Levegő segédközeges porlasztó permetképének vizsgálata reaktív környezetben
A porlasztás folyamatát széleskörűen alkalmazzák a legkülönfélébb tudományterületeken, pl. mezőgazdaságban, meteorológiában vagy orvostudományban, azonban a tüzeléstechnikában kiemelt fontossággal bír: csak a tüzelőanyag gőz-levegő elegy éghető. Ezért fontos a porlasztás, hiszen ennek során a nagy folyadéktömegek apróbb részekre, végső soron cseppekre szakadnak, így növelve a tüzelőanyag összfelületét és ezzel gyorsítva a párolgást. Egy permetben számos dolog történhet egyidőben: a cseppek összeütközhetnek, összeolvadhatnak, aprózódhatnak, egy csepp hőt adhat át egy hozzá közel eső másik cseppnek, elősegítve annak párolgását, lokálisan befolyásolják az égési viszonyokat, illetve ki vannak téve az őket körülvevő gáz áramlásának, esetleges turbulenciájának is. Mi több, a permet kifúváshoz közeli részén előfordulhatnak szalagos, gyűrűs folyadékstruktúrák, melyek csak a távolabbi régiókban szakadnak fel. A permet modellezése során az említett folyamatokat egyaránt figyelembe szükséges venni [1].
Az elterjedten alkalmazott porlasztótípusok közül a legegyszerűbb működésű a levegő segédközeges, cső a csőben porlasztó. Munkámban egy ilyen porlasztó permetét vizsgálom reaktív körülmények között négy tüzelőanyagra, melyek: dízelolaj, kerozin (JP-8), biodízel és biodízel-dízelolaj keverék. Habár a folyékony tüzelőanyagok manapság kezdenek kiszorulni az elektromos hajtású személygépjárművek elterjedésével, a teljes kiváltásig még évtizedek vannak hátra, illetve a távolsági szállítmányozás és a légi közlekedés jelenleg nem rendelkezik piacképes és környezetbarát alternatívával [2]. Ezért a legújabb javaslatok, globális energiastratégiai tanulmányok ezeken területeken a bioüzemanyagok elterjedését célozzák keverékek formájában, lépcsőzetesen csökkentve a fosszilis hányadot. Így számos alkalmazásnál fontos ismerni ezen tüzelőanyagok permetének a tulajdonságait.
Dolgozatomban globálisan vizsgálom a tüzelőanyagpermetben létrejött tendenciákat, értékelem a sebesség és cseppméret korrelációját a középső és permetszéli régiókban egyaránt. Bemutatom a permetben uralkodó gázsebességet, a cseppek relatív sebességét a gázhoz képest, a cseppek Sauter átmérőjének értékét, ezek négyzetes középértékét és szórását, illetve meghatározom, hogy milyen valószínűségi sűrűségfüggvénnyel vagy sűrűségfüggvények összegével írható le a méret- és a sebességeloszlás. Mindezt összevetem a szakirodalomban eddig fellelhető releváns mérési eredményekkel, kiemelve a hideg permetektől való eltéréseket. Emellett szeretném modellezni a cseppek párolgását és aprózódását, majd megvizsgálni, hogy a modelleredmények a mért értékeket milyen mértékben magyarázzák, ettől függően pedig dönteni egyéb folyamatok figyelembevételéről. Célom a dolgozattal, hogy a mérési eredmények általános feldolgozása segítségével a folyadéktüzelés modellezéséhez támpontokat, illetve validációhoz strukturált adatbázist biztosítsak az adott mérési összeállítás mérési eredményeinek értékelésén túl.
[1] S. Sazhin (2014). Droplets and Sprays. Springer – Verlag London.
[2] A.H. Lefebvre, V.G. McDonell (2017). Atomization and Sprays, Second Edition. CRC Press, Boca Raton.
