбинное топливо, регламентируемое ГОСТ 10433-63, имеет следующие основные показатели:
Вязкость условную прн 50°С в градусах не более. 2
Содержание серы в % не более .. 3
Температура вспышки (определяемая в закрытом тигле) в °С не» ниже .. 65
Содержание смолистых веществ в «Л не более. 25
⇐ | Классификация масел и смазок | | Г. Д. Меркурьев. Тепловозной бригаде о топливе и смазке | | Основные физико-химические свойства дизельного топлива и их влияние на работу дизеля | ⇒
история образования и потребление в настоящее время
Популярность дизельного топлива в настоящее время является неоспоримой, а объемы его производства и применения в ряде регионов равны или превышают объемы бензина.
Где в основном используют дизельное топливо?
Дизельное топливо широко используется не только грузовой, строительной и иной техникой промышленного назначения, но также и обычными легковыми автомобилями. Широкое распространение дизельное топливо получило благодаря ряду объективных преимуществ, которое оно имеет по отношению к бензину.
Что делать когда всюду суррогатное топливо?
Повсеместное использование дизельного топлива способствовало как совершенствованию технологии его производства, так и повышению его эксплуатационных характеристик. В то же время это привело к увеличению случаев изготовления и продажи суррогатного топлива.
Такое топливо не только не удовлетворяет действующим требованиям к качеству, но может представлять опасность для техники, в которой оно используется.
В этой связи сегодня очень остро стоит вопрос выбора надежного поставщика.
Надежный поставщик должен гарантировать качество поставляемого топлива и всегда поддерживать его на должном уровне.
Дизельное топливо: экскурс в историю
Кто изобрел дизельное топливо и при чем тут арахисовое масло?
Изобретателем дизельного топлива по праву считается Рудольф Дизель. Справедливо заметим, что Дизель благодаря упорному труду и незаурядному изобретательскому таланту в начале 20 века сконструировал двигатель внутреннего сгорания, который при работе в качестве топлива использовал арахисовое масло, что по тем временам было крайне необычным.
Откуда появилось название «Дизельное топливо»?
Таким образом, дизельное топливо получило свое название благодаря его использованию в двигателе конструкции Дизеля.
Из чего раньше получил топливо?
При этом любопытно, что в самом начале пути развития дизельного двигателестроения дизельное топливо производилось из растительных материалов, включая самые распространенные агрокультуры. Такое топливо по своей сути являлось биотопливом.
Однако с развитием нефтяной промышленности, топливо с необходимыми для дизельных двигателей характеристиками стали получать из нефти. С тех пор использование растительного сырья кануло в лету.
В чем главная особенность дизеля и что отличает от бензина?
Главной особенностью дизельного двигателя является способ воспламенения топливно-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры.
Кроме того, характеристики дизельного топлива в процессе горения и при приведении в движение механизмов двигателя также в значительной степени отличаются от бензина.
Именно этим обуславливается высокая мощность и тяга дизельных двигателей.
Что влияет на постоянное улучшение качества дизельного топлива?
В настоящее время развитие дизельного двигателестроения шагнуло далеко вперед. Современные дизельные двигатели оснащаются турбо надувом, обеспечивающим высокие мощностные характеристики, сложной системой электронного управления, необходимой для стабильной работы, а также многокомпонентной выпускной системой, позволяющей добиться впечатляющих показателей экологичности.
Но в связи с развитием инженерной мысли все более высокие требования начали предъявляться и к дизельному топливу.
Именно поэтому к выбору дизельного топлива стоит относиться не менее внимательно, чем к непосредственному выбору техники.
Важно знать о дизельном топливе!
Как бы это не казалось печальным, но зачастую на заправках нашей необъятной родины, включая московский регион, можно с легкостью столкнуться с некачественным, а порой и контрафактным топливом. Дизельное топливо в данном случае не является исключением.
Чтобы избежать всевозможных проблем с качеством, следует ориентироваться на автозаправочные станции известных компаний и избегать сомнительных заправок с нетипично низким ценником. Помните, что никакой производитель не станет работать себе в убыток и продавать продукцию по себестоимости или ниже таковой. Бесплатный сыр бывает только в мышеловке, к сожалению.
Данное правило в полной мере применимо и к оптовым поставкам дизельного топлива. Крайне низкая для рынка цена в конечном итоге не принесет ничего кроме убытков. Экономия на топливе в краткосрочной перспективе позволит извлечь определенную выгоду. При этом в последствии это может привести к дорогостоящим поломкам техники, производственным простоям и невозможности исполнять свои обязательства перед контрагентами.
Как решить проблему недобросовестных продавцов топлива?
Таким образом, при поиске поставщика дизельного топлива цена не должна являться единственным критерием выбора.
Необходимо очень внимательно отнестись к вопросу обеспечения поставщиком качества топлива:
- В особенности с точки зрения юридических и финансовых гарантий, закрепленных в договоре поставки.
- Так, ответственные и крупные поставщики топлива всегда включают в договор положения, которые предусматривают отбор арбитражных проб при поставке топлива.
- Кроме того, может также предусматриваться проведение лабораторного анализа каждой партии, а также полная ответственность поставщика за качество продукции.
Внимательность и рассудительность при выборе поставщика помогут избежать многих проблем и в конечном тоге найти надежного и выгодного партнера.
Температурные характеристики дизельного топлива — ТопливоПромПрисадки
Дизельное топливо — это жидкое вещество, которое используется как топливо для дизельных двигателей. Основными потребителями этого топлива являются ж/д транспорт, военная и сельхоз техника, водный транспорт. Так же дизельный транспорт пользуется спросом у владельцев легковых автомобилей. Так же дизельное топливо используется для дизельных электростанций, обогревателей и т. д. Дизельное топливо посезонно делится на летнее — Л, зимнее — З, и арктическое — А. Каждое дизельное топливо по гостам должно соответствовать определённым характеристикам. Одной из таких общих характеристик являются температурные характеристики дизельного топлива.
Для каждого типа сезонного дизельного топлива по каждой характеристике будем проводить сравнение.
Итак. Температура вспышки — это минимальная температура топлива, достигнув которой пары над поверхностью вещества воспламенятся при прямом контакте с открытым огнём. При таком взаимодействии не возникает устойчивый процесс горения. Вспышка — это моментальное сгорание газо-воздушной смеси над поверхностью горючей смеси. Температура вспышки дизельного топлива определяется в тигле и имеет следующие показатели в °С:
• для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин: Л — 62, З — 40, А- 35.
• для дизелей общего назначения: Л — 40, 3 — 35, А −30.
Температура замерзания дизельного топлива — это температура, при достижении которой нефтепродукт в определённых условиях потерял подвижность. Это вызвано выделением парафиновых углеводородов, либо их застыванием на низких температурах. Эта характеристика очень важна как при эксплуатации, так и при транспортировке. Это значение определяется в °С, в зависимости от климатической зоны не выше:
• Умеренной: Л — −10, З — −35, А- -//-.
• Холодной: Л — -//-, З — −55, А- −55.
Энергетическим свойством является плотность дизельного топлива от температуры. Чем выше плотность, тем больше энергии выделится при сгорании. Эти характеристики регулируются европейским стандартом. Соответственно плотность при 20 °С (кг/м?) не более:
• Л — 860, 3 — 840, А — 830.
Температура помутнения дизельного топлива — это температура, при которой фазовый состав топлива меняется, и появляется его твёрдая фаза, вместе с жидкой. Текучесть топлива практически не меняется, т. к. размеры кристалликов очень малы. При этой температуре двигатель продолжит свою работу. Но в топливе начнут образовываться кристаллики парафина, они-то и вызывают помутнение топлива. Эта температурная характеристика является очень важным показателем дизельного топлива, т. к. выпадение кристалликов в двигателе нарушит его нормальную работу.
Температура помутнения (°С) не менее:
• умеренна климатическая зона: Л — −5, 3 — −25, А — -//-.
• холодная климатическая зона: Л — -//-, 3 — −35, А — -//-.
Температура воспламенения дизельного топлива — температура, достигнув которой нефтепродукт, который нагревается во время испытания, загорается и поддерживает горение не менее 5 с.
Пределы температур воспламенения дизельного топлива (°С): Л — 69 — 119, 3 — 62 — 105, А — 57 — 100.
температура горения дизельного топлива (°С): 1100
температура кипения дизельного топлива (°С): Л — 280, 3 — 280, А — 240.
температура самовоспламенения дизельного топлива (°С) — это минимальная температура горючего вещества, при достижении которой резко возрастает скорость экзотермических реакций, которое приводит к пламенному горению или взрыву. Эта энергия расходуется на активацию реакции горения: Л — 300, 3 — 310, А — 330.
Стоит так же отметить, что кроме температурных, стоит учитывать и другие характеристики дизельного топлива, в зависимости от его использования.
виды соляра и их особенности, специфика применения дизтоплива
Сегодня достойной альтернативной бензину является дизельное топливо (ДТ), которое пользуются большим спросом. Дизтопливо используется во многих видах транспорта, отличается экономичностью и доступностью. Дизельное топливо, в народе именуется соляркой, изготавливается из керосиново-газойлевых фракций после прямой перегонки нефти.
Согласно российским стандартам ГОСТ, ДТ подразделяется на следующие виды:
- (А) – арктическое;
- (З) – зимнее;
- (Л) – летнее.
Разница между видами заключается в физических свойствах дизельного топлива. К примеру, температура застывания: (А) = -50°С, (З) = -35°С, (Л) = -5°С.
Существуют категории зависимости конкретного вида ДТ по плотности: наименее плотное – А, не плотнее, чем 840 кг / м – З, самое плотное –Л.
Причины застывания дизельного топлива в зимний период
В основном, дизельное топливо застывает зимой из-за имеющихся в его составе примесей и молекул Н-парафинов.
При температуре фильтруемости (температура помутнения), когда структура парафинов еще находится в жидком состоянии, она начинают образовывать кристаллическую решетку. В этот момент происходит переход топлива от жидкой фазы к твердой, после чего движение топлива по трубопроводам становится невозможным.
Температура застывания (потери текучести) – это температура, при которой молекулы парафинов укрепляют свои связи и делают из топлива желе. Разумеется, после этого становится невозможной прокачка топлива по системе и подача в камеру сгорания.
Применение зимнего ДТ
В зимних условиях невозможно использовать летнее дизтопливо.
На ДТ марки (З) необходимо незамедлительно переходить с появлением первых значений минусовой температуры, несмотря на то, что летнее ДТ замерзает при -5°С, а -10°С – это крайний показатель. Поэтому важно иметь так называемый «температурный запас», чтобы учесть, как местные, так и среднесуточные колебания температуры.
Использование зимнего ДТ летом не способно нанести вред двигателю и топливной системе, однако это может вызвать высокий уровень выброса в атмосферу вредных веществ. Также, несколько снижаются показатели мощности мотора.
Госстандарт разделяет зимнее дизтопливо на категории, которые отличаются между собой содержанием количества серы. В основном, именно показатели выбросов серы и влияют на уровень содержания в выхлопных газах вредных веществ.
Разница в цене между видами ДТ
Характеристики ДТ (З) не целесообразно использовать на практике летом. Все дело в специальных присадках, которые не позволяют соляре замерзать при более низких показателях температурах, чем -10°С. Проще говоря, ДТ (З), изготовлено из соляра марки (Л) при помощи присадок и добавок. Оправданное использование зимой, в летний период становиться бессмысленной тратой финансовых средств.
Зимнее ДТ «Евро»
Дизтопливо «Евро» — стандарта применяется в автомобилях с ДВС, сертифицированными по европейской системе качества топлива и имеет классы от «Евро 2» до «Евро 5». ДТ «Евро» имеет в своем составе элементы, позволяющие использовать его зимой.
Зимнее ДТ «Евро» классифицируется по температурным свойствам, которые определяются его классом и сортом, и по температуре фильтруемости.
В странах с умеренным климатом можно сорта ДТ «Евро» от A до F. Крайние значения температуры фильтруемости сорта A: +5°С, сорта F: -20°С. В арктических условиях в может применяется топливо от 0 до 4 классов. Диапазон крайних значений температуры фильтруемости у таких классов топлива находится в пределах от -20°С до -44°С.
Звоните в ООО «РТД», и наши специалисты подскажут вам, какой вид дизтоплива лучше купить именно вам.
Рассчитать стоимость топлива в 3 шага
| Маршрут | Параметры топлива | Контактные данные | Расчет |
Контактные данные
Спасибо за обращениеНаш специалист свяжется с Вами в ближайшее время
Доставка дизельного топлива без проблем!
Биодизель для газовых турбин — исследование характеристик распыления
1. Введение
Ископаемое топливо было основным источником топлива с момента его открытия и поступает в виде угля, нефти и природного газа. Открытие ископаемого топлива восходит к доисторическим временам, когда пещерный человек открыл, как сжигать уголь в качестве источника тепла. Уголь, который также является частью ископаемого топлива и вырабатывается в течение миллионов лет, может даже увеличиться до 650 миллионов лет. Из-за чрезмерного использования ископаемого топлива в качестве источника энергии количество ископаемого топлива во всем мире стремительно сокращается.Поскольку нефть является основным источником топлива в автомобильной промышленности и производстве электроэнергии, это привело к росту цен во всем мире с самым быстрым темпом истощения запасов. По прогнозам экспертов, полное истощение запасов нефти в мире ожидается через 50–80 лет в зависимости от объема потребления.
Заранее мировой топливный кризис 1970-х годов заставил многие страны осознать свою уязвимость перед нефтяным эмбарго и дефицитом. Кроме того, рост добычи сырой нефти в мире — еще одна главная проблема для развивающихся стран, поскольку она увеличивает их счета за импорт.В настоящее время мир столкнулся с двойным кризисом: истощением запасов ископаемого топлива и ухудшением состояния окружающей среды. Предложение ископаемого топлива ограничено, и рост стоимости этого топлива привел к поиску возобновляемых видов топлива для обеспечения энергетической безопасности и защиты окружающей среды. В связи с повышенным интересом к выбросам и сокращению использования ископаемого топлива значительное внимание было сосредоточено на разработке альтернативных ресурсов, в частности биодизельного топлива.
Более того, эффект глобального потепления в значительной степени ощущается из-за выбросов парниковых газов, и электростанции вносят значительный вклад в этот аспект.Замена ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии — одно из основных решений. Биодизель — это возобновляемое, биоразлагаемое и кислородсодержащее топливо с почти такими же физическими и химическими характеристиками, что и дизельное топливо [1]. Биодизель — это этиловые или метиловые эфиры кислот с длинной цепью, полученные из растительных масел и животных жиров посредством термохимического процесса, включающего процесс переэтерификации [2]. Кроме того, биодизельное топливо является кислородсодержащим топливом, поэтому оно экологически чище, чем дизельное топливо, в отношении выбросов несгоревших углеводородов (UHC) и твердых частиц (PM) [3].Успех биодизеля доказан, о чем свидетельствует его использование в качестве вторичного топлива для автомобилей в Европе и других развитых странах. Причина использования биодизеля заключается в том, что он может повысить производительность двигателя и произвести низкий уровень выбросов по сравнению с обычным дизельным топливом [2,5,6,17]. Биодизельное топливо можно получить из различных источников, таких как пальмовое масло [7], рапсовое масло [14-15], соевое масло [8,14-15], растительное масло [9-10], отработанное масло для жарки [11-12], маслянистые микроорганизмы [13] и подсолнечное масло [14-15].Важным эффектом, который необходимо учитывать, является распылитель распыления топлива, который является фактором, влияющим на эффективность и производительность выработки электроэнергии. Проникновение наконечника распылителя и средний размер капель, которые являются характеристиками распыления биодизельного топлива, играют важную роль в характеристиках выбросов и рабочих характеристиках двигателя [26]. Биодизель в основном используется на транспорте, например, дизельное топливо. Смешанное биодизельное топливо можно использовать в качестве топлива для дизельных двигателей без каких-либо изменений.Кроме того, можно использовать и чистый биодизель, но с небольшими изменениями. Биодизель обеспечивает лучшую смазку по сравнению с дизельным топливом [27-28]. Биодизель также обеспечивает преимущества в производительности, износе двигателя, соотношении цены и качества и доступности.
Несмотря на значительный прогресс, связанный с определением нормативной вехи, по-прежнему существует много вопросов, касающихся производства и использования биодизеля, которые необходимо обсудить. Среди вопросов выделяются проблемы технического порядка, например, как спецификации биодизеля и их влияние на производительность, выбросы и долговечность двигателя и его системы.Поэтому дальнейшие исследования идеальных характеристик распыления биодизельного топлива должны быть продолжены для прогрессивного развития этого потенциального источника в технике сжигания. Различное биодизельное топливо, полученное из отработанного кулинарного масла (WCO), производится методом переэтерификации. Стандарты ASTM используются для идентификации и проверки физических и химических свойств, таких как вязкость, плотность, температура вспышки и цетановое число производимого биодизельного топлива. Между тем, топливный распылитель, сконструированный как устройство, преобразующий рабочий поток топлива в мелкодисперсный поток капель топлива в форме спрея.Испытание на распыление топлива определит характеристики распыления, такие как средний диаметр по Заутеру (SMD), угол распыления, ширину распыления, длину распыления и проникновение распылителя для различных типов топлива при определенных условиях распыления. После этого компьютерное моделирование с использованием программного обеспечения CFD Fluent используется для сравнения экспериментальных результатов для определения подходящей смеси биодизельного топлива, которая будет применяться в системе сгорания микротурбины и газовой турбины.
Этот проект направлен на изучение возможности применения дизельного и биодизельного топлива в газовых турбинах и микротурбинах.Исследование этого проекта включает в себя тестирование нескольких смесей дизельного топлива и биодизеля. Произведенные смеси дизельного топлива и биодизеля будут испытаны, чтобы понять поведение и характеристики распыления, такие как проникновение распылителя, угол конуса распыления, ширина распыления и средний диаметр по Заутеру (SMD). Как правило, биодизельное топливо имеет большее проникновение распылителя и средний диаметр по Заутеру, а также меньший угол конуса распыления и меньшую ширину распыления по сравнению с дизельным топливом. Будут испытаны пять образцов топлива: B20, B50, B80, B100 и D100.Алфавит B обозначает биодизель, а следующее за ним число представляет процент топлива, состоящего из биодизеля. Например, B80 просто означает смесь биодизеля, состоящую из 80% биодизеля и 20% дизельного топлива. Исследования, проведенные с биодизелем, показывают, что использование биодизеля вместо обычного дизельного топлива снижает выбросы двуокиси углерода в окружающую среду. Использование полностью 100% биодизельного топлива (B100) устраняет все выбросы серы, удаляет загрязнитель окиси углерода и снижает содержание углеводородов на 75–90% по сравнению с обычным дизельным топливом.Это означает, что выбросы парниковых газов можно значительно снизить, если использовать B100, потому что это топливо не имеет выбросов диоксида углерода [32]. Пальмовое масло будет производиться путем переэтерификации для производства биодизеля, а пальмовое масло легко получить в Малайзии. Более того, пальмовое масло будет стоить намного дешевле по сравнению с другими ресурсами. Качество пальмового масла чище и лучше по сравнению с другим топливом. Короче говоря, биодизель будет наиболее подходящей заменой топлива для выработки электроэнергии и будет иметь больше экологических преимуществ.Биодизель можно использовать с существующей газотурбинной установкой для выработки электроэнергии, и требуется лишь небольшая модификация или ее отсутствие. Он основан на существующей концепции и применяемой идее дизельного двигателя. Дальнейший анализ и рассмотрение должны быть предприняты в будущем, чтобы гарантировать, что биодизельное топливо может работать в газовой турбине без каких-либо проблем
2. Методология исследования
2.1. Свойства топлива
Производство биодизеля было завершено проведением переэтерификации отработанного кулинарного масла (WCO).Соответствующий метод был выбран в этом проекте на основе его экономических факторов для производства различных биодизельных топливных смесей. Биодизельные и дизельные смеси B100, B80, B50, B20 и D100 были получены путем проведения испытаний, которые соответствуют требованиям ASTM D6751, Спецификации для смеси биодизельного топлива для дистиллятов и Стандартной спецификации ASTM D2880 для мазута для газовых турбин. Это необходимо для обеспечения того, чтобы производимое биодизельное топливо соответствовало минимальным стандартам свойств топлива. В таблице 1 показаны основные свойства топлива, которые были изучены в отношении его влияния на распыление.Переэтерификация — это самый простой способ, при котором используется спирт (например, метанол или этанол) в присутствии катализатора, такого как гидроксид натрия или гидроксид калия, для химического разложения молекулы сырья на метиловые или этиловые эфиры возобновляемого масла с глицерином в качестве побочный продукт. Химическая реакция переэтерификации — этиловые эфиры жирных кислот плюс глицерин, равный триглицериду (животные и растительные жиры и масла). Триглицерид будет вступать в химическую реакцию со спиртом, который обычно представляет собой метанол или этанол, в присутствии катализатора с образованием этилового эфира и сырого глицерина.
| Топливная смесь | Метод | ||||||||
| ASTM D445 | ASTM D4052 | ASTM D482 | ES | ASTM D4294 | ASTM D1796 | ASTM D5291 | ASTM D5291 | ASTM D5291 | |
| Вязкость смеси при 40 ° C (м2 / с) Плотность топлива (кг / м3) | Содержание золы, мас.% | Натрий мг / кг | Содержание серы, мас.% | Вода и осадок,% объема | Содержание углерода,% мас. | Водород, мас.% | Азот, мас.% | ||
| Дизель | 9 0120 3.88 x 10 -6842 | 0,004 | 0,15 | 0,241 | 0 | 85,37 | 13,27 | 0,14 | |
| B20 | 4,16 x 10 — | 0,004 | 0,8 | 0,106 | 0,03 | 82,24 | 13,16 | 0,12 | |
| B50 | 4,28 x 10 -6 | 855 | 0.004 | 0,8 | 0,063 | 0,05 | 81,33 | 13,01 | 0,11 |
| B80 | 4,60 x 10 -6 | 865 | 0,005 | 0,026 | 0,005 | 0,026 | 77,79 | 12,56 | 0,10 |
| B100 | 4,76 x 10 -6 | 872 | 0,006 | 0,8 | 0,003 | 0.1278 | 76,05 | 12,72 | 0,08 |
Таблица 1.
Важные топливные характеристики биодизеля и его смеси с дизельным топливом.
2.2. Распыление
Распыление — это разделение объемных струй жидкости на мелкие капли с помощью распылителя или распылителя [3]. Адекватное распыление улучшает смешивание и полное сгорание в двигателе с прямым впрыском (DI) и, следовательно, является важным фактором выбросов и эффективности двигателя. Это относится к микротурбинам и газовым турбинам, а также свидетельствует о необходимости распылителя в газовых турбинах при использовании дизельного топлива.Возможность использования биодизеля в качестве возобновляемого ископаемого топлива для выработки электроэнергии также должна учитывать выбросы загрязняющих веществ, включая оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx), оксид углерода (CO) и твердые частицы. Это верно как для приложений аварийного (резервного) питания, так и для приложений с базовой нагрузкой. Стабильность топлива по-прежнему остается проблемой во время хранения, препятствие, которое необходимо преодолеть, чтобы сохранить качество топлива. Системы сжигания для экологически предпочтительных альтернативных видов топлива, таких как биодизель, еще предстоит полностью оптимизировать с точки зрения выбросов.В результате, возможность использования биодизеля как альтернативного топлива с низким уровнем выбросов все еще оценивается [33].
Распыление топлива имеет решающее значение для сгорания и выбросов в двигателе, но процесс распыления в двигателе и в микротурбине совершенно разные. И микротурбина, и дизельный двигатель имеют одни и те же основы, причем оба работают за счет сгорания, но принцип процесса распыления в обоих случаях различается, поскольку топливные форсунки для микротурбины и дизельного двигателя не похожи.Для микротурбины сгорание является непрерывным, поэтому распыление топлива в микротурбине происходит непрерывно, без каких-либо циклов или ходов. Распыление играет важную роль в горении и выбросах в микротурбине. Изменяя процесс распыления, газовая турбина может производить более низкие выбросы оксида азота (NOx) и монооксида углерода (CO). Адекватное распыление улучшает смешивание и полное сгорание в газовой турбине с прямым впрыском и, следовательно, является важным фактором выбросов и эффективности газовой турбины.В противном случае свойства жидкого топлива, которые влияют на распыление в газовой турбине, — это вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Для инжектора биодизельного топлива газовой турбины в фиксированных рабочих условиях использование топлива с более высокой вязкостью задерживает распыление, подавляя нестабильность, необходимую для разрушения топливной струи. Повышение плотности топлива отрицательно влияет на распыление, в результате чего более высокое поверхностное натяжение топлива препятствует образованию капель из жидкого топлива, и анализ некоторых исследователей показывает, что меньшая вязкость биодизеля полезна для улучшения распыления топлива.Анализ показал, что влияние кинематической вязкости, поверхностного натяжения и плотности на изменение или, скорее, увеличение SMD составило 89,1%, 10,7% и 0,2% соответственно, и за счет снижения вязкости биодизеля это снизит использование нефтяного дизельного топлива. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования для достижения оптимальной смеси с точки зрения стоимости, воздействия на окружающую среду и доступности. Краткий комментарий дается по основным влияниям свойств топлива на качество распыления и производительность инжектора.С другой стороны, вязкость топлива имеет большое значение для управления как образованием непрерывной пленки сразу после выхода из сопла, так и последующим разрывом связки на отдельные капли. Вязкие силы уменьшают скорость разрушения деформаций в жидкости и уменьшают скорость разрушения капель, образовавшихся первоначально, и увеличивают конечный размер капель. Эксперимент может показать, что и диаметр капли, и проникновение напрямую связаны с вязкостью топлива.Увеличение вязкости топлива также будет иметь тенденцию к увеличению проникновения распыляемого топлива с более тяжелым и более вязким топливом, струя не будет так хорошо распылена для данного давления впрыска, и распылитель будет более компактным. Следовательно, будет уменьшаться угол распыления конуса и равномерность распыления. Температурные зависимости кинематической вязкости показывают, что растительные масла имеют более высокую вязкость, чем вязкость обычного газойля (дизельного топлива), что приводит к образованию более крупных капель. Вязкость, безусловно, оказывает наибольшее влияние на струйное распыление топлива с высокой вязкостью, вызывая ухудшение качества распыления.Из соответствующих свойств топлива плотность, как правило, оказывает относительно небольшое влияние на образование брызг. Более того, глядя на температурные зависимости относительной плотности, изменение удельного веса также не заметно. Увеличение плотности топлива будет иметь небольшое прямое влияние на плотность распыления и проникновение. Поверхностное натяжение также оказывает прямое влияние на размер капель, но его изменение в зависимости от температуры гораздо меньше. Силы поверхностного натяжения имеют тенденцию противодействовать образованию искажений или неровностей на поверхности непрерывной струи и, таким образом, задерживать образование связок и распад струи.Следовательно, увеличение поверхностного натяжения жидкости обычно вызывает ухудшение качества распыления.
Самым важным компонентом при испытании на распыление является форсунка. Форсунка распылителя создает мелкую струю жидкости на основе эффекта Вентури. Когда газ проходит через сужение, он ускоряется, это снижает давление в самом узком месте. Пониженное давление всасывает жидкость через узкую трубку в поток, где она кипит при низком давлении и образует тысячи маленьких капель.Эти теории применимы к эксперименту, в котором распылитель превращает топливо в тысячи мелких капель. Помимо образования мелких капель, распылитель важен для смешивания воздуха с топливом. Функция смешивания топлива с воздухом распылителя важна там, где правильное смешивание топлива с воздухом при распылении топлива может повысить эффективность сгорания топлива в микротурбине. В микротурбине есть три форсунки жидкого топлива, в каждом из которых размещен простой струйный распылитель с воздушным потоком, с четырьмя отверстиями для подачи воздуха для сгорания воздуха и спиральный закрученный для поэтапного впрыска топливовоздушной смеси для облегчения работы двигателя. отложенный [33].На рисунке 1 показан образец топлива и воздуха, сложным образом взаимодействующие на протяжении всей длины смеси. Распыляемое топливо впрыскивается рядом с воздухом для горения в ограниченном пространстве. Наличие предварительно нагретого воздуха для горения и завихрения имеет решающее значение для ускорения испарения капель и сведения к минимуму ударов топлива о стенки форсунки. Горение происходит на небольшом расстоянии после выхода топливных форсунок. Каждый из трех форсунок вставлен в сильфон по окружности вокруг камеры сгорания в той же плоскости поперечного сечения, что и правая сторона рисунка ниже.В пустом сильфоне справа размещены воспламенители, и явление кругового горения потока с определенными местами возгорания также представлено на рисунке 1 [1].
Рисунок 1.
Распыление воздушной струей (слева) и плоское поперечное сечение конфигурации форсунки и потока в камере сгорания в двигателе (справа)
2.3. Применение биодизеля в газовой турбине
Газовая турбина состоит из расположенного выше по потоку вращающегося компрессора, соединенного с выходной турбиной, и камеры сгорания между ними.Структура топливных распылителей в камерах сгорания газовых турбин сложна и меняется как во времени, так и в пространстве. Незначительные дефекты кромки топливного сопла могут привести к значительным отклонениям в форме распыления топлива. Неравномерные формы распыления могут привести к плохому смешиванию топлива и воздуха, что снижает эффективность сгорания и увеличивает выбросы загрязняющих веществ. Фактические условия распыления, диспергирования, испарения и горения топлива с различными стехиометрическими пропорциями воздуха в хорошо перемешанной среде влияют на стабильность и эффективность горения, а также на образование загрязняющих веществ.В частности, смешение топлива и воздуха и история изменения температуры капель топлива определяет качество сгорания и уровни генерируемых выбросов. Однако большинство систем плохо перемешаны и требуют контролируемого перемешивания, что, в свою очередь, влияет на характеристики горения и выбросов. Кроме того, эффективность самой газовой турбины играет роль в регулировании характеристик сгорания и выбросов. В основном, газотурбинный двигатель применяется в двух основных секторах: авиационная силовая установка и электроэнергетическая установка.Внедрение газовых турбин с 19 -х годов века было коммерциализировано и развивалось из года в год до сих пор. На ранней стадии или начальной стадии газовой турбины КПД газовой турбины составляет всего около 17 процентов из-за низкого КПД компрессора, турбины и низкой температуры на входе в турбину. Были сделаны некоторые разработки, которые были сделаны для улучшения работы газовой турбины, такие как повышение эффективности компонента турбомашины, модификация основного цикла и повышение температуры на входе в турбину.Преимущество выбора газовой турбины состоит в том, что она может производить большую мощность для данного размера, высокую надежность, вес, длительный срок службы и удобство эксплуатации по сравнению с паровой турбиной. Это также дает преимущество для рабочей части. Например, газовая турбина может сократить время запуска двигателя с нескольких часов (паровая турбина) до нескольких минут (газовая турбина) для запуска двигателя / запуска турбины. Таким образом, газовая турбина более эффективна и может сократить затраты и время. В настоящее время топливом, используемым для работы газовой турбины, является дизельное топливо или природный газ, поэтому эффективность и выбросы должны быть улучшены, даже если улавливание углерода использовалось для уменьшения выбросов CO2 в воздух.Заранее будет реализован новый подход к топливу для газовых турбин, заменив его биодизельным топливом для процесса сгорания. Таким образом, биодизель является хорошим вариантом для использования в качестве топлива в газовой турбине, потому что он возобновляем и может использоваться в течение длительного времени. Несмотря на то, что биодизель не используется ни в одной газовой турбине для электростанции, сходство дизельного двигателя и газовой турбины убеждает в том, что газовая турбина будет более эффективной при использовании биодизеля в качестве топлива для выработки электроэнергии из-за химических свойств биодизеля [1,3] .Более того, применение биодизеля в качестве топлива для дизельного двигателя доказало, что дизельный двигатель может работать эффективно и производить меньше вредных выбросов [27-28]. Простая фактическая работа в потоке в газовой турбине показана на рисунке 2 [7]. Есть некоторые исследования. были сделаны другими исследователями для изучения возможности использования биодизеля в газовых турбинах, а газовая турбина также называется турбиной внутреннего сгорания, которая является одним из типов двигателя внутреннего сгорания. В последние годы были проведены исследования распыления в газовых турбинах для изучения возможности использования биодизеля в газовых турбинах.Многие исследования были проведены учеными со всего мира.
Рис. 2.
Простой реальный поток в газовой турбине
Распыление — это процесс, при котором жидкое топливо нагнетается через сопло под высоким давлением с образованием мелких частиц в форме брызг. Распыление сильно зависит от впрыска, который включает в себя отверстие форсунки, а также давление впрыска. Также были проведены исследования по оптимизации форсунки для получения хорошо распыленных топливных брызг. С помощью распыления можно изучить различные характеристики распыления, такие как проникновение наконечника распылителя, угол конуса распыления, ширина распыления и средний диаметр по Заутеру (SMD).На протяжении многих лет распыление различных жидких видов топлива изучается для оценки взаимосвязи характеристик топлива с эффективностью двигателя и выбросами загрязняющих веществ [37]. Выполненные исследования атомизации во многом зависят от визуальных систем, таких как фазовый доплеровский анализатор частиц (PDPA). Вязкость, которая варьируется между видами топлива, влияет на распыление различных жидких топлив. Чтобы изучить возможность использования биодизеля в газовой турбине, образец используемого биодизельного топлива представляет собой масло ятрофы, и исследования показывают, что смесь биодизеля из ятрофы может использоваться в качестве альтернативного топлива для применения в газовых турбинах.Это масло имеет характеристики, почти схожие с дизельным, но из-за высокой вязкости его необходимо подвергнуть дегуммированию или этерификации для образования биодизельного топлива. Другое исследование было проведено по эксплуатации газовой турбины мощностью 30 кВт, использующей биодизель в качестве основного топлива. Затем результат был сравнен с использованием дистиллята дизельного топлива №2 и показал, что свойства жидкого биодизеля приводят к худшему распылению по сравнению с дизельным топливом [33]. Структура пламени в газовой турбине отличается от структуры пламени в дизельном двигателе. В дизельном двигателе пламя представляет собой прерывистую реакцию без предварительного смешения, в то время как пламя в газовой турбине представляет собой более бедную реакцию с предварительным перемешиванием.Исследование, проведенное на этой газовой турбине, показывает, что биодизельное топливо можно использовать для работы [33]. Конструкция газовой турбины с форсунками размещается в назначенном месте. Распыляемое топливо впрыскивается рядом с воздухом для горения в ограниченном пространстве. Наличие предварительно нагретого воздуха для горения и завихрения имеет решающее значение для ускорения испарения капель и сведения к минимуму ударов топлива о стенки форсунки.
2.4. Стенд для испытания на распыление
Стенд для испытания на распыление был разработан для достижения характеристик распыления биодизельных и дизельных смесей.Оборудование состоит из компрессора, панели управления синхронизации, резервуара высокого давления, электромагнитного клапана, распылителя, испытательная установки и камеры с высокой скоростью. На рисунке 3 представлена принципиальная схема испытательного стенда. Топливо впрыскивается в распылитель под давлением через воздушный компрессор. Автоматический пистолет-распылитель с подачей воздуха, подключенный к насосу высокого давления или соленоидному клапану, используется для распыления топлива с использованием наконечников разного размера для достижения желаемого распыления и размера формы распыления. По мере распыления капель используется высокоскоростная камера для получения изображений образца распыления.Испытание на распыление проводилось для пяти смесей биодизельного и дизельного топлива под различным давлением в диапазоне от 0,1 МПа до 0,5 МПа.
2,5. Моделирование CFD
Для моделирования процесса распыления необходимо построить модель вычислительной гидродинамики (CFD). Модель CFD будет имитировать область распыления распыления топлива. На рис. 4 показан образец модели CFD-модели с квадратной формой области распыления с использованием инструментов препроцессора CFD, а на рис. 5 показана симметрия оси, построенная с использованием цилиндрической формы области распыления.Обе фигуры становятся образцами геометрии модели CFD, моделируемой на области распыления. Изучение характеристик распыления и распыления дает представление о том, где ячейки области распыления могут быть выполнены в форме цилиндра или квадрата [21]. На рисунке 4 представлена расчетная сетка для численного анализа, а также показан размер сетки, смоделированной для распылителя [8,21]. Кроме того, различное давление впрыска влияет на длину и угол распыления. На рис. 5 показаны точки измерения для анализа характеристики распыления и расчетные сетки.[8,21].
Химические свойства и давление окружающей среды влияют на рисунок и поверхностный слой распыления. Это доказано на рисунках 6 и 7, где после закачки скорость увеличилась за счет капли [34]. Таким образом, это высокая скорость, и относительная скорость капель, впрыскиваемых на более поздней стадии, уменьшается. Давление и температура также могут влиять на поток распыления. Кроме того, химические характеристики также влияют на длину распыления, угол распыления, форму распыления и поверхностный монтаж. Это зависит от различных смесей топлива, при этом каждая смесь топлива имеет разное количество химических характеристик, таких как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и другие.На Рисунке 6 показано влияние давления, а на Рисунке 7 показано давление окружающей среды при различных смесях топлива.
Рисунок 3.
Экспериментальная испытательная установка
Рисунок 4.
Точки измерения для анализа характеристик распыления
Рисунок 5.
Расчетная сетка для численного анализа
Рисунок 6.
Длина распыления и форма распыления для разного давления впрыска
Рисунок 7.
Контурная диаграмма биодизельного топлива и топлива DME при различных давлениях окружающей среды
Коммерческое программное обеспечение ANSYS CFD, которое состоит из программного обеспечения Gambit, создает геометрию и программное обеспечение Fluent, которое решает и запускает моделирование анализа модели .Модель CFD была создана с использованием спецификации реального оборудования, используемого для эксперимента по испытанию атомизации. Его необходимо создать для испытания распыления, когда распылительный инжектор будет производить распыление топлива в области распыления. Спецификация, необходимая для создания CFD-модели в Gambit, — это диаметр наконечника распылителя и область распыления топлива. Диаметр распылительного наконечника должен составлять 0,04 мм в соответствии с реальным оборудованием для испытаний на распыление. При этом геометрия установлена на 0,5 м в высоту и 0.5м в диаметре. Меньшей области модели CFD уже достаточно для создания распыления топлива, и программному обеспечению Fluent гораздо проще анализировать моделирование. Модель CFD была создана как цилиндрическая область распыления с наконечником распылителя.
CFD-модель созданной области распыления будет составлять только 1/12 области распыления. Это означает, что будет создана область распыления под углом 30 градусов. Причина частичного создания области распыления в качестве модели CFD заключается в том, что область распыления может быть смоделирована и проанализирована из-за меньшего размера, и эта опция использует функцию периодичности в программном обеспечении Fluent, чтобы сшить модель CFD области распыления 30 градусов, чтобы быть Область распыления модели CFD на 360 градусов.Построение модели CFD в программном обеспечении Gambit заключается в создании модели CFD области распыления и вставке сеток в модель CFD. Перед созданием сеток и CFD-модели есть два способа: напрямую построить CFD-модель, создать грань или объем желаемой формы и создать на ней сетку. Другой способ — это создание вершин (вершин в программе) и ребер путем соединения вершин вместе. Соединив края, это создаст грани, которые затем создадут объем после объединения всех граней вместе.В этом процессе построения модели CFD могут использоваться оба шага, а для создания модели CFD была использована другая функция — вычитание и объединение объема для получения желаемых форм модели CFD. В таблице 2 показаны заданные граничные условия и заданные внутренние условия, определяемые как плоскость, которая может считаться невидимой, или как плоскость, которая не вызовет блокирования потока жидкости.
Предварительно настройка моделирования — самая важная часть, на которую нужно сосредоточиться, чтобы получить хорошие результаты.Результат эксперимента будет сравнен с результатами моделирования с точки зрения угла распыления и формы распыления для всех пяти типов топлива. Кроме того, результаты экспериментов в основном представляют собой фотографии угла распыления и формы распыления, но при моделировании CFD результаты SMD, угла распыления и формы распыления измеряются непосредственно по рисункам моделирования. Была смоделирована геометрия струи, выбраны граничные условия и построение сетки в Gambit. Кроме того, было сделано несколько предположений, таких как диаметр сопла и область распыления.На рисунке 8 показана модель Гамбита, а в таблице 2 показаны граничные условия. Между тем, файл Gambit будет экспортирован в Fluent для моделирования, а модель закачки в Fluent — это закачка на поверхность, а используемая модель развала — модель k-Epsilon. Расчеты были ограничены только распылительным соплом, чтобы сократить время схождения. На рисунке 9 показана область распыления. Когда все уже настроено, моделирование начнется с запуска программного обеспечения Fluent, а на рисунке 18 показан процесс атомизации.
Рисунок 8.
Геометрия распылителя
Построение модели CFD с использованием программного обеспечения Gambit, посредством чего она используется для построения желаемой геометрии. Поэтому построение модели CFD в программе Gambit заключается в создании модели CFD области распыления и вставке сеток в модель CFD. Сетка может быть создана по граням или объему. Модель CFD может быть построена в соответствии с элементом сетки, типом сетки и размером интервала по желанию. Сетка также может быть разбита по краям, граням и объему. Размер сетки можно установить, создавать ли элемент сетки — большой или маленький, и чем больше сетки на геометрии, тем точнее моделирование.По сути, модель CFD разделена на два тома. Верхний объем был построен с использованием большего размера интервала, а нижний объем был построен с использованием меньшего размера интервала. Это связано с тем, что меньший объем модели CFD требует более подробного анализа CFD, поскольку в нижнем объеме модели CFD существует больше капель. В этом проекте объем 1 был определен как верхний объем, а объем 2 — как нижний объем. Том 1 и Том 2 имеют одни и те же элементы и тип, а именно элементы Tet / Hybrid и тип TGrid. Разница только в размере интервала, при этом Том 1 использует размер интервала 1, а Том 2 использует размер интервала 0.1, что является меньшим интервалом по сравнению с объемом 1. Причина выбора небольшого размера интервала для объема 2 заключается в том, что поток жидкости или топлива будет проходить через объем 2, в результате чего начнется процесс распыления. Кроме того, чем меньше размер сетки, тем точнее моделирование, и после того, как весь этап создания сетки завершен, сеточная модель CFD показана на следующем рисунке 8, а сделанные настройки показаны в таблице 3.
После геометрия сетка, геометрия должна быть определена с граничными условиями.Затем файл сетки можно экспортировать в программное обеспечение Fluent. В таблице 2 показаны названия и типы граничных условий. Набор внутреннего пространства должен быть определен как плоскость, которую можно рассматривать как невидимая, или как плоскость, которая не будет препятствовать потоку жидкости. Если граница не определена должным образом, она будет автоматически определена Fluent как стена. Перед экспортом в программное обеспечение Fluent важно определить его как интерьер. Жидкость внутри модели CFD также должна быть определена, чтобы показать, что в модели CFD есть поток жидкости.
| Название | Тип | |
| Входное отверстие для топлива | Вход скорости | |
| Сопутствующий поток воздуха | Вход скорости | |
| Стенка распылителя | 9020 Стенка распылителя||
| Напорный патрубок | Напорный патрубок | |
| Симметрия a | Стена | |
| Симметрия b | Стена | |
| Наружная стена | Стенка | |
| Внутренняя часть по умолчанию | Внутренняя | |
| Внутренняя часть по умолчанию | Жидкость | Жидкость |
Таблица 2.
Название граничного условия и типы
| Объем | Объем 1 | Объем 2 |
| Тип | Tet / Hybrid | Tet / Hybrid |
| Tgrid | Tgrid | |
| Размер интервала = 1 | Размер интервала = 0,1 |
Рисунок 9.
Область спрея
3.Результаты и обсуждение
3.1. Средний диаметр по Саутеру
Средний диаметр по Саутеру (SMD) — это диаметр сферы, которая имеет такое же отношение объема / площади поверхности, что и интересующая частица, или может быть определена как диаметр капли, отношение объема которой к площади поверхности равна аэрозольной массе, как указано [30]. Самый точный метод определения SMD топлива — это приобретение устройства под названием Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) [1]. Из-за ограничений по стоимости сгенерированная формула SMD принята для изучения размера SMD с этой исследовательской целью [24].Химические свойства топлива, а именно вязкость, поверхностное натяжение и плотность, будут напрямую влиять на размер капель топлива, при этом считается, что вязкость имеет наибольший вклад в изменение SMD. Корреляция для SMD:
SMD = 6156 vm0,385γm0,737ρm0,737ρA0,06ΔPL − 0,54E1Где;
ν м = вязкость смеси (м 2 / с)
γ м = поверхностное натяжение (Н / м)
ρ м = плотность топлива (кг / м 3 )
ρ A = плотность воздуха (1.145 кг / м 3 )
∆P L = перепад давления впрыска жидкого топлива. (2 бар)
Рис. 10.
Диаграмма среднего диаметра Sauter (SMD) для различных топливных смесей.
На основе подготовленного образца топлива был рассчитан SMD для всего образца топлива, и результаты в таблице показаны на рисунке 10. Чистое биодизельное топливо, B100 имеет самый большой SMD, за ним следуют B80, B50, B20 и дизельное топливо. SMD топлива B100 получено из WCO в этом исследовании и согласуется с SMD биодизельного топлива, полученного из пальмового масла [7].Средний диаметр по Заутеру (SMD) смесей биодизеля намного больше по сравнению с дизельным топливом из-за более высокого значения вязкости и поверхностного натяжения биодизеля [26]. Уравнение, используемое для расчета SMD, используется для получения сопоставимой тенденции между различными жидкими видами топлива вместо точных значений SMD, которые могут быть получены только с помощью полной системы PDPA. Более высокая вязкость и плотность ответственны за больший SMD биодизелей, где вязкость считается самым большим вкладом в изменение SMD, как доказано [24].Высокая вязкость подавляет нестабильность, необходимую для разрушения топливной струи, и, таким образом, задерживает распыление. Увеличение плотности топлива отрицательно влияет на распыление, тогда как высокое поверхностное натяжение препятствует образованию капель из жидкого топлива, как обсуждалось [30]. Биодизельное топливо с высокой вязкостью имеет меньше капель из-за частоты разрушения, которая относительно мала по сравнению с дизельным топливом [39]. Другими словами, при том же количестве топлива, впрыснутом через распылитель, это приведет к большему SMD, если количество капель меньше.Несмотря на то, что биодизель имеет более крупный SMD, разница с дизельным топливом невелика и составляет около 3 микрон, как получено в результате проведенного эксперимента.
Биодизельное топливо имеет более массивные фрагменты и менее мелкие капли, чем дизельное топливо, из-за его высокой вязкости жидкости, что приводит к большому среднему размеру капель. Следовательно, можно предположить, что в характеристике разрушения сильно доминирует не только поверхностное натяжение, но и поток трения внутри капли [37]. Чтобы повысить плохое распыление биодизельного топлива по сравнению с дизельным топливом из-за большего SMD, этанол можно смешивать с биодизелем для получения меньшего SMD.Это связано с тем, что этанол имеет более низкую кинематическую вязкость при активном взаимодействии с окружающим газом. Другими словами, смешивание этанола с биодизелем улучшит характеристики распыления. Обращение к корреляции для SMD, вязкости топливной смеси, поверхностного натяжения топлива и плотности топлива имеет очевидное влияние на изменение SMD. Ссылаясь на таблицу 1, более высокое содержание биодизеля в топливе будет соответствовать более высокой вязкости и плотности. Вязкость жидкости заставляет жидкости сопротивляться перемешиванию, предотвращая ее разрушение и приводя к увеличению среднего размера капель.Хотя плотность может заставить жидкость сопротивляться ускорению, то же самое делают и другие химические свойства, такие как вязкость, более высокая плотность. Все это приводит к большему SMD образца топлива.
Кроме того, SMD как для биодизельного топлива, так и для дизельного топлива будет меньше, когда более высокое давление впрыска применяется во время процесса распыления. Исследование, проведенное Kippax et. al. [20] показывает, что высокое давление впрыска в распылительной системе приведет к более высокой скорости срабатывания частиц топлива и приведет к образованию капель меньшего размера из отверстия сопла.Более того, более высокое давление впрыска приводит к увеличению плотности окружающего газа и аэродинамических взаимодействий, и поэтому время разрушения происходит раньше и, таким образом, уменьшается SMD топлива. Получается общая картина, при которой чистый биодизель (B100) регистрирует наивысшие значения кинематической вязкости и плотности. Эти высокие значения, зарегистрированные для B100, вызвали плохое распыление с длинным проникновением распылительного наконечника, большим углом конуса распыления, большой шириной распыления, а также большим SMD. Результаты, полученные автором, нельзя было напрямую сравнивать с разными исследователями из-за разного давления распыления.Давление было установлено на 1,2,3,4 и 5 бар, что составляет 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 МПа, тогда как в других исследованиях использовалось гораздо более высокое давление нагнетания в диапазоне от 20 МПа до 300 МПа. Поэтому сравнивались только общие закономерности результатов вместо полученных значений. Этот проект был сосредоточен на сравнении различного давления впрыска, начиная от 1 бар до 5 бар, и постоянного давления нагнетания, которое составляет 2 бара. Как обсуждалось ранее, на SMD будут влиять химические свойства, даже если давление впрыска является постоянным, и в этом проекте показан тот же результат.Чем больше доля биодизеля в топливной смеси, тем больше SMD, и наоборот. Таким образом, это также влияет на угол распыления, ширину распыления и длину распыления, в результате чего увеличиваются угол распыления, ширина распыления и большая длина распыления. Более того, это приведет к плохому распылению при выработке электроэнергии. С другой стороны, указаны различные давления впрыска для конкретной смеси биодизельного топлива, чтобы сравнить результат SMD для каждого давления впрыска с конкретной смесью биодизеля. Чем выше впрыск, тем меньше размер капель даже для топлива B100, что также приводит к плохому распылению.Лучше всего смешивать биодизельное топливо с дизельным топливом, чтобы добиться хорошего процесса распыления.
3.2. Угол распыления
Угол распыления или угол распыления — еще один важный параметр распыления при анализе распыления. В механике жидкости угол распыления определяется как угол, образованный конусом жидкости, выходящим из отверстия сопла, где две прямые линии, охватывающие максимальную внешнюю сторону распылителя [21], и угол конуса распыления можно определить как угол между максимальным левым и правильное положение на половине длины проникновения распылительного наконечника от наконечника сопла [35].Кроме того, согласно другому исследователю, биодизельное топливо дает более узкий угол распыления, чем дизельное топливо [25], а угол распыления конуса уменьшается по мере увеличения доли биодизельной смеси [1]. Таким образом, результат эксперимента автора согласуется с результатами других исследователей. В этом исследовании изображения брызг были получены с помощью высокоскоростной камеры при проведении эксперимента по атомизации топлива. На рисунке 11 показаны два угла распыления для экспериментального и имитационного анализа при постоянном давлении впрыска.Давление впрыска было установлено на два бара, чтобы изучить взаимосвязь между свойствами топлива и углом распыления. Здесь сравнивался угол распыления для B100 и D100, и очевидно, что более высокое содержание биодизеля привело к меньшему углу распыления. По мере увеличения процентного содержания биодизеля угол распыления с увеличением давления будет увеличивать импульс потока жидкости при активации струи распыления. Кроме того, анализ постоянного впрыска показывает, что свойства топлива будут влиять на угол распыления, в результате чего более высокое содержание биодизельного топлива дает меньший угол распыления.Этот результат аналогичен, и говорится, что биодизельное топливо с содержанием B100 или выше, которое является относительно вязким, плотным и имеет более высокое поверхностное натяжение, имеет наименьший угол распыления [8]. Между тем, результаты также совпадают с результатами другого исследователя [39], и на основе его статьи сообщается, что при низком поверхностном натяжении капли распыления склонны к более быстрому разрушению и более широкому рассеянию, поскольку можно наблюдать относительно больший угол распыления. Угол распыления B100 намного меньше по сравнению с углом распыления D100 в этом эксперименте.Испытания свойств топлива показывают, что чем выше соотношение биодизельной смеси, тем выше вязкость и плотность. Когда оба значения выше, это показывает, что поверхностное натяжение увеличивается с увеличением содержания биодизеля в топливе.
Рисунок 11.
B100 (слева) составляет 30,24 ° (эксперимент), 31,42 ° (моделирование) и D100 (справа) составляет 41,32 ° (эксперимент), 37,51 ° (моделирование) при 0,2 МПа
Следовательно, можно провести другое сравнение для различного давления впрыска, чтобы увидеть взаимосвязь между влиянием давления впрыска топлива и углом распыления.Экспериментальные испытания проводились при различных давлениях впрыска и на основе испытания угла распыления конуса, результаты представлены в таблице на рисунке 12. Из этого рисунка видно, что угол распыления конуса для дизельного топлива является самым высоким среди всех типов топлива при различных давление впрыска и уменьшение угла распыления происходит из-за увеличения проникновения распылительного наконечника, а биодизельное топливо имеет угол распыления меньше, чем дизельное топливо. Угол распыления немного уменьшается при увеличении доли или процентного содержания биодизеля в топливе.B100 имеет самый низкий угол распыления по сравнению с другими видами топлива при любом давлении впрыска. Исследование характеристик распыления топлива доказало, что угол распыления будет уменьшаться нерегулярно по мере увеличения доли биодизеля, но обратно пропорционально поверхностному натяжению топлива [22]. Когда поверхностное натяжение низкое, капли распыления склонны к более быстрому разрушению и более широкому рассеиванию, что приводит к относительно большему углу распыления. Результаты эксперимента были поддержаны исследователями [8,21], чья работа была сосредоточена на биодизельном топливе.Осевое проникновение распылительного наконечника тестируемых топлив было таким же, как и для распылительного конуса, но B100, который является относительно вязким, плотным и имеет более высокое поверхностное натяжение, имеет наименьший угол распыления по сравнению с дизельным и другими биодизельными топливами. Значение поверхностного натяжения для всех видов топлива было принято постоянным, равным 0,2616 Н / м, и, следовательно, влияние поверхностного натяжения на угол распыления в этом исследовании может быть незначительным.
Между тем, угол распыления для всех типов топлива увеличивается, когда в процессе распыления применяется более высокое давление впрыска.Это утверждение подтверждается исследователем [23], в работе которого акцент делается на характеристике инъекции с использованием метилового эфира хонге. Увеличение давления впрыска увеличит скорость потока через отверстие сопла, что затем уменьшит размер капель (SMD) топлива и облегчит испарение. Это приведет к большему углу распыления (большей площади рассеивания) и значительному увеличению покрытия распыления.
Рис. 12.
Угол распыления для различных топливных смесей при разных давлениях впрыска.
Споры о влиянии давления впрыска на угол распыления доказали, что геометрия распылителя, в частности, длина проникновения и угол конуса, чувствительны к небольшим изменениям в рабочих условиях и геометрии форсунки. Состояние впускного отверстия форсунки, угол впрыска форсунки, размер отверстия форсунки влияют на различные характеристики распыления. Например, меньший размер отверстий и меньший угол впрыска сопел приведет к уменьшению размера капель и угла распыления. Сопло — важная часть любого распылителя, используемого для регулирования потока, распыления смеси на капли и распыления распыляемой жидкости в желаемом виде.Короче говоря, угол распыления, создаваемый во время распыления, не зависит абсолютно от свойств топлива и давления впрыска, но внешние факторы, такие как тип сопла, также могут повлиять на экспериментальные результаты.
3.3. Проникновение наконечника распылителя (ширина распыления и длина распыления)
Проникновение наконечника распылителя является важной характеристикой распыления, которая используется для определения размера или площади распыления. Длина распыления, ширина распыления и форма распыления относятся к трем основным параметрам при измерении наконечника распылителя.Ширина распыления — это параметр распыления, используемый для наблюдения за площадью распыления. В то время как длина распыления, также известная как расстояние распыления, измеряет расстояние перемещения жидкого топлива, когда оно инициирует первое распыление из отверстия сопла. Результаты экспериментов для ширины распыления и длины распыления были собраны и сведены в таблицу на Фигуре 14 и Фигуре 15 посредством представленных диаграмм. Оба эти результата носят качественный характер и основаны на рисунках из сделанных изображений. Между тем, на Рисунке 13 показана длина струи.Распыление дизельного топлива самое низкое при всех давлениях в камере. Это связано с тем, что у дизельного топлива самая низкая плотность и вязкость среди всех тестовых топлив, поэтому оно распыляется быстрее по сравнению с другим тестовым топливом [40]. Между тем, увеличение давления впрыска увеличит скорость потока через отверстие сопла, что затем уменьшит размер капель (SMD) топлива и облегчит испарение [23].
На рисунке 13 ширина распыления для топлива с более высокой долей биодизеля меньше, чем для дизельного топлива при любом давлении впрыска.Между углом распыления и шириной распыления существует тесная взаимосвязь. Чем больше угол распыления, тем больше ширина распыления. Кроме того, высокий процент биодизеля в топливе (высокая вязкость и плотность) имеет больший размер капель, что может вызвать плохое распыление. Это приведет к тому, что форма распыления будет иметь меньший угол распыления и ширину распыления. Однако ширина распыления будет больше, если топливные смеси испытываются при более высоком давлении впрыска во время процесса распыления. Этот результат согласуется с данными исследователя [25], который обнаружил, что увеличение давления нагнетания с 90 МПа до 120 МПа приводит к тому, что в систему распыления в среднем уносится примерно на 40% больше окружающего газа.Высокое давление впрыска, прикладываемое через систему распыления, может смягчить нежелательные условия распыления, поскольку частицы топлива среднего размера могут быть разбиты на более мелкие перегородки и распределены по большей площади покрытия.
Рисунок 13.
D100 (слева) и B100 (справа) при 0,2 МПа
Рисунок 14.
Ширина распыления для различных топливных смесей при разных давлениях впрыска
Рисунок 15.
Длина распыления для различных топливных смесей давление впрыска на основе результатов экспериментов
Из рисунка 13 видно, что длина распыления для B100 выше по сравнению с другими видами биодизельного топлива и дизельным топливом (самая низкая длина распыления).Чем выше вязкость топлива, тем длиннее потенциальная сердцевина и большая площадь забоя. Это может повысить качество распыления за счет увеличения площади поверхности. Между тем, длина распыления для каждого типа топлива будет уменьшаться при повышении давления впрыска во время процесса распыления. Согласно формуле теоретической длины распыления, длина распыления зависит от угла распыления и ширины распыления. Длина распыления обратно пропорциональна углу распыления и ширине распыления. Чем больше угол распыления и ширина распыления, тем меньше длина распыления и наоборот из-за действия силы тяжести и условий окружающей среды.Окружающее давление оказывает большее влияние на проникновение распылительного наконечника, чем давление впрыска. Повышение давления окружающей среды приведет к уменьшению длины распыления из-за более высокого сопротивления воздуха. Поскольку количество или объем топлива, используемого для процесса распыления, считается постоянным, разумно констатировать, что большая площадь распыления (ширина распыления) приведет к меньшей длине распыления.
3.4. Форма распыления
Форма распыления — это форма струи, выходящей из распылителя или пистолета-распылителя.Рисунок распыления может быть получен во время эксперимента по распылению путем захвата изображений распыления с помощью высокоскоростной камеры. Различная форма распыления, полученная при разном смешивании биодизельного топлива. Анализ формы распыления используется для характеристики типов и качества распыления, таких как форма распыления, интенсивность цвета распыления, скорость распыления и другие. Фотографии образца распыления в этом эксперименте были получены с использованием процедуры обработки изображений. Как показано на рисунке 16, форма распыления дизельного топлива не очень заметна по сравнению с формой распыления B100 при давлении впрыска 0.5 МПа или 5 бар. Топливо с более высоким коэффициентом смешивания биодизеля будет иметь более длинную и плотную потенциальную сердцевину и качественную картину распыления. Это связано с тем, что топливо с относительно высокой вязкостью имеет больший SMD по сравнению с биодизельным топливом с более низким содержанием биодизеля. Наличие неповрежденного топливного сердечника указывает на то, что силы вязкости и поверхностного натяжения в спреях биодизельного топлива достаточно высоки для подавления разрушения топливного сердечника. Исследователь [8] утверждал, что «форма вихря у биодизельного топлива с высокой вязкостью более четкая, чем у дизельного топлива, потому что частота распада биодизельного топлива мала».Более низкая скорость разрушения B100 приводит к образованию капель большего размера и более четкому распылению по сравнению с дизельным топливом. Более четкий рисунок распыления или большая плотность капель связаны с наложением изображений и полосами в произвольном направлении из-за многократного рассеяния.
Рис. 16.
Распыление дизельного топлива (слева) и B100 (справа) при 0,5 МПа
С другой стороны, более высокое давление впрыска увеличивает массовый расход, а затем увеличивает диаметр топливного сердечника.Это вызывает осаждение более мелких капель в верхнем куполе рядом с отверстием сопла. Следовательно, при более высоком давлении впрыска во время процесса распыления можно было наблюдать более качественный рисунок распыления. Короче говоря, свойства топлива являются наиболее важным фактором, влияющим на проникновение распылительного наконечника при распылении. Смесь вязкости и плотности увеличивается по мере увеличения доли биодизеля в топливе, в то время как поверхностное натяжение относительно нечувствительно к пропорции биодизеля в топливе. Динамическая вязкость топлива препятствует изменению формы или расположения его элементов во время потока.Вязкость топлива является основным фактором, который может повлиять на формирование рисунка распыления, в большей степени и в большей степени. Между тем, высоковязкое топливо требует более высокого минимального давления, чтобы начать формирование формы распыления и обеспечить более узкие углы распыления. Теоретически более высокая вязкость топлива приведет к медленному перемещению клапана форсунки из-за большего трения. Это приведет к уменьшению начальной скорости распыления, что приведет к более короткому проникновению. Однако эту концепцию нельзя полностью принять для оценки экспериментальных результатов, полученных в этом проекте, поскольку внешний фактор, такой как температура окружающей среды, оказывает существенное влияние на характеристики распыления.Например, высокая температура окружающей среды имеет тенденцию к образованию более летучего топлива (более низкая вязкость смеси, удельный вес и поверхностное натяжение) и, наконец, к уменьшению SMD и длины распыления топлива при постоянной вязкости распыления и плотности топлива, что может повлиять на начальное распыление. скорость. Это можно объяснить, используя динамику жидкостей — уравнение Бернулли, согласно которому скорость обратно пропорциональна квадратному корню из плотности. Таким образом, можно сделать вывод, что характеристики распыления топлива зависят не только от экспериментальных коэффициентов распыления.Не менее важны исследования взаимосвязи между давлением окружающей среды и температурой, давлением впрыска, диаметром отверстия, формой сопла и содержанием биодизеля в топливе.
В качестве предварительных результатов для прогноза характеристик горения было проведено испытание открытым огнем. На фотографиях, сделанных на Рисунке 17, показаны результаты испытаний на открытом огне с использованием пяти типов топлива, которые были испытаны. Это 100% дизельное топливо (D100), 100% биодизель (B100), 80% биодизель (B80), 50% биодизель (B50) и 20% биодизель (B20).Здесь дизель получил самую большую структуру пламени по сравнению с B100. Но B100 имеет наиболее интенсивное и яркое горение, скорее всего, из-за более высокого содержания кислорода в топливе. Теплота сгорания — это тепловая энергия, которая выделяется при сгорании, поэтому ее обычно называют содержанием энергии. Как можно видеть, когда содержание биодизельного топлива в топливе увеличивается с 0% до 100%, наблюдается сопутствующее снижение содержания энергии. Факторы, которые влияют на энергосодержание биодизеля, включают содержание кислорода и соотношение углерода и водорода.Например, метиловые эфиры жирных кислот (FAME) с 18 атомами углерода в основной цепи жирных кислот включают метиловые эфиры стеариновой (наибольшее содержание водорода), олеиновой, линолевой и линолевой (наименьшее содержание водорода) кислот. Ожидается, что биодизельное топливо с более крупными сложноэфирными головными группами, такими как этил, пропил или бутил, будет иметь большее энергосодержание в результате более высокого отношения углерода к кислороду.
Результат эксперимента показывает те же тенденции, что и при моделировании CFD. Результат эксперимента по углу распыления показывает, что угол распыления не сильно отличается для всех пяти типов топлива.Сохраняется структура, при которой D100 имеет наибольший угол распыления, а BD 100 — наименьший угол распыления. Было проведено сравнение результатов моделирования CFD и экспериментального угла распыления. Схема распыления была сделана с использованием моделирования CFD и эксперимента по тестированию распыления. Как моделирование методом CFD, так и испытание на распыление имеют почти одинаковую картину распыления топлива. Из рисунка распыления видно, что угол распыления меньше для DF100, BD 20, BD 50, BD 80 и BD 100. Схема распыления пяти типов топлива с использованием моделирования CFD показана на рисунке 18.Из сравнения видно, что есть некоторые различия в форме распыления между CFD-моделированием и результатом эксперимента. Кроме того, геометрия распылителя, особенно угол распыления и длина распыления, чувствительна к небольшим изменениям рабочих условий и геометрии форсунки, таких как состояние впускного отверстия форсунки, угол впрыска форсунки и размер отверстия форсунки. Сопло — важная часть любого распылителя, используемого для регулирования потока, распыления смеси на капли и распыления распыляемой жидкости в желаемом виде.Проникновение распылительного наконечника тестируемого топлива такое же, как и у распылительного конуса, но B100, который является относительно вязким, плотным и имеет более высокое поверхностное натяжение, имеет наименьший угол распыления [34–37]. Более того, более высокое содержание вязкости, плотности и поверхностного натяжения даст более четкую картину распыляемого распыления или четкую форму формы распыления. Несмотря на то, что распыление прозрачное, это влияет на угол распыления, в результате чего получается небольшой угол распыления. Такая же ситуация произошла и в результате моделирования. Таким образом, целью моделирования является сравнение с результатом эксперимента и результатами других исследователей.
Рисунок 17.
Испытания на открытом огне для пяти видов топлива
Рисунок 18.
Сравнение результатов эксперимента и моделирования при 0,2 МПа
4. Оптимальная топливная смесь для микротурбинного двигателя
С повышенным интересом к выбросам и сокращению При использовании ископаемого топлива следует учитывать смеси биодизельного топлива, особенно в отношении идеального распыления для микротурбинного двигателя. Следует учитывать влияние характеристик шипучей струи.Согласно экспериментальному анализу, чем выше доля биодизеля в топливе, тем выше вязкость и плотность топлива. Это приведет к большему SMD или известному как размер капель, меньшему углу распыления и ширине распыления, но большей длине распыления во время процесса распыления. Чтобы заменить сжигание дизельного топлива в микротурбинном двигателе, необходимо снизить вязкость мазута, смешанного с биодизелем, чтобы обеспечить надлежащее распыление и полный процесс сгорания. Биодизельное топливо с высокой вязкостью приводит к накоплению углерода в двигателе и, в конечном итоге, к повреждению системы впрыска топлива.Критическим фактором, который следует учитывать при выборе подходящей смеси биодизельного топлива для использования в микротурбине, является его устойчивость к окислению. Биодизельное топливо представляет собой оксигенаты метилового / этилового эфира. Чем выше соотношение биодизельного топлива, тем выше содержание кислорода в топливе. Степень насыщения цепей жирных кислот обычно коррелирует с их стабильностью. Окислительная нестабильность и окисление топлива во время хранения не только влияют на срок службы топлива, но также могут привести к образованию отложений на форсунках, впускных и выпускных клапанах и другим потенциальным проблемам двигателя, таким как преждевременный износ поршней, сегментных колец и цилиндров, затрудненный при запуске из холодного состояния , нерегулярное зажигание и другие.
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при выборе подходящего альтернативного топлива, является расход топлива, который напрямую связан с экономическим фактором. Исследование использования биодизеля в двигателе внутреннего сгорания показало, что смесь дизельного топлива и чистого биодизеля в пропорции до 10% приведет к снижению расхода топлива, и что для более крупных пропорций потребление топлива увеличилось на 10%. до 4,77% при использовании чистого биодизеля [31]. Это увеличение расхода объясняется разницей в теплоте сгорания биодизеля, которая обычно меньше теплотворной способности дизельного топлива.Теплотворная способность биодизеля составляет около 37,27 МДж / л, и, таким образом, биодизельное топливо имеет более низкое содержание энергии, около 89% от дизельного топлива. Что касается экологических соображений, можно увидеть, что можно значительно сократить выбросы оксида углерода (CO), диоксида углерода (CO 2 ), углеводородов (HC), диоксида серы (SO 2 ) и других загрязнителей. получают с помощью биодизеля, потому что содержание углерода, водорода, серы и азота в этом возобновляемом топливе относительно ниже, чем в дизельном топливе.Однако меньший угол распыления биодизельного топлива в процессе распыления и более высокое давление впрыска в двигателе внутреннего сгорания может привести к более высокому выбросу NOx. Это связано с тем, что топливо имеет тенденцию перетекать в область высоких температур, где изобилие кислорода в этой секции легко окисляет сажу с большей скоростью.
С дополнительным вниманием и вниманием к различным важным аспектам, таким как технические (характеристики распыления и свойства топлива), экологические, экономические и глобальные энергетические проблемы, смешанное биодизельное топливо следует выбирать из-за его доступности для снижения выбросов на определенном уровне загрязняющие вещества.Рекомендуемое топливо должно соответствовать ASTM D2880 или аналогичным требованиям для мазута для газовых турбин. Экспериментальные исследования показали, что B20 является наиболее идеальной альтернативой топливу для замены дизельного топлива в микротурбинном двигателе. B20 имеет химические свойства топлива, очень близкие к дизельному, особенно вязкость, которая напрямую влияет на характеристики распыления, такие как поверхностный слой, угол распыления, ширина распыления, длина распыления и форма распыления. Меньший размер капель B20 по сравнению с другим биодизельным топливом обеспечивает большую площадь смешивания топлива с воздухом и увеличивает время, доступное для полного сгорания в системе сгорания на жидком топливе.В то время как меньший угол распыления или распыление B20 под узким углом по сравнению с дизельным топливом во время распыления могут увеличить попадание распыляемой жидкости в микротурбинный двигатель. Как правило, чем уже угол распыления, тем большее влияние воспламенения он оказывает на заданную область. Горение сначала будет ограничено узким углом распыления; в то время как длина проникновения струи не является основной проблемой в этом анализе выбора из-за ограниченного пространства горения микротурбинного двигателя.
Содержание кислорода в B20 находится на приемлемом уровне по сравнению с другим биодизельным топливом с более высокими смесями, и это улучшит устойчивость к окислению и срок службы топлива.Хотя теплотворная способность B20 ниже, чем у дизельного топлива, потребление топлива B20 в двигателе внутреннего сгорания снижено [31] . Следовательно, топливо B20 является наиболее подходящим биодизельным топливом для замены дизельного топлива в микротурбинном двигателе, где характеристики распыления и характеристики двигателя являются основными факторами, которые необходимо учитывать при выборе, основанном на исследованиях.
5. Conculsion
Средний диаметр по Заутеру (SMD), угол распыления и проникновение распылительного наконечника признаны тремя основными характеристиками распыления при экспериментальном анализе распыления топлива.Теоретические результаты SMD были получены с помощью формулы корреляционного SMD, которые в основном основывались на химических свойствах топлива. Согласно экспериментальному анализу, чем выше доля биодизеля в топливе, тем выше вязкость, плотность и поверхностное натяжение топлива. Это приведет к большему SMD и большей длине распыления, но меньшему углу распыления и ширине распыления с более четкой вихревой формой пятна распыления. Быстрое движение воздуха, окружающего распыляемую струю, приведет к перемещению струи и не сможет достичь максимального проникновения наконечника.То же самое относится к атмосферному давлению, где более высокое окружающее давление заставляет распылитель, выходящий из сопла, рассеиваться с более коротким проникновением наконечника распылителя. С увеличением давления воздуха это также увеличит плотность воздуха и также повлияет на проникновение распылительного наконечника. Это приводит к увеличению давления окружающего воздуха [21]. Проникновение распылительного наконечника смешанного биодизельного топлива показало аналогичную картину независимо от соотношения смешивания биодизельного топлива [34]. Процесс распыления смесевого биодизельного топлива уступает таковому для обычного дизельного топлива из-за высокого поверхностного натяжения биодизельного топлива [36].Кроме того, более высокое давление впрыска, прикладываемое при распылении, имеет тенденцию дробить частицы топлива на меньшие размеры, что впоследствии приводит к большему углу распыления и ширине распыления, но меньшей длине распыления с более плотным рисунком распыления. Он показывает тот же результат, что и другие исследователи, и результат также показывает более четкую картину вихревого распыления, малый угол распыления и большую длину распыления для более высокого содержания биодизеля.
В общем, угол распыления конуса для дизельного топлива является самым большим, а угол распыления для биодизельного топлива меньше.Угол конуса распыления для биодизеля может быть дополнительно описан по мере того, как соотношение смешивания биодизеля увеличивается, угол распыления конуса уменьшается. Это может быть связано с более высокой плотностью биодизеля по сравнению с дизельным топливом. Другой физической характеристикой, влияющей на угол конуса распыления, является вязкость жидкого топлива [10]. При более низком атмосферном давлении по сравнению с давлением распыления получаемый угол конуса распыления также меньше. Кроме того, общая картина, согласно которой дизельное топливо имеет наибольший угол конуса, а чистое биодизельное топливо имеет наименьший угол конуса, а SMD для биодизельного топлива выше по сравнению с обычным дизельным топливом из-за других физических характеристик, таких как более высокая вязкость и поверхностное натяжение для биодизельного топлива [1].Для различных смесей биодизеля, когда соотношение смеси биодизеля увеличивается, это также приводит к большему SMD из-за различий в вязкости и поверхностном натяжении. Также SMD любого жидкого топлива также будет уменьшаться по мере увеличения давления распыления или впрыска [38]. Все полученные результаты по характеристикам распыления согласуются с результатами, полученными разными исследователями. Кроме того, свойства топлива играют важную роль в распылении и включают кинематическую вязкость, плотность и поверхностное натяжение.Из-за более высокой кинематической вязкости и поверхностного натяжения биодизеля по сравнению с дизельным топливом, биодизельное топливо плохо распыляется. Эту проблему можно решить, увеличив давление впрыска биодизеля по мере увеличения скорости разрушения.
Кроме того, полученные результаты показывают, что угол конуса распыления для дизельного топлива больше, чем для биодизельного топлива, из-за увеличенного проникновения биодизеля через наконечник распылителя. Большее проникновение распылительного наконечника происходит при меньшем угле распыления. Между тем, большее проникновение биодизеля из распылительного наконечника также связано с более высокими значениями плотности и вязкости, что снижает скорость разрушения жидкого топлива.Производимые капли биодизеля больше, чем у дизельного топлива. B20 было предложено выбрать в качестве наиболее идеального биодизельного и дизельного смешанного топлива для использования в микротурбинных и газотурбинных двигателях из-за его пригодности для замены дизельного топлива без значительного влияния на характеристики двигателя. B20 также способствует эффективным характеристикам распыления, которые имеют решающее значение для правильного процесса сгорания. Таблица 4 показывает описание характеристики распыления для лучшего понимания.
Дальнейшие исследования в этой области будут сосредоточены на реализации подогрева топлива перед распылением.Это снизит вязкость биодизельного топлива и может улучшить распыление для более высоких смесей биодизеля. Тем временем прилагаются дальнейшие усилия для улучшения результатов моделирования. Более того, систему PDPA следует использовать для получения точного результата, посредством которого она может получить размер среднего диаметра Заутера и определить скорость распыления. Между тем давление впрыска также должно быть увеличено за счет увеличения давления впрыска до фактического впрыска, которое будет применяться в газовой турбине для имитации фактического процесса впрыска.