DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2018.2.05

ИСПАРЕНИЕ КАПЕЛЬ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ ЭТАНОЛА И БУТАНОЛА

O. K. Kopiyka, Yu. O. Olifirenko, V. V. Kalinchak, D. S. Darakov, T. O. Fudulei, L. Raslavičius

Аннотация


Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований испарения одиночных капель этанола (Е), бутанола (В) и их смеси с массовой долей этанола 60% (60%Е+40%В) в нагретой воздушной среде в диапазоне температур 350-700К и при атмосферном давлении. Появление эффективных технологий получения возобновляемых топлив из биомассы дало возможность использования этих спиртов как альтернативных горючих. На практике они используются как примеси к топливам, получаемым из нефти. Одна из главных проблем при увеличении доли добавок биотоплив к топливным смесям, использующимся в транспорте, заключается в отличии теплофизических свойств биотоплив от свойств  минеральных топлив. Эти различия значительно влияют на процессы образования и испарения капель, воспламенение и горение модифицированной воздушно-топливной смеси в камере сгорания. Испарение капель топлива, как начальная стадия горения в камере сгорания, определяет эффективность всех остальных процессов. Поэтому немаловажно изучение испарения капель биотоплив и их смесей.

Теоретическое моделирование процесса испарения капель указанной выше биотопливной смеси проводилось с использованием приближения отдельных составляющих на основе уравнений тепломассообмена для каждого из компонентов смеси. То есть, система включает в себя (i+1) уравнение. Для экспериментального изучения кинетики испарения использовался метод подвешенной капли. Представлены полученные зависимости текущего диаметра и температуры капли от времени, которые показывают наличие стадийности испарения смеси. На первом этапе интенсивнее испаряется этанол, как жидкость с более низкой температурой кипения. После этого в капле остается только бутанол, как жидкость с более высокой температурой кипения. Второй этап – это равновесное испарение оставшегося компонента смеси. Анализ зависимости позволяет оценить продолжительность испарения капель как для однокомпонентных биотоплив, так и для их смесей. Экспериментальные оценки длительности испарения соответствуют расчетным данным.


Ключевые слова


испарение; этанол; бутанол; одиночные капли; приближение отдельных составляющих

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Dukes J.S. Burning buried sunshine human consumption of ancient solar energy / J.S. Dukes // Climatic Change.– 2003. – V.61. – P. 31–44.

Gomez L.D. Sustainable liquid biofuels from biomass: the writing's on the walls / L.D.Gomez, C.G.Steele-King, S.J.McQueen-Mason // New Phytologist.– 2008. – V.178, no. 3. – P. 473–485.

Wallner T. A Comparison of Ethanol and Butanol as Oxygenates Using a Direct-Injection, Spark-Ignition Engine / T.Wallner, S. A.Miers and S. McConnell // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. – 2007. – V.131, no.3. – P. 129 – 139.

Zhang L. Vaporization modeling of petrolium-biofuel drops using a hybrid multi-component approach / L. Zhang, S-Ch. Kong. // Combustion and Flame. – 2010. – Vol. l57. – P. 2165-2174.

Терехов В.И. Тепломассообмен при испарении капель бинарных растворов / В.И. Терехов, Н.Е. Шишкин // Испарение, конденсация: сб. трудов V Российской национальной конференции по теплообмену. – М., 2010. –Т.4. – С.302 – 305.




Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.