Helyettesítő tüzelőanyag összetételének optimalizációja égőtéri szimulációs vizsgálatokhoz
A megújuló energiaforrások térnyerése egyre számottevőbb az energetikában és a közlekedésben. Azonban az átállás nem történik meg egyik pillanatról a másikra, a folyamatosan szigorodó környezetvédelmi előírásoknak ellenben meg kell felelni [1]. Ez komoly kihívás elé állítja többek között a tüzeléstechnikával foglalkozó mérnököket, mivel a jelenleg alkalmazott rendszerekkel is biztosítani kell az alacsony környezetterhelést.
A széles körben alkalmazott, konvencionális szénhidrogén alapú tüzelőanyagok nagyszámú komponenssel rendelkeznek. Ez sok esetben problémát szülhet a szimulációs feladatok során a megoldandó egyenletek mennyiségének következtében, továbbá jellemzően a szükséges anyagjellemzők sem állnak rendelkezésre minden komponensre [2]. Megoldást jelenthet ezen tüzelőanyagok helyett olyan helyettesítő modell-tüzelőanyagok használata, melyekben az összetevők száma lényegesen kevesebb, ugyanakkor képesek az eredeti tüzelőanyag viselkedését reprodukálni tüzeléstechnikai szempontból [3]. Mivel az egyes tüzelőanyagok pontos összetétele és ezen keresztül a jellemzői függnek a feldolgozás helyétől, így a már korábban meghatározott tüzelőanyag összetételek nem használhatók univerzálisan égőtéri numerikus szimulációs feladatok megoldása során, amennyiben adott méréshez szeretnénk validálni modellünket.
A dolgozatban Magyarországon elérhető szabványos dízelolaj (MSZ EN 590) helyettesítő tüzelőanyag összetétel-optimalizációját végeztem el. Az optimalizáció alapját az illékonysági, a porlasztási képet befolyásoló és a reakciókinetikai, valamint a hőfelszabadulási szempontból fontos jellemzők képezték, melyeket mérés és szabványos értékek alapján határoztam meg. Ezen jellemzők a desztillációs görbe, kinematikai viszkozitás, sűrűség, felületi feszültség, lobbanáspont, fűtőérték, moláris tömeg, valamint hidrogén/karbon arány. A felsorolt jellemzők megfelelő módszerekkel számolhatók, melyek alkalmazhatóságát referencia adatbázis alapján előzetesen teszteltem. A mért valamint a számított jellemzők összehasonlításával az összetétel, valamint a komponensek száma tetszőlegesen finomítható az igényeknek megfelelően. Az így meghatározott helyettesítő tüzelőanyag közvetlenül implementálható tűztéri numerikus megoldókba és a későbbi szimulációs eredmények összehasonlíthatók az optimalizáció alapját képező mintán végzett tüzelőberendezéses mérési eredményekkel.
Irodalom:
[1] Council of the Europian Union, “Council Decision (EU) 2020/954 of 25 June 2020 on the position to be taken on behalf of the European Union within the ICAO as regards the notification of voluntary participation in the CORSIA from 1 January 2021,” OJ L, no. 212. pp. 14–17, 2020, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/en/ALL/?uri=CELEX:32020D0954.
[2] J. Liu, E. Hu, W. Zeng, and W. Zheng, “A new surrogate fuel for emulating the physical and chemical properties of RP-3 kerosene,” Fuel, vol. 259, p. 116210, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116210.
[3] L. Poulton et al., “Modelling of multi-component kerosene and surrogate fuel droplet heating and evaporation characteristics: A comparative analysis,” Fuel, vol. 269, p. 117115, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117115.
szerző
-
Vámos János
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Csemány Dávid
adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
