Hydrogen, as a zero-emission fuel, makes it possible to build a piston combustion engine that can be qualified as a drive for a "Zero Emission Vehicles", in terms of CO2 emissions. Thus, a hydrogen-powered piston combustion engine may be a future transitional technology for powertrains, especially in trucks and off-road vehicles, competitive with both electric drives and fuel cells. The article presents a multi-directional analysis of the prospects for the development and dissemination of hydrogen-powered internal combustion piston engines in motor vehicles. The current interest of the automotive industry in hydrogen-powered internal combustion engines, the current state of their development and the challenges that need to be overcome were presented. Various conditions that will determine their future in Europe were also indicated.
Due to unique properties, production and operation features, water-fuel emulsion (WFE) could be considered as one of the most promising type of alternative fuels for diesel engines. Experimental research showed that compared to traditional diesel fuel, application of water-fuel emulsion allows to reduce nitrogen oxides and soot emissions, which is due primarily to a decrease in the level of maximum temperatures in the engine cylinder, as well as a more uniform distribution of fuel over the combustion chamber volume thanks to its secondary dispersion (micro-explosion phenomena). To control the stability of water-fuel emulsion properties during engine operation it is recommended to install water content sensor in the fuel supply system.
Currently, ANSYS Fluent software is widely used as an alternative engineering tool for describing the physical processes occurring in the furnace and gas burners of the boiler. In the work, the technology of preparation and characteristics of fuel combustion of the boiler KVTK-100-150-4 of the Ekibastuz CHPP are investigated. Calculations of the energy characteristics of the combustion process in the combustion chamber have been carried out. A three-dimensional mathematical model of the combustion process was carried out using the ANSYS Fluent software. The analysis of methods for reducing the formation of harmful substances.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wykorzystując metodę numeryczną, przeprowadzono modelowanie procesu spalania gazu odpadowego, poddając analizie różne konstrukcje palników: współosiowych rur i z cylindryczną komorą mieszania dla trzech wariantów. Pod względem efektywności spalania, co wiąże się z większą ilością wytworzonych produktów, stwierdzono, że korzystniejszy był palnik o konstrukcji współosiowych rur. Dla tego typu palnika uzyskano 94% produktów i maks. temp. 976°C. Średnia wartość stężenia CO w strefie reakcji wyniosła 1,4%. Dla palnika z cylindryczną komorą mieszania uzyskano maks. 85-89% produktów, a maksymalne temperatury osiągały wartość 990-1075°C.
EN
Two geometric models of burners for combustion of low-calorific top gases (with concentric pipes and with a cylindrical mixing chamber) were developed and the gas combustion process for these burner designs was compared using a numerical calcn. program. The efficiency of 94 and 85–89% of combustion products and temp. of 976 and 990-1075°C were obtained for the burner with a coaxial tube structure and a cylindrical mixing chamber, resp.
Przedstawiono wstępną propozycję oceny jakości rozpylania paliwa w komorach spalania z wtryskiem bezpośrednim silnika o zapłonie samoczynnym. Podano definicję opisową i wartościującą pojęcia jakości spalania. W odniesieniu do definicji wartościującej przyjęto, że jakość rozpylania paliwa może być określona za pomocą zbioru takich cech jak: dokładność rozpylania, stopień rozpylenia, jednorodność rozpylenia, zasięg strumienia, rozrzut kropel strumienia, równomierność rozpylenia, stężenie rdzenia strumienia paliwa i szerokość (średnica) tego strumienia. Wymienione cechy jakości rozpylania zostały scharakteryzowane w ujęciu deterministycznym i probabilistycznych za pomocą odpowiednich wzorów. Wykazano przy tym przydatność zarówno estymacji punktowej jak i przedziałowej do oceny cech jakości rozpylania paliwa. Zwrócono przy tym uwagę, że estymacja przedziałowa umożliwia pełniejszy (lepszy) opis jakości rozpylania paliwa.
Diagnostics of pulverized coal combustion can be carried out in the field of process monitoring and analysis of measurement data. The information about changes in the flame is presented in the form of time series, which can be analyzed in the time and frequency domain. The paper presents an analysis of signals of changes in the intensity of the flame glow during pulverized coal combustion using power spectral density. On the basis of the periodograms determined using the Welch method, it was possible to determine the frequency components present in the signal.
PL
Diagnostyka spalania pyłu węglowego może być przeprowadzana w zakresie monitorowania przebiegu procesu oraz analizy danych pomiarowych. Informacje o zmianach zachodzących w płomieniu przedstawione są w postaci szeregów czasowych, które mogą być analizowane w dziedzinie czasu i czestotliwości. W artykule przedstaiono analize sygnałów zmian intesnywności świecenia płomenia podczas spalania pyłu węglowego przy użyciu gęstości widmowej mocy. Na podstawie periodogramów wyznaczonych z zastosowaniem metody Welcha możliwe było określenie składowych czestotliwościowych występujących w sygnale.
The paper presents a model of a solid fuel boiler with the improvement of the locking mechanism to increase its efficiency, which in turn will increase the savings and ecological safety of such a boiler. The given calculation of the volume of dry gases, theoretical volume of nitrogen and the volume of water vapor, which makes it possible to determine the content of oxygen in the air and other elements in the fuel. Given a 3-D model of solid fuel boiler by means of FlowSimulation software. Based on the test results, the amount of combustion products leaving the chamber was shown. The research results show that, depending on the size of the boiler elements, there is no ventilation in the room where the boiler is located, and after an hour of operation, a long stay of a person may cause health problems. t has been shown that the excess air factor depends on the type of combustible fuel, the method of its combustion and the structure of the boiler combustion chamber. A construction of the closing mechanism of the combustion chamber of a solid fuel boiler is proposed. Based on experimental and computational research, a model of the boiler door handle was constructed, when automatic opening would be impossible. Such a design of the mechanism closing the combustion chamber of a solid fuel boiler allows to increase its efficiency as a result of the stability of the gas mixture composition and to reduce the risk of carbon monoxide falling into the room.
In earlier designs, the compression-ignition engine units were controlled by means of mechanical elements. They were levers, rods, springs, pawls, cams and others. The quality of such control did not ensure the required repeatability of control parameters in the fuel injection and combustion process. After the introduction of the standards limiting engine emissions of the limited exhaust components, the aforementioned engine control systems were not able to meet the requirements. The mechanical regulation of mechanical systems has been replaced by electronic control systems. It was the development of computer techniques and software that enabled design solutions of control systems for injection and combustion process parameters in engines with sufficient accuracy and repeatability of test results. The modern EDC (Electronic Diesel Control) control system, due to the computing power of microprocessors increased in recent years, enables meeting high requirements of modern Common Rail injection systems. The article presents issues in the area of four thematic levels: the design and modernization of the engine, its operation, diagnostic problems in order to determine reasons of unit failures and bench-top methods for assessing the effectiveness of unit repairs as well as issues concerning alternative fuels.
The article presents the test stand and the test results of a vehicle with an SI engine, fueled by a blends of LPG and DME gaseous fuels. During the tests, a chassis dynamometer was used, which reproducibly reflected road conditions. The tests were carried out for various shares of DME in the mixture, thus determining the maximum possible share of this fuel. The measuring points have been extended with different engine loads and different rotational speeds. The analysis of the pressure inside the engine cylinder made it possible to compare the operation of the engine powered by mixtures of different proportions to the reference fuel - LPG.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Naturalne tanie i szeroko dostępne surowce mineralne, takie jak krzemionka, kalcyt, magnezyt, syderyt czy dolomit, mogą być przetwarzane metodą redukcji magnezotermicznej w kierunku otrzymania nowych nanomateriałów. Minerały węglanowe zawierające węgiel w ilości do kilkunastu % mas., mogą być źródłem nanostruktur węglowych. Tego typu surowce wyjściowe poddano przeróbce chemicznej metodą syntezy spaleniowej w celu otrzymania nowych nanomateriałów, zawierających także krzem oraz trójwymiarowe struktury grafeno-pochodne. Przeprowadzono dodatkowe badania rozpoznawcze właściwości adsorpcyjnych otrzymanych produktów.
EN
SiO₂, Mg formate, dolomite and siderite were reduced with Mg at above 2000 K to produce C and Si nanoparticles. The products after purifin. showed an ordered structure with some defects and had a good capacity for adsorption of 4-chlorophenol from its aq. soln.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przeprowadzono optymalizację procesu spalania gazu koksowniczego w eksperymentalnej komorze grzewczej. Wyniki badań potwierdziły, że oczyszczony gaz koksowniczy stanowi wysokoenergetyczne paliwo zapewniające stabilną pracę wysokotemperaturowej komory grzewczej. Przeprowadzone symulacje dowiodły, że wykorzystanie metod numerycznych do przewidywania produktów spalania stanowi nieodłączny i niezastąpiony element badań. Uzyskane wyniki świadczą o możliwości wykorzystania opracowanego mechanizmu do przewidywania składu spalin dla różnych warunków procesu spalania gazu koksowniczego bez konieczności prowadzenia wielogodzinnych pomiarów.
EN
Coke oven gas was burned in an exptl. quartz chamber equipped with a vortex burner. The temp. profile and the compn. of exhaust gases along the combustion chamber were detd. Numerical simulations were performed to predict combustion products. They were consistent with the exptl. detd. exhaust gas compn. The possibility of using the developed combustion process mechanism to predict the compn. of exhaust gases in various conditions without the need to carry out long-term measurements was proven.
The phenomena accompanying the self-ignition period have been the subject of extensive research in this area. They are usually carried out in constant volume pressure chambers or in reactors with constant air flow. Such tests are considered to be basic. The conditions in these tests are definitely different from those in compression ignition engines. Therefore, the comparison of the auto-ignition delay periods from test setups to those obtained from real engines raises a number of doubts. Because the self-ignition delay period determines the combustion process, a theoretical analysis was conducted, pertaining to a number of factors that have an impact on this process which determines the operational aspects of the engine, and thus its economics and ecology. The research object was a single-cylinder engine from AVL LIST GmbH in Graz, Austria. The engine is equipped with a Common Rail injection system. The test setup meets the following standards: Directive 1999/96/EC of the European Parliament and the Council of 13th December 1999, Regulation (EC) No 715/2007 of the European Parliament and the Council of 20th June 2007, as well as Commission Regulation (EC) No 692 /2008 of 18th July 2008. The analysis of the operational aspects of the self-ignition delay period was based on the results of tests on the AVL 5402 engine fueled with hydrocarbon fuels: diesel and synthetic oil. The engine was also fed with vegetable fuel – rapeseed oil. The obtained material from the tests warns the user of CI engines against the effects of their failure if the engine control parameters and the quality of fuel for its supply are not maintained as recommended by the manufacturers. The material contained in the publication is used for scientific analysis, and, which is worth emphasizing, is of a utilitarian nature.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zbadano wpływ pary wodnej dostarczanej do procesu spalania węgla kamiennego w kotle grzewczym wyposażonym w klasyczną komorę spalania oraz znajdującą się nad nią komorę dopalającą ze swobodnym przenikaniem do niej gazów spalinowych i płomienia na proces spalania. W trakcie badań mierzono zmiany emisji substancji szkodliwych oraz parametry termodynamiczne procesu spalania. Strumień masy doprowadzonej do komory spalania pary wodnej wynosił maksymalnie 3,6 kg/h, co wynikało z nominalnych parametrów technicznych parownicy użytej w badaniach (objętość oraz moc wytwórcza pary wodnej). Dzięki otrzymanym wynikom pokazano, że para wodna doprowadzona do komory spalania kotła grzewczego małej mocy znacząco wpłynęła na zmianę składu chemicznego spalin. Doprowadzenie pary wodnej do komory spalania spowodowało obniżenie stężeń masowych emitowanych pyłów (PM) i tlenków azotu (NOx) oraz wielokrotny wzrost stężenia masowego emitowanego tlenku węgla(II). W przypadku doprowadzenia do komory dopalającej pary wodnej otrzymano, podobnie jak w przypadku komory spalania, znaczący spadek emisji PM i nieznaczny NOx przy zachowaniu zbliżonej emisji CO względem normalnej pracy urządzenia. Kocioł grzewczy o mocy nominalnej 18 kW był tak wyregulowany, aby pracować w sposób ciągły z mocą ok. 5,5 kW, co stanowiło ok. 30% względem mocy znamionowej. Przedział ten odzwierciedla rzeczywisty przedział mocy, z jaką kotły grzewcze na paliwa stałe pracują w warunkach rzeczywistej eksploatacji. Mierzono także temperaturę panującą w komorze spalania i dopalania, temperaturę spalin i zawartość tlenu w spalinach. Na podstawie otrzymanych wyników wyliczono współczynnik nadmiaru powietrza (λ).
EN
Solid fuel boiler with the nominal heating power 18 kW was fired with black coal only or with addn. of max. 3.6 kg/h steam to combustion or afterburning chambers. The steam addn. to the combustion chamber resulted in a decrease of particulate matter content with a small decrease in NOx concn. and a large increase in CO content in the exhaust gas, while steam addn. to the afterburning chamber resulted in a decrease of particulate matter content with a slight decrease in emission of CO and NOx.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przeprowadzono ocenę emisji zanieczyszczeń z kotłów opalanych węglem, biomasą, gazem ziemnym, lekkimi olejami opałowymi oraz z pomp ciepła. Wyliczono całkowite zużycie paliwa do wytwarzania energii oraz wielkość emisji zanieczyszczeń towarzyszącej procesowi spalania. Najniższą emisję obserwowano w przypadku kotła na gaz ziemny.
EN
Pollutant emission anal. was carried out for coal-fired, biomass-fired, natural gas or light fuel oil-fired boilers and a heat pump. The total fuel consumption for generation primary and final energy and the emission of pollutants accompanying its combustion were calculated. The lowest emission was obsd. for supplying energy by using a natural gas boiler.
Due to the implementation of environmental regulations and the continual tightening up of the limits for pollutants in combustion systems, we are being forced to pay more attention to this area. A significant source of pollutants originating from the industry is, in particular, the formation of carbon dioxide (CO2) and nitrogen oxides (NOx) in combustion systems with air intake. The control of pollutant emissions has become a global concern due to the worldwide increase in the use of fossil fuels. Besides the fact that the insufficient combustion process has a significant share of emissions in the environment, it also reduces the overall efficiency and economy of the operation using this energy source. We encounter this problem also in the operation of gas melting furnaces. Therefore, the aim of this paper was to describe the results of experimental measurements of the amount of emissions produced during the gas melting furnace KOV 010/1998 operation, which is in practice predominantly used for the melting of Aluminium alloys. Experimental measurements were performed to design the most appropriate operating mode variant of the melting furnace with regard to maximizing its productivity and at the same time to minimizing the total amount of emissions produced during one melting cycle.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Research into the application of Electrical Capacitance Tomography (ECT) carried out in the Laboratory of the Aircraft Engines Division at Warsaw University of Technology has shown that it is applicable to recognition of various flames. Several cases were tested using the ECT system and the system successfully created cross sectional images of premixed and diffusion flames. Studies were then conducted which significantly increased the functionality of the system. This article describes experimental studies that afforded insight into the effects of the degree of ionization generated during the combustion process on the changing signal of the ECT system. Research was carried out in an experimental stand consisting of a burner, 6 and 12 electrodes capacitance sensors and an optical spectrometer. Burner injection was used to obtain stability of combustion. Two rotameters were installed in the inlet of the burner. The flow rate of air and methane was used to determine the composition of the combustible mixture formed in the mixing chamber. A grating spectrometer was used to perform a detailed analysis of combustion processes and to detectvarious types radicals. This experimental test focused on measuring chemiluminescence intensities and possible correlations of the OH*, CH*, C2* and H2O with air/ methane ratio. The data from the ECT system and optical spectrometer was then analyzed. It was found that the strong correlations between the peak intensity of OH*, CH*, C2* and H2O in the reaction zone to the equivalence ratio could be used to investigate the local flame stoichiometry.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Określono wpływ współspalania osadów ściekowych z osadami pokoagulacyjnymi lub dennymi w kotłach fluidalnych FBC (fluidized bed combustion). Spalanie mieszanek osadów ściekowych z 10-proc. i 20-proc. udziałem masowym pozostałych osadów przeprowadzono w temp. 830–990°C. Porównano przebieg procesu fluidyzacji oraz zawartość NOx, SOx w spalinach. Surowce i powstałe popioły charakteryzowano przy użyciu analizy elementarnej, termograwimetrycznej (TG/DTA) i dyfraktometrycznej (XRD). Stwierdzono, że współspalanie osadu ściekowego z osadem pokoagulacyjnym lub dennym nie powoduje stapiania popiołu, ponadto zmniejsza zawartość NOx i SOx w spalinach w porównaniu z samodzielnym spalaniem komunalnych osadów ściekowych.
EN
Sewage sludge and its mixts. with post-coagulation or bottom sediments (10 or 20% by mass) were combusted at 830–990°C to compare compns. of exhaust gases (NOx, SOx). Use of the mixts. and lower temps. of their combustion resulted in a significant redn. of the NOx content in the exhaust gas. Cocombustion of sewage sludge with postcoagulation or bottom sediments did not result in melting of ash at the tested temps.
Wstęp i cele: W pracy opisano spalanie jest proces gwałtownego utleniania substancji palnej, podczas którego wywiązuje się duża ilość ciepła. Celem spalania jest uzyskanie ciepła o wysokiej temperaturze, a w niektórych urządzeniach również spalin o dużym ciśnieniu, jak np. w silnikach spalinowych tłokowych. Celem pracy jest ogólne omówienie paliw i ich własności, zapotrzebowania powietrza do spalania, współczynnika nadmiaru powietrza oraz ilości i składu spalin. Materiał i metody: Materiał stanowią źródła z literatury z zakresu termodynamiki. W pracy zastosowano metodę analizy teoretycznej. Wyniki: Rezultatem analizy jest opracowanie równań przedstawiających ilość produktów powstających przy spalaniu różnych składników paliw stałych, ciekłych i gazowych. Z równań tych można obliczyć objętość spalin, powstałych ze spalenia 1 kg paliwa, jako sumę wszystkich produktów spalania oraz składników niepalnych powietrza. Wnioski: Znajomość objętości spalin powstających przy spalaniu 1 kg paliwa w danym urządzeniu jest niezbędna do obliczania przekrojów kanałów lub rurociągów odprowadzających gazy spalinowe.
EN
Introduction and aim: The paper describes combustion is a process of rapid oxidation of a combustible substance during which a large amount of heat is generated. The purpose of combustion is to obtain heat at a high temperature, and in some devices also high-pressure exhaust gas, such as piston internal combustion engines. The purpose of the work is to discuss fuels and their properties in general, combustion air demand, excess air coefficient, and the amount and composition of exhaust gases. Material and methods: Material covers some sources based on the literature in the field of thermodynamics. The method of theoretical analysis has been shown in the paper. Results: The result of the analysis is the development of equations showing the amount of products formed when burning various components of solid, liquid and gaseous fuels. From these equations, the volume of exhaust gas resulting from the combustion of 1 kg of fuel can be calculated as the sum of all combustion products and non-flammable air components. Conclusion: Knowledge of the volume of flue gas resulting from the combustion of 1 kg of fuel in a given device is necessary for calculating the cross-sections of ducts or pipelines that discharge flue gases.
Monitoring of the combustion process is carried out in order to ensure its efficiency and stability. Selected aspects of the combustion process diagnostics using the analysis of changes in flame luminosity for two configurations: 100% pulverized coal fuel and a mixture of 80% coal and 20% biomass were presented in the article. The analysis of measurement data was conducted using selected statistical tools and a multiresolution analysis of signals.
PL
Monitoring procesu spalania jest prowadzony w celu zapewnienia efektywności i stabilności przebiegu procesu. W artykule przedstawiono wybrane aspekty diagnostyki procesu spalania z wykorzystaniem analizy sygnałów intensywności świecenia płomienia dla dwóch konfiguracji: paliwa w postaci 100% pyłu węglowego i mieszaniny 80% węgla z 20% biomasą. Analiza danych pomiarowych została przeprowadzone z wykorzystaniem wybranych narzędzi statystycznych oraz analizy wielorozdzielczej sygnałów.
The article presents selected methods of assessing the basic parameters of the combustion process, as well as assessing the usability and limitations of the methods used to determine the initiation and the end of the combustion process in reciprocating internal combustion engines. The methods considered are based on data contained in real, developed indicator diagrams. Basic thermodynamic assumptions and the scope of application of the combustion process evaluation method based on the actual work cycle of a combustion engine prepared in a double logarithmic scale were discussed. The article also mentions the application of the following methods: a direct pressure comparison method in the cylinder, the comparison of the first pressure derivative in the cylinder, logarithmic derivative meth-od of pressure change in the cylinder, the method of the polytropic index, method of the first derivative of the polytropic index and the method of constant values of the polytropic index. The article presents the advantages and disadvantages of the research of our methods.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.