Registration Number
0826U003925, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-08-2026
popup.evolution
o
Title
Evaporation and combustion of alternative and combined fuel droplets.
Author
Mykhailo Ivanov,
popup.head Oleksandr Chernenko
popup.opponent Mykhailo Ushcats
popup.opponent Mykola Polietaiev
popup.opponent Andrii Solomakha
popup.review Svitlana Orlovska
popup.rada
Odesa I.I. Mechnikov National University
Description
На основі огляду відомих методів дослідження горіння крапель робиться висновок, що горіння емульсій супроводжується явищем мікровибухів: поділом первинної краплі на вторинні. При цьому в залежності від інтенсивності підводу тепла можливий як невеличкий викид матеріалу, так і руйнування краплі загалом. Використання емульсій важливо в напрямку зменшення викидів окислів азоту та збільшення повноти згорання рідкого палива.
В методі поруватої кульки описано нова методика проведення експрес-аналізу на швидкість вигорання даної рідини. Змочений горючою рідиною кулька поміщується на спеціальній підставці на ваги. На залежності маси кульки від часу є лінійна ділянка, яка визначає швидкість горіння рідини. На відміну від існуючих методів, його перевагою є швидкість, повторюванність, використання малої кількості рідини та можливість швидко порівнювати різні композиційних речовин, в тому числі емульсії.
В роботі досліджуються експериментальні залежності кінематичної в'язкості водо-мазутних емульсій від температури. Водо-мазутні емульсії з великим вмістом води (до 60%) готувалися шляхом тривалого механічного перемішування в циліндричній посудині за допомогою гвинта з металевими щітками. Для визначення в’язкості використовувався метод Стокса. Емульсії є непрозорими рідинами. Тому визначався час руху кульки між верхнім та нижнім шаром рідини. При цьому під емульсію в трубці знаходився шар води. Рухомим тілом була металева кулька. Для вимірювання в’язкості при різних температурах систему поміщували в більшу колбу, через яку прокачували нагріту воду.
В результаті експериментально показано, що в'язкість мазуту нижча за в'язкість його водних емульсій (при одних і тих же температурах). З підвищенням вмісту води в емульсії її в’язкість збільшується. Для дотримання умови оптимального розпилу водомазутних емульсій (як і інших подібних палив), їх необхідно підігрівати до температур, значення яких вище рекомендованих для чистого (не емульгованого) мазуту.
Запропоновані аналітичні залежності температури займання від складу бінарного розчину, які основані на фізико-хімічних властивостях компонентів розчину (теплота пароутворення, її температурна залежність, критична температура і температура кипіння). Розглядається окремо водні розчини легкозаймистої речовини (ЛЗР) і розчин двох легкозаймистих речовин.
В основі аналітичної формули лежить припущення, що в момент займання рідини біля її поверхні спостерігається стехіометричне співвідношення між парою легколетючої рідини та киснем повітря. Зменшення концентрації пари біля поверхні водного розчину враховується законом Рауля.
При оцінці температури займання бінарних розчинів можливі умовно два випадки: температури займання компонентів розчину 1) суттєво відрізняються або 2) близькі. В першому випадку можна припустити, що важколетючий компонент практично не випаровується при наявності більш летючого компоненту. І тому його можна вважати інертним компонентом. Однак, це припущення можливе при частці легколетючого компоненту більше 50 %. В більш загальному випадку припускається одночасна участь обох пар в займанні краплі і стехіометрія для кожної пари рідин.
Спостерігається узгодження отриманої залежності з наявними експериментальними даними (методом відкритого тиглю) по водним розчинам ацетону, метанолу, етанолу і пропанолів, а також розчинів н-октану/н-декану і етанолу/бутанолу. Це дозволяє стверджувати, що припущення про досягнення стехіометрії для пари кожного компоненту суміші при займанні, є прийнятним.
Оригінальним методом є використання в якості електричного тригера виникнення мікровибухів саме високочастотного електричного розряду. Навіть невелика теплова потужність стримера достатня для спостереження пульсацій діаметру краплі емульсії в часі.
Розглядається випаровування краплі рідин при дії високочастотного електричного розряду. Краплі підвішувалися на термопару і знаходилася в повітрі кімнатної температури. Аналіз проводився в припущенні, що дія розряду є тепловою. Показано, крапля чистого рідкого палива (етанол і дизельне паливо) випаровується згідно закону d2. При цьому швидкість випаровування в залежності від відстані до електроду приймає максимальне значення. Аналіз швидкості зменшення маси краплі дозволило оцінити теплову потужність розряду, яка також при віддалені електроду від краплі проходить через максимум.
При аналогічному випаровуванні крапель емульсії (з вмістом води до 50%) після стадії прогрівання спостерігаються пульсації геометричного розміру. Розмір краплі з певною частотою періодично змінюється поблизу деякого середнього значення, яке з часом «випаровування» зменшується.
Після створення емульсії при дії ультразвуковим диспергатором починається укрупнення глобул. Саме пароутворення на таких глобулах і починається зростання парової бульбашки. В першу чергу вони зростають поблизу спаю термопари, а по мірі зростання температури емульсії і в її середині. Зі збільшенням температури швидкість зростання розміру парової бульбашки збільшується.
Registration Date
2026-07-24
popup.nrat_date
2026-07-24 / 2026-10-20
