Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena teoretycznych metod wyznaczania stężenia tlenków azotu w gazach wylotowych z silnika o zapłonie samoczynnym zasilanego ciekłym paliwem alternatywnym

Sikora Mieczysław, Orliński Piotr, Bednarski Mateusz

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 8

1138--1141

PL

Przeprowadzono testy symulacyjne dla oleju napędowego (ON) i estrów metylowych kwasów tłuszczowych otrzymanych ze zużytego oleju kuchennego. Podstawą obliczeń był proces termicznego tworzenia się NO zgodnie z mechanizmem Zeldowicza dla silników Diesla. Współczynniki szybkości reakcji wyznaczono metodami Baulcha, GRI-MECH 3.0 i Heywooda. Stężenie NO obliczone metodą GRI-MECH było najbliższe wynikom doświadczalnym. Metoda ta może znaleźć potencjalne zastosowanie do szacowania rzeczywistych stężeń NO powstającego w silniku spalinowym napędzanym paliwem alternatywnym i innymi paliwami wyższej generacji o podobnych właściwościach fizykochemicznych.

EN

Simulation tests were carried out for diesel oil (ON) and fatty acid Me esters obtained from used cooking oil. The calcs. were based on thermal NO formation according to the Zeldovich mechanism for diesel engines. Reaction rate coeffs. detd. by Baulch, GRI-MECH 3.0 (G) and Heywood were used. The NO concn. calcd. by method (G) was closest to the results of the exptl. detd. NO concn. and was the best method to demonstrate the actual NO concs. formed in an internal combustion engine fueled with alternative fuel and other higher generations fuels with similar phys. and chem. properties.

2

Analiza numeryczna procesu spalania w silniku HCCI z EGR zasilanym biodieslem

Jamrozik A.

Modelowanie Inżynierskie

|

2016

|

T. 28, nr 59

26--33

PL

Prezentowana praca zawiera wyniki modelowania w programie AVL Fire, jednocylindrowego, badawczego silnika z systemem spalania HCCI, zasilanego biodieslem - FAME. W silniku do sterowania procesem spalania zastosowano zewnętrzną recyrkulację spalin - EGR. W ramach pracy przeprowadzono badania wpływu recyrkulacji spalin na, istotne z punku widzenia pracy silnika, parametry, tj. kąt początku spalania, czas trwania spalania, ciśnienie w cylindrze i wartość ciśnienia indykowanego, szybkość wywiązywania się ciepła oraz emisje jednego z najbardziej toksycznych składników spalin - tlenku azotu. Dzięki przeprowadzonym obliczeniom można stwierdzić, że zastosowanie recyrkulacji spalin w silniku z samoczynnym zapłonem jednorodnej mieszanki biodiesla z powietrzem przyczynia się do opóźnienia początku spalania i znacznie wydłuża czas jego trwania. Wzrost opóźnienia spalania HCCI powoduje z kolei redukcję stężenia tlenku azotu w gazach wydechowych przy jednoczesnym wzroście ciśnienia indykowanego.

EN

The paper presents the CFD modelling results of the 1-cylinder HCCI test engine. Modelling was carried out using AVL Fire code. The test engine was powered by biodiesel-FAME fuel. The exhaust gas recirculation EGR used as factors of controlling the combustion process. The impact of EGR on the test engine parameters such as the start of combustion, combustion duration, in-cylinder pressure and indicated mean effective pressure, rate of heat release and NO emission were analyzed. On the basis of results stated that EGR for HCCI engine affects on the ignition delay and significantly increases the combustion duration. The increase in ignition delay of HCCI engine causes the reduction of NOx emission in exhaust gasses while increases the indicated mean effective pressure.

3

Badania numeryczne emisji tlenku azotu w silniku gazowym

Jamrozik A.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

4793-4802

PL

W pracy zamieszczono wyniki modelowania, w programie Kiva-3V, emisji tlenku azotu badawczego silnika S320ZI, zasilanego paliwem gazowym – metanem. Modelowanie przeprowadzono dla różnych wartości stałych szybkości reakcji kinetycznych tworzenia NO, przyjętych na podstawie wybranej literatury. W wyniku obliczeń uzyskano czasoprzestrzenne rozkłady koncentracji tlenku azotu w komorze spalania silnika badawczego oraz przebiegi zmian stężenia NO w funkcji kąta OWK.

EN

The numerical modelling results of nitric oxide emission of S320ZI research engine, powered by gas fuel – methane, using Kiva-3V software are presented in the paper. The modelling process was carried out for different values of kinetic reaction rate constants of NO formation. Reaction rate constants were adopted on the basis of selected literature. As a result of carried out calculations of nitric oxide concentration in combustion chamber of modelled engine and course of NO concentration variations in function of CA are obtained.

4

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.

5

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.

6

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.

7

Research on influence of some ship diesel engine malfunctions on its exhaust gas toxicity

Krzyżanowski J., Witkowski K.

Polish Maritime Research

|

2004

|

nr 1

24-26

EN

This paper is a continuation of the previous articles of the authors, published in Polish Maritime Research [1, 2], devoted to pollution of the atmosphere due ship diesel engines in operation. In the paper presented are results of the investigations carried out in the Gdynia Maritime Academy laboratory with the use of a ship one-cylinder diesel engine combusting heavy fuel oil. Two its possible malfunctions: changes of fuel injection pressure and changes of injection advance angle were simulated. Both malfunctions, which might occur as a result of incorrect engine regulation or wearing or contamination of engine elements, were simulated separately. The presented investigations were focused on finding out relationships between the assumed malfunctions and exhaust gas content, especially content of nitric oxides (NOx), very toxic compoŹunds. The paper is ended by several conclusions arising from analysis of the results which have - apart from their cognitive merits - also an utilitarian character as they may be put into practice by ship operators, provided that some limitations resulting from the specific conditions of the reported laboratory investigations are appropriately taken into account.

8

Wybrane zagadnienia spalania młodych paliw kopalnych o małym stopniu metamorfizmu

Kruczek H.

Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2003

|

Vol. 58, nr 33

120-120

PL

Młode węgle brunatne są znaczącym źródłem energii. W energetyce światowej ok. 30% energii elektrycznej pochodzi z ich spalania. Podobny udział węgli brunatnych w produkcji energii obserwuje się w Polsce. Problemem jest duża zawartość wilgoci w węglach brunatnych (około 50%), która obniża sprawność spalania, ponieważ w przypadku stosowania metod konwencjonalnych, w kotłach energetycznych 20-25% ciepła ze spalania węgla jest tracone na usunięcie zawartej w nim wody. Z tego powodu bardzo ważna staje się poprawa sprawności produkcji energii z węgla brunatnego. Jedną z metod pozwalających na poprawę jakości spalania i zwiększenie sprawności kotła oraz bloku energetycznego jest spalanie wstępnie wysuszonego węgla oraz wykorzystanie ciepła oparów z suszenia w układzie bloku. Dodatkową zaletą podniesienia sprawności bloku energetycznego jest zmniejszenie emisji CO2, gazu odpowiedzialnego za powstawanie efektu cieplarnianego. Zastosowanie koncepcji spalania wstępnie suszonego węgla brunatnego w kotłach energetycznych wymaga rozwiązania różnych problemów, przede wszystkim - oceny emisji toksycznych składników spalin i stopnia wypalenia spowodowanych większą kalorycznością węgla brunatnego wstępnie suszonego. Zastosowanie technologii spalania wysuszonych węgli dodatkowo czyni niezbędnym przeprowadzenie badań określających wpływ suszenia węgli na jego właściwości. Autorka koncentrowała się w swoich badania na określeniu wpływu różnych metod suszenia węgli na jego strukturę i właściwości, takie jak: porowatość, reaktywność, szybkość odgazowania oraz zapłon. Szczególnym przedmiotem badań był problem, istotny ze względu na emisję tlenków azotu, wpływu parametrów węgla i procesu spalania na zachowanie się azotu paliwowego, tj. jego wydzielanie się w różnych fazach spalania, poczynając od wydzielania się części lotnych, zapłon i spalanie pozostałości koksowej węgli brunatnych. Oceniono szybkość ubytku azotu w procesie spalania w stosunku do ubytku pierwiastka C i całkowitej masy badanego węgla. Badania prowadzono dla węgli brunatnych z siedmiu kopalni europejskich oraz torfu fińskiego, będących znaczącym źródłem energii w swoich krajach. Zanalizowano wpływ składu i rozmiaru węgla na rozdział azotu paliwowego pomiędzy części lotne i pozostałość koksową w procesie wolnej i szybkiej pirolizy w zależności od temperatury procesu oraz ubywanie azotu w procesie wypalania węgla w zależności od jego rozmiaru, zawartości związków alkalicznych, jak i temperatury procesu. Ponadto zanalizowano wpływ parametrów spalania (temperatura, stechiometria) oraz właściwości (skład i rozmiar) siedmiu wstępnie suszonych węgli brunatnych na formowanie się i redukcję NOx, a także stopień wypalenia. Następnie przebadano zachowanie się wstępnie suszonych węgli w procesie spalania, ze szczególnym uwzględnieniem wielkości emisji NO i SO2 i stopnia wypalenia w zależności od rozmiaru cząstek pyłu węgli wstępnie suszonych i temperatury spalania. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na opracowanie układu technologicznego spalania wstępnie suszonego węgla brunatnego w bloku 200 MWe z kotłem pyłowym OP-650 oraz z kotłem fluidalnym CFB-670. Projekt takiego układu został zgłoszony w Urzędzie Patentowym.

EN

Young brown coals are substantial in power production. About 30% of the net amount of electricity produced in the world as well as in Poland is provided by brown coal fired plants. These fuels are commonly characterized by a high water content (-50%) which is why their efficiency in conventional power production is low in contrast to bituminous coal; 20-25% of heat from combustion of brown coal is lost to remove water from the coal. Thus the problem of improving the efficiency of power production from brown coal becomes very significant. Additional advantage of the increase of the efficiency of power production is decrease of green gas CO2 emission. However, the implementation of the concept of predried brown coal combustion in a boiler requires solution of different problems such as pollutant emission as well as burnout resulting from greater calorific values of predried brown coal. The author's investigations focused on the evaluation of the influence of various methods of drying of the brown coal on its the structure and properties such as porosity, reactivity, devolatilization rate and ignition. Special attention was paid to determination of the impact of coal characteristics and combustion parameters on the behaviour of fuel nitrogen in different stages of combustion, i.e. devolatilization, ignition and char combustion. The fractional fuel nitrogen loss rate with respect to carbon and the total mass loss during combustion of brown coal was evaluated. The investigations were carried out for brown coals from seven European mines and for finish peat used to power production. The effect of composition and size of brown coals (as well as) alkali species on the distribution of nitrogen fuel between char and volatile matter in the slow and rapid pyrolysis was analysed. The loss of fuel nitrogen in the process of combustion depending on temperature was also determined. The effect of parameters of combustion (temperature and stoichiometry) and properties of seven coals investigated (composition and size) on formation and reduction of NO and the burnout rate was analyzed. The behaviour of predried brown coals in the combustion process with respect to the emission of NO, SO2 and the burnout degree depending on the size of predried coal particles and the temperature of combustion were experimentally investigated. For this purpose, an available small-scale electrically heated combustor (20 kW) was used. On the basis of the results obtained, the technology of integrating predried brown coal combustion for power production based on the 200 MW and 235 MW units with conventional boilers and CFB was evaluated. This technological concept was patented.

9

Wpływ wykorzystania przemysłowej energii odpadowej na emisję dwutlenku węgla i tlenków azotu

Kozioł J.

Gospodarka Paliwami i Energią

|

2003

|

nr 5-6

27-30

10

Regulacja parametrów eksploatacyjnych układu paleniskowego kotła cyklonowego w celu obniżenia emisji tlenków azotu

Białecka B.

Energetyka

|

2001

|

nr 6

317-320

PL

Na przykładzie emisji NOx określono związek emisji zanieczyszczeń z eksploatacją kotła. Próby i pomiary dowiodły, że istnieje możliwość zmniejszenia koncentracji tlenków azotu w spalinach. Zbadano emisje dla różnych wariantów przepływu powietrza, gazu kopalnianego i obciążenia kotła. Ustalono najkorzystniejszą konfigurację palników.

EN

On an example of NOx emission there is determined a connection between pollutant emission and boiler operation. Tests and measurements prove the existence of the possibility to reduce the nitrogen oxides concentration in flue gas. There are tested emissions for various variants of air flow, coal mine gas flow and boiler loads. There is established the most favourable configuration of burners.

11

Emisja NOx przy spalaniu LPG w złożu fluidalnym

Kandefer S., Środa B.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

1998

|

R. 95, z. 5-B

3--11

EN

The paper presents the results of experimental investigations on NOx (NO + NO2) formation during LPG combustion in a fluidized bed of sand. Experiments were carried out by adding NO to the gases at different concentrations. NO conversion to NO2 was examined. It was found out that NO is the precursor of NO2 but the relationship between NO and NO2 concentrations is nonlinear and there is a discrepancy in the balance of combined N.