Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ТУРБУЛЕНТНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ИОНИЗАЦИИ МЕТАНО-ВОДОРОДНОГО ПЛАМЕНИ

Полный текст:

Аннотация

Обосновано применение нового альтернативного топлива – хитана (смеси метана с водородом) в транспортных и стационарных установках. Показано, что для определения оптимального состава предлагаемого топлива на разных режимах работы двигателя необходимо знать его влияние на процесс сгорания. В связи с этим в работе были исследованы характеристики турбулентного пламени предварительно перемешанной смеси метана с водородом. Результаты экспериментов, полученные в условиях поршневого двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, показали, что турбулентная скорость распространения пламени определяется поступательным движением фронта пламени, зависящим как от турбулентности топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя, так и от кинетики химических реакций горения. Выявлено увеличение тока ионизации метано-водородного пламени с ростом интенсивности его турбулентности, достигаемым увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, и массовой доли углерода в горючей смеси за счет изменения в ней концентрации водорода и коэффициента избытка воздуха. Дана интерпретация полученных результатов на основе современных представлений теории горения. По результатам исследований разработан новый расчетно-эмпирический метод определения турбулентной скорости распространения метано-водородного пламени посредством показаний ионизационного датчика. Сравнение скоростей распространения пламени, найденных экспериментально и рассчитанных по предлагаемому методу при сжигании бедных и стехиометрических топливных смесей выявило наличие между ними 5 % расхождения, а во время сжигания богатой смеси расхождение возрастало до 10 %. Это подтверждает целесообразность использования изложенного в статье метода на стадии проектирования газопоршневого двигателя внутреннего сгорания.

Об авторах

Александр Петрович Шайкин
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Россия

доктор технических наук, профессор кафедры «Энергетические машины и системы управления»



Павел Валентинович Ивашин
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Энергетические машины и системы управления»



Ильдар Ринатович Галиев
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей»



Александр Дмитриевич Дерячев
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Россия

аспирант



Список литературы

1. Park C., Kim C., Choi Y., Won S., Moriyoshi Y. The influences of hydrogen on the performance and emission characteristics of a heavy duty natural gas engine // International journal of hydrogen energy. 2011. № 5. P. 3739–3745.

2. Ma F., Wang J., Wang Y., Li Y. Influence of different volume percent hydrogen/natural gas mixtures on idle performance of a CNG engine // Energy & Fuels. 2008. № 22. P. 1880–1887.

3. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 352 с.

4. Gao Z., Wu X., Gao H., Liu B. Investigation on characteristics of ionization current in a spark-ignition engine fueled with natural gase hydrogen blends with BSS de-noising method // International journal of hydrogen energy. 2010. № 35. P. 12918–12929.

5. Schofield K. The enigmatic mechanism of the flame ionization detector: its overlooked implications for fossil fuel combustion modeling // Progress in energy and combustion science. 2008. № 3. P. 330–350.

6. Ключарёв А.Н. Процессы хемоионизации // Успехи физических наук. 1993. № 6. С. 39–73.

7. Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Скорость распространения и ионизация пламени при сжигании бензина и метана с добавкой водорода // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. № 2. C. 140–148.

8. Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Характеристики распространения пламени у свечи зажигания и в наиболее удаленной от неё зоне в газовом ДВС // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2012. № 4. С. 209–212.

9. Скорость горения метанводородных смесей при повышенных давлениях и температурах / К.Я. Трошин [и др.] // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 5. С. 76–88.


Рецензия

Для цитирования:


Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р., Дерячев А.Д. К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ТУРБУЛЕНТНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ИОНИЗАЦИИ МЕТАНО-ВОДОРОДНОГО ПЛАМЕНИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2015;(1):51-54.

For citation:


Shaikin A.P., Ivashin P.V., Galiev I.R., Deryachev A.D. ON THE ISSUE OF RELATIONSHIP OF TURBULENT VELOCITY OF SPREADING AND IONIZATION OF METHANE-HYDROGEN FLAME. Science Vector of Togliatti State University . 2015;(1):51-54. (In Russ.)

Просмотров: 10


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)