Energy aspects of using of water-hydrocarbons emulsion as a fuel for diesel engines

• Autorzy: Sitnik Lech J. , Dworaczyński Maciej K. , Haller Piotr

Identyfikatory

DOI

10.24136/atest.2019.061

Warianty tytułu

PL

Energetyczne aspekty wykorzystania emulsji węglowodorowo-wodnej jako paliwa silników diesla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The recent development of internal combustion engines (ICE) goes towards the meeting of increasingly stringent requirements imposed to reduce toxic exhaust emissions and fuel consumption and thus to strive for carbon dioxide abatement and against depletion of global natural resources. The research on engines fueled by water-hydrocarbons emulsions has already a long tradition. So far, tests were based on emulsions obtained in chemical reactions. In this paper, similar analysis results have been presented, but the water-fuel emulsions used for the tests were obtained with making use of the cavitation effect. For this reason a unique cavitator was developed, which was then used to produce water-hydrocarbons emulsions of common, mineral and synthetic diesel fuel. Both of these fuels as well as their water emulsions with 20% water content by volume, were used for tests. The ESC (European Stationary Cycle) test conditions were determined and the engine was tested on engine dynamometer in accordance with the predetermined ESC test conditions. During the tests, under close scrutiny, engine emission and fuel consumption levels were measured. The tests it be more time repeat (with every liquid to engine fueling was 34 times) to achieve the statistical assessment of the results. By the use of emulsions was found to result in a significant reduction in the consumption of diesel fuels. This result is statistically significant.

PL

Rozwój silników spalinowych podażą w kierunku spełnienia coraz bardziej rygorystycznych wymogów narzucanych w celu zmniejszenia emisji toksycznych składników spalin i zużycia paliwa, a tym samym do redukcji emisji dwutlenku węgla i zapobieżeniu wyczerpywania się globalnych zasobów naturalnych. Badania silników zasilanych emulsjami wodno-węglowodorowymi mają już długą tradycję. Dotychczas testy były oparte na emulsjach otrzymywanych poprzez dodawanie związków chemicznych. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań, w których emulsje uzyskano przy wykorzystaniu zjawiska kawitacji. Z tego powodu opracowano unikatowy kawitator, który był następnie wykorzystywany do produkcji emulsji wodno-węglowodorowych zwykłego, mineralnego oraz syntetycznego oleju napędowego. Oba te paliwa, a także ich emulsje wodne o 20% zawartości wody objętościowo, zostały użyte do testów ESC (Europejskiego Cyklu Stacjonarnego). Określono warunki badania wg ESC i przetestowano silnik na hamowni zgodnie z tymi warunkami. Podczas testów zmierzono poziom emisji i zużycia paliwa. Przy każdym rodzaju paliwa testy powtarzano 34 krotnie aby uzyskać statystyczną ocenę wyników. Stwierdzono, że zastosowanie emulsji powoduje znaczne zmniejszenie zużycia olejów napędowych. Wynik ten jest statystycznie istotny.

Słowa kluczowe

EN

IC engines; fuel consumption; hydrocarbons-water; emulsions

PL

silniki IC; zużycie paliwa; emulsje; węglowodorowo-wodna emulsja

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 20, nr 1-2
• Strony: 331--335
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sitnik Lech J.

• Division of Automotive Engineering at Wroclaw University of Science and Technology

autor

Dworaczyński Maciej K.

• Division of Automotive Engineering at Wroclaw University of Science and Technology

autor

Haller Piotr

• Division of Automotive Engineering at Wroclaw University of Science and Technology

Bibliografia

• 1. Chłopek Z.: Pojazdy samochodowe. Ochrona środowiska naturalnego; WKiŁ, Warszawa 2002
• 2. Abass K.I. The Impact of Various Surfactants on the Water-in Diesel Fuel Emulsions. 2017: https://www.researchgate.net/publication/316702079_The_Impact_of_Various_Surfactants_on_the_Water-inDiesel_Fuel_Emulsions
• 3. Dibofori-Orji, A.N.: Critical Processes Involved in Formulation of Water-in-Oil Fuel Emulsions, Combustion Efficiency of the Emulsified Fuels and Their Possible Environmental Impacts. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 3 (8), 2011, pp. 701÷706, ISSN: 2040-7467
• 4. Emberson D.R., Ihracska B., Imran S., Diez A., Lancaster M., Korakianitis T. Hydraulic characterization of Diesel and water emulsions using momentum flux. Fuel 162 (2015) 23-33
• 5. Ithnin A.M., Yahya W.J. Emulsifier-free Water-in-Diesel emulsion fuel: Its stability behaviour, engine performance and exhaust emission. Fuel 215: pp. 454-462 December 2017
• 6. Jankowski, A.: Influence of chosen parameters of water fuel micro emulsion on combustion processes, emission level of nitrogen oxides and fuel consumption of CI engine. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 4, 2011
• 7. Lin C.Y., Wang K.H. The Fuel Properties of Three-Phase Emulsions as an Alternative Fuel for Diesel Engines. Fuel, 82, pp. 1367÷1375, 2003.
• 8. Khan M.Y., Hagos F.Y., Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014 (17) : 527472
• 9. Sitnik L.J. Ekopaliwa silnikowe (Engine eco-fuels). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej (Publishing House of the Wrocław University of Technology), Wrocław, 2004
• 10. Sitnik L.J., Dworaczyński M.K., Haller P. Water-carbohydron emulsions obtained by cavitation used for the fueling of diesel engines. Archiwum Motoryzacji (The Archives of Automotive Engineering) 2013 No 2 pp 53-64
• 11. Tajima, H., Takasaki, K., Nakashima, M., Kawano, K., Ohishi, M., Yanagi, J. and Osafune, S.: Visual Study on Combustion of Low-Grade Fuel Water Emulsion. COMODIA, 2001, July 1-4, Nagoya, 2001
• 12. Vu P.H., Nishida O., Fujita H., Harano W., Toyoshima N., Iteya M. Reduction of NOx and PM from Diesel Engines by WPD Emulsified Fuel. SAE Paper 2001-01-0152, 2001
• 13. Tietge U., Díaz S., Mock P., German J., Bandivadekar A., Ligterink N. From laboratory to road. A 2016 update of official and ‘realworld’ fuel consumption and CO2 values for passenger cars in Europe WHITE PAPER November 2016 www.theicct.org

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).