Helyettesítő modell-tüzelőanyag alkalmazhatóságának értékelése PIV mérések alapján
Helyettesítő modell-tüzelőanyag alkalmazhatóságának értékelése PIV mérések alapján
Hirják Árpád Botond MSc I évf.,
e-mail: hirjakarpadbotond@gmail.com
Konzulens: Csemány Dávid, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
e-mail: csemany@energia.bme.hu
A fosszilis tüzelőanyagok az ipari forradalom óta szerves részét képezik a globális gazdaságnak. Számos előnnyel rendelkeznek, melynek köszönhetően sokrétű és elterjedt az alkalmazásuk. A fosszilis tüzelőanyagok használatának a klímaváltozásra gyakorolt káros hatása miatt napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kapnak a villamos hajtású járművek, melyek elterjedését az akkumulátortechnológia fejlődése is elősegíti.[1] Habár városokban és rövidebb távokon ezek megfelelően alkalmazhatóak, hosszú távokon, jellemzően légi közlekedés, valamint szárazföldi és tengeri szállítmányozás kapcsán továbbra is felhasználunk folyékony tüzelőanyagokat a jövőben a kedvező energiasűrűség miatt. Az ezen energiahordozókat felhasználó iparágak számottevő károsanyag kibocsátással rendelkeznek, így kiemelten fontos a kibocsátás-csökkentő technológiák kidolgozása.
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Combustion Research Group kutatócsoportja által kidolgozott újszerű, úgynevezett Keverék Hőmérséklet-szabályozott tüzelés segítségével térfogati tüzelés valósítható meg további oxidálószer bevezetése nélkül [2]. Ennek a módszernek a kiemelt előnye, hogy az égés során nem alakulnak ki lokális hőmérsékletcsúcsok, így jelentős az NOX kibocsátás csökkenése, mely az egyre szigorodó klíma- és környezetvédelmi szabályozások miatt jelentős. Annak érdekében, hogy ezt a koncepciót kellő mélységben megértsük, szükség van numerikus szimulációkra is a méréses vizsgálatokon felül.
A gyakorlatban alkalmazott folyékony tüzelőanyagok jellemzően nagy komponensszámmal rendelkeznek. Annak érdekében, hogy numerikus szimulációk során csökkenteni lehessen a számítási igényt, az eredeti tüzelőanyag tulajdonságaival megegyező, de csökkentett komponens számmal rendelkező helyettesítő modell-tüzelőanyagokat alkalmaznak. A dolgozatomban szabványos dízelolaj és dodekán összehasonlítását tettem meg térfogati tüzelésre vonatkozóan, mivel utóbbit gyakran alkalmazzák előbbi helyettesítő tüzelőanyagént numerikus szimulációk során.[3] A méréseket azonos működési tartományokra végeztem el mindkét anyagra., a változtatott paraméterek az égéslevegő előmelegítési hőmérséklete és az alkalmazott porlasztónyomás voltak. A térbeli sebességmező mérésére az úgynevezett Particle Image Velocimetry (PIV) módszert alkalmaztam. A helyettesítő tüzelőanyagra vonatkozó eredmények közvetlenül felhasználhatók numerikus szimulációs modellek validációja során. Az anyagok összehasonlításával értékelés fogalmazható meg a modell-tüzelőanyag alkalmazhatóságáról a vizsgált működési tartományon.
Irodalom:
[1] S. Manzetti and F. Mariasiu, “Electric vehicle battery technologies: From present state to future systems,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 51. Elsevier Ltd, pp. 1004–1012, Jul. 27, 2015. doi: 10.1016/j.rser.2015.07.010.
[2] V. Józsa, “Mixture temperature-controlled combustion: A revolutionary concept for ultra-low NOX emission,” Fuel, vol. 291, May 2021, doi: 10.1016/j.fuel.2021.120200.
[3] Z. Huang et al., “A six-component surrogate of diesel from direct coal liquefaction for spray analysis,” Fuel, vol. 234, pp. 1259–1268, Dec. 2018, doi: 10.1016/j.fuel.2018.07.138.
szerző
-
Hirják Árpád Botond
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Csemány Dávid
adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék -
Dr. Mayer Gusztáv
tud. főmunkatárs, MTA EK (külső)