Характеристики распространения пламени при использовании альтернативных видов топлив в камере сгорания переменного объема

Представлены результаты экспериментального исследования средней скорости распространения пламени в основной фазе сгорания при использовании метана и бензина и при добавке водорода в эти виды топливно-воздушной смеси. Выполнена оценка изменения средней скорости распространения пламени. Получены графические зависимости средней скорости распространения пламени, показывающие различный характер их изменения для бензина и метана по составу ТВС. Максимум скорости распространения пламени для метано-воздушной и метано-водородно-воздушной смеси достигается при коэффициенте избытка воздуха, α, в районе 1,1, для бензовоздушной и бензо-водородно-воздушной смеси в области 0,85-0,9. Причём для бензина скорости пламени во всём диапазоне смеси выше.

При добавке водорода в количестве от массы 3 и 5 % для бензина, 5 и 10 % для метана скорости распространения пламени возрастают во всём диапазоне смеси с увеличением эффекта роста при обеднении смеси. Для бензовоздушной смеси добавка водорода более эффективна, чем для метана, в области α, превышающей 1,0.

1. Бортников, Л.Н. Экспериментальная и расчетная оценки эффективности применения водорода на автомобиле / Л.Н. Бортников, Д.А. Павлов, М.М. Русаков // Автомобильная промышленность. – 2013. – № 6. – С. 33-36.

2. Применение водорода для повышения полноты сгорания ТВС на режимах пуска и прогрева / Л.Н. Бортников, Д.А. Павлов, М.М. Русаков, В.В. Смоленский // Естественные и технические науки. – 2013. – № 1 (63). – С. 346-350.

3. Шайкин, А.П. Влияние фундаментальных характеристик распространения пламени на полноту сгорания топлива / А.П. Шайкин, И.Р. Галиев, А.В. Бобровский // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2019. – № 2. – С. 78-89.

4. Шайкин, А.П. Влияние скорости распространения и ширины зоны турбулентного горения пламени на концентрацию несгоревших углеводородов и полноту сгорания топлива в двигателе с искровым зажиганием / А.П. Шайкин, И.Р. Галиев // Вестник Московского государственного университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2019. – № 4 (127). – С. 111-123.

5. Шайкин, А.П. О связи ширины зоны турбулентного горения с составом топлива, давлением, скоростью распространения и электропроводностью пламени / А.П. Шайкин, И.Р. Галиев // Журнал технической физики. – 2020. – Т. 9. – вып. 7. – С. 1064-1067.

6. Характеристики распространения пламени и их влияние на образование несгоревших углеводородов и оксида азота в отработавших газах при добавке водорода в топливно-воздушную смесь энергетических установок с искровым зажиганием: монография / А.П. Шайкин, П.В. Ивашин, И.Р. Галиев, А.Д. Дерячев. – Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2016. – 259 с.

7. Дерячев, А.Д. Эмпирическая модель оценки концентрации оксидов азота при добавке водорода в ТВС двигателей с искровым зажиганием: специальность 05.04.02 "Тепловые двигатели": диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук / Дерячев Александр Дмитриевич. – Тольятти, 2015. – 150 с.

8. Максимальное давление сгорания и его связь с характеристиками сгорания в двигателях с искровым зажиганием / А.П. Шайкин, А.Д. Дерячев, М.В. Сазонов, С.С. Хлопоткин // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2019. – № 3 (49). – С. 61-68.

9. Кузнецов, В.Р. Турбулентность и горение / В.Р. Кузнецов, В.А. Сабельников. – Москва: «Наука», 1986. – 288 с.

10. Варнатц, Ю. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл ; перевод с англ. Г.Л. Агафонова ; под ред. П.А. Власова. – М.: «ФИЗМАТЛИТ», 2006. – 352 с.