Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental Investigation of a Diesel Engine Powered with Fuel Microemulsion

Górski Krzysztof

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 2

41--48

EN

The paper presents the research results of the AVL diesel engine powered with microemulsion fuels. In particular the emission of soot particles from the engine operated under stationary conditions was investigated. The necessary tests were carried out for two microemulsions containing 3.5 and 7% by volume of distilled water dispersed in diesel fuel with necessary surfactants/cosurfactants, i.e. Crillet-6/Span-20. Both tested microemulsions contained similar water micelles size distribution with average dimension of 18 nm. The results of the investigation confirmed that the combustion of tested water – fuel microemulsion in the AVL research engine reduces the emission of soot particles even by 50% in comparison with the diesel fuel.

2

Ograniczanie emisji sadzy ze spalania paliw stałych w instalacjach małej mocy

Kubica R., Kubica K., Kacprzyk W.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 3

472--479

PL

Przeanalizowano problem emisji sadzy w kontekście jej szkodliwego oddziaływania na środowisko i zdrowie człowieka. Szczególną uwagę zwrócono na emisję sadzy z indywidualnych palenisk, eksploatowanych w sektorze mieszkalnictwa, ze względu na znaczący udział tego sektora w globalnej emisji pyłu. Omówiono metody oznaczania emisji sadzy w spalinach. Przedyskutowano sposoby ograniczenia emisji sadzy, w tym metody techniczne. Wskazano kierunki działań niezbędnych do podjęcia w warunkach Polski, w aspekcie postanowień znowelizowanego Protokołu z Göteborga.

EN

A review, with 36 refs., of black c emission sources and methods for detn. of C in the atm. particulate matter. The techn. measures for black c emission abatement were given. Some guidelines for decreasing the emission were proposed under Polish conditions.

3

Porównanie emisji sadzy i tlenku azotu przez silnik zasilany olejem napędowym i rzepakowym za pomocą modelowania w programie AVL Fire

Klimkiewicz M., Pankowski S., Mruk R., Tucki K.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 2, t. 1

143--154

PL

W artykule opisano badania symulacyjne przeprowadzone za pomocą oprogramowania AVL FIRE. W pracy podano czynności prowadzące do wykonania modelu symulacyjnego komory spalania silnika z zapłonem samoczynnym. W wyniku procesu modelowania utworzono animację odwzorowującą zachowanie tłoka oraz zmiany temperatury wtryskiwanego paliwa w zależności od kąta obrotu wału korbowego. Przeprowadzono symulację zjawisk zachodzących w komorze spalania podczas wtrysku i spalania paliwa o właściwościach fizycznych i składzie chemicznym, które odpowiadały właściwościom oleju napędowego, oraz paliwa o właściwościach odpowiadających olejowi rzepakowemu. Dla tych dwóch paliw przedstawiono wyniki symulacji emisji sadzy i tlenku azotu. Celem symulacji było uzyskanie informacji przydatnych w pracach nad opracowaniem komory spalania silnika przystosowanego do zasilania olejem rzepakowym.

EN

This paper describes research carried out by means of simulation software AVL FIRE. The paper presents detailed steps leading to the implementation of the simulation model of the self-ignition combustion chamber. As a result of the modeling process an animation was created which shows the behavior of the piston and the fuel injection temperature changes depending on the angle of rotation of the crankshaft. The simulation of the phenomena occurring during injection and combustion in the combustion chamber was conducted for the fluid of physical properties and chemical composition corresponding to the properties of diesel fuel and for the fluid with properties corresponding to the rapeseed oil. Simulation results of the carbon black and nitric oxide emission were presented for these two fuels. The aim of this study was to obtain information of the combustion chamber of the diesel engine adapted for feeding with rapeseed oil.

4

Computational study on the effects of turbulence intensity and pulse frequency in soot and NOx emissions in gaseous diffusion flames

Lopez-Parra F.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2009

|

Nr 5 (200)

101-117

EN

The main objective of the work presented in this paper will be to present and discuss the development and implementation of a numerical model to simulate soot formation and depletion in turbulent diffusion flames. The relevance of such model lays on the importance of tying the formation of soot to the ongoing reaction mechanism so that it is fully integrated into the combustion process. The model presented is capable of taking into account the direct effects of turbulence on the amount of soot that is produced in non-premixed flames. This research focuses on the study of an axi-symmetric C2H2 - air turbulent diffusion flame issued from a 3mm round jet with Reynolds number values between 8000 and 16500. The trend observed in the net production of soot with respect to the turbulence intensity is in good agreement with the empirical results found in the literature. These reveal a decrease in soot formation with increasing turbulence. This interaction between particulates and turbulence was then exploited in order to develop a mechanical technique by which a simultaneous reduction in soot and NO x was achieved. The level of turbulence was increased locally by application of a sinusoidal pulse frequency to the fuel stream. Such technique reduced the size of the soot-prone, fuel-rich region, with respect to the equivalent steady state flame, by means of enhancing the mixing between the fuel and the oxidizer. The Realizable k-E model was employed to solve the turbulence transport, whereas the reaction was simulated with a 1-reaction step mechanism and the turbulence-chemistry interaction was solved using the Eddy Dissipation Model. The size of the time steps employed in the unsteady configuration for pulsed flames was 1/20th of the pulse period. The soot model employed in this work observed two different stages in the soot formation process: nuclei inception and particle growth. As a result two transport equations are solved mass fractions of nuclei and soot respectively. The implementation of this model is achieved through user-defined functions that supersede the source terms in the default soot transport equations. Furthermore, the production of NOx was simulated using a classic Zel'dovich mechanism with partial equilibrium assumption for release of atomic oxygen, O, and hydroxyl groups, OH.

PL

Główny cel pracy przedstawionej w niniejszej publikacji dotyczy rozwoju i wdrażania cyfrowego modelowania i symulacji procesu tworzenia i zmniejszania wydzielania się sadzy w turbulentnym płomieniu dyfuzyjnym. Znaczenie takiego modelu opiera się na realizacji modelu będącego w stanie uwzględnić bezpośrednie skutki turbulencji na ilość sadzy wytwarzanej w uprzednio niezmieszanych płomieniach. Istota tych badań skupia się na analizie osiowo-symetrycznych turbulentnych płomieni dyfuzyjnych spalania gazów: C2H2 i powietrza, wydobywających się z okrągłej dyszy o średnicy 3 mm przy wartościach liczby Reynoldsa od 8000 do 16500. Ta tendencja zaobserwowana przy powstawaniu sadzy w zależności od intensywności turbulencji jest w zgodzie z wynikami empirycznymi z literatury, wskazującymi na zmniejszenie ilości powstawania sadzy wraz ze wzrostem turbulencji. Interakcja między składnikami i turbulencją była następnie wykorzystana w celu opracowania urządzenia, w którym zostałby osiągnięty cel równoczesnego obniżenia emisji sadzy i NOx. Poziom turbulencji został zwiększony poprzez zastosowanie sinusoidalnej pulsacji do modulowania strumienia paliwa. Ta procedura zmniejsza wymiar obszaru bogatego w paliwo i podatnego na wydzielanie się sadzy poprzez wzrost wymieszania się paliwa i utleniacza. Uzyskany model k-ε był wykorzystany do rozwiązania problemu turbulentnego transportu, natomiast symulację reakcji przeprowadzono z jednokrokowym mechanizmem reakcji, a współzależność turbulencji i reakcji chemicznych została rozwiązana za pomocą Wirowego Modelu Rozpraszania. Wielkość kroku obliczeniowego w pulsującym płomieniu wynosiła 1/20 okresu impulsu. Model cząstek sadzy użyty w tej pracy uwzględniał dwa różne etapy procesu powstawania sadzy: etap powstawania jąler i etap wzrostu cząstek. W wyniku dwa rozwiązywane są dwa równania transportu - odpowiednio masy frakcji jąder i masy sadzy. Wdrożenie tego modelu odbywa się poprzez funkcje zdefiniowane przez użytkownika, zastępują one warunki źródłowe w domyślnych równaniach transportu sadzy. Ponadto, wytwarzanie NOx rozwiązano za pomocą klasycznego mechanizmu Zeldowicza z założeniem częściowej równowagi podczas wydzielania tlenu atomowego O i grup hydroksylowych OH.

5

Computational study on the effect of injection stratification sequence on diesel IC engine emission of soot and NOx

Lopez-Parra F.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2009

|

Nr 5 (200)

141-154

EN

The work contained in this paper represents the final stage of the PhD project, where the findings from the free-jet flames were applied to a typical Diesel IC engiiie in order to investigate whether a similar outcome was feasible. For this part of the research, a computational study on the effect of staggered fuel injection in a direct injection diesel engine is performed. This work is aimed at exploring the practical applications of previous work by the authors, where simultaneous soot and NOx abatement was achieved in turbulent diffusion flames by means of pulsing the fuel stream. The soot model employed in this investigation is based on the Eddy Dissipation Concept of Magnussen, which represents a reasonable intermediate step between the empirical and the phenomenological models, as it accounts for the effects of small scale turbulence in soot formation and combustion, but does not rely on multi-step reaction mechanisms. The results hereby presented aim to capture realistic soot formation trends that are based on real physical phenomena and, hence, serve as a stepping stone for more specific development work. The geometry was based on a simplified, 60-degree section of a valve-less Caterpillar 3406 single cylinder heavy-duty engine. The RNG k-s model was employed to solve for the turbulence field and the main reaction chemistry was solved with a single-step gasoil-air mechanism, whereas the Eddy Dissipation Concept was employed to predict the turbulence-chemistry interaction and the Discrete Ordinates model used for radiation. The results showed that there is a strong interaction between the pulse sequence and combustion development, although it is difficult to judge whether these differences are due to the dwell between the first two pulses of any sequence or the sequence itself. A 4-pulse injection sequence predicted reduced soot emissions, albeit maintaining higher in-cylinder temperatures during the expansion stroke, which increased the NO x production. The investigation was performed at two engine regimes: 1600 and 2300rpm, with some significant differences in the flame structure and development seen between these.

PL

Praca zawarta w niniejszej publikacji stanowi końcowy etap przewodu doktorskiego, gdzie wyniki z badań wydobywajqcych się z dyszy płomieni były zastosowane do typowego wysokoprężnego silnika spalinowego, w celu oceny czy jest możliwy do uzyskania podobny wynik badań. W tej części badań wykonywane byly numeryczne badania symulacyjne nad wpływem rozłożonego w czasie wtrysku paliwa dla silnika wysokoprężnego z wtryskiem bezpośrednim. Praca to ma na celu zbadanie przez autorów praktycznego wykorzystania wyników dotychczasowych prac, gdzie w dyfuzyjnym płomieniu turbulentnym za pomocą pulsacji strumienia paliwa została osiągnięta jednoczesna redukcja NOx i sadzy. Wykorzystany w niniejszym opracowaniu model sadzy jest oparty o koncepcję wirów rozproszonych Magnussena, co stanowi etap pośredni między modelami empirycznymi i modelami fenomenologicznymi, jak i obejmuje on w małej skali efekt turbulencji przy tworzeniu i spalaniu sadzy, ale nie jest oparty na wieloetapowych mechanizmach reakcji. Przedstawione niniejszym wyniki mają na celu uchwycenie realistycznych trendów w tworzeniu się sadzy, trendów, które są oparte na rzeczywistych zjawiskach fizycznych, a więc mogą służyć jako podstawa do bardziej szczegółowych prac rozwojowych. Geometria została oparta na uproszczonym jednocylindrowym bezzaworowym przekroju 60-stopniowego silnika Caterpillar 3406 do maszyn ciężkich. Do rozwiązania problemu w obszarze turbulencji został wykorzystany model RNG k-ε a chemię głównych reakcji rozwiązano za pomocą jednokrokowego mechanizmu: olejnapędowy-powietrze, podczas gdy do przewidywania wyników wzajemnego oddziaływania turbulencji i chemii została wykorzystana koncepcja rozpraszania wirów a dyskretny model współrzędnych wykorzystano do oceny promieniowania. Wyniki wykazały że istnieje silne oddziaływanie pomiędzy sekwencją impulsów i rozwojem procesu spalania, chociaż trudno jest ocenić czy różnice to wynikają z oddziaływania pomiędzy dwoma pierwszymi impulsami w dowolnej sekwencji czy też w samej sekwencji impulsów. Przewiduje się że sekwencja 4 impulsów wtrysku spowoduje zmniejszenie emisji sadzy, aczkolwiek utrzyma wyższą temperaturę w cylindrach podczas suwu rozprężania, która to zwiększa wydzielanie NOx. Badania przeprowadzono w dwóch obszarach pracy silnika: 1600 i 2300 obr/min, a pomiędzy tymi obszarami uwidaczniają się niektóre istotne różnice w strukturze i rozwoju płomienia.

6

Ocena eksploatacyjna i ekologiczna różnych konstrukcji olejowych palników energetycznych

Karcz H., Jodkowski W., Nowakowski S., Sędzielowski E., Zabłocki W.

Energetyka

|

2004

|

nr 3

179-189

PL

Emisje gazowych substancji toksycznych określono dla znanych konstrukcji palników rozpałkowych bloków energetycznych dużej mocy. Badania przeprowadzono przy zmiennej wydajności palników dla optymalnych parametrów pracy palników, tj. minimum emisji sadzy, NOx i CO oraz przy zapewnieniu stabilnej pracy palników. Stwierdzono wysokie emisje substancji toksycznych z niektórych typów palników rozpałkowych w fazie rozruchu kotłów. Rozważenia wymaga konieczność opracowania norm emisji dla fazy rozruchu kotłów energetycznych dużej mocy.

EN

Emission of gaseous toxic substances has been defined for known ignition burners (of various design) in power units of great output. Investigations were conducted at variable calorific effect of the burners for optimal operation parameters of the burners, i.e. for minimum of soot, NOx and CO emission and at stabile burner operation. High emission of toxic substances from ignition burners of some types during the boiler start-up is proved. A necessity of the elaboration of emission standards for the start-up phase of the power boilers of great output should be considered.

7

A concept for the diesel engine in-cylinder NOx and particulate control

Kowalczyk M.

Journal of KONES

|

1998

|

Vol. 5, No. 1

167-171

EN

A concept for the diesel engine in-cylinder NOX and particulate suppression has been formulated and verified. Energy-absorbing preflame processes, both physical and chemical ones, were intensified by the pre-injection fuel preheating, and the ignition delay period was cut down. So, the mass of fuel injected and mixed with air during this period as well as the usually observed high heat release rate (temperature growth) after the start of combustion were reduced. This leads up to effective reduction in the NOX formation intensity. At the same time the increase in fuel mass injected to the flame causes the increase in soot formation. This effect may be corrected by suitable fuel injection advance. Smali changes in fuel consumption were observed.

PL

W artykule przedstawiono i zweryfikowano pewną koncepcję ograniczenia formowania się NOX i cząstek stałych w cylindrze silnika wysokoprężnego o bezpośrednim wtrysku paliwa. Za pomocą zewnętrznego (przed wtryskiem do komory spalania) podgrzewania paliwa zintensyfikowano procesy przedpłomienne, co skutkowało skróceniem okresu zwłoki zapłonu. W efekcie - ograniczono masę paliwa wtryśniętą w tym okresie i dużą szybkość wywiązywania się ciepła (wzrost temperatury) obserwowaną zwykle po samozapłonie. Skutkiem było ograniczenie produkcji NOX. Jednocześnie zwiększyła się masa paliwa wtryskiwanego do płomienia, co prowadziło do zauważalnego wzrostu emisji sadzy. Wskazano, że ten ostatni efekt może być skorygowany przez odpowiednie wyprzedzenie wtrysku. Zaobserwowano jedynie niewielkie zmiany w zużyciu paliwa przez silnik.