Физики из России научились сжигать разбавленный бензин

21 сентября 2018 г. 11:19:06

Российские физики проследили за тем, как горит вспененная смесь бензина и воды, и выяснили, как нужно управлять этим процессом для его использования в двигателях внутреннего сгорания. Их выводы были представлены в журнале Proceedings of the Combustion Institute.

"Мы впервые одновременно измерили скорость пламени и распределение давления внутри трубки при горении вспененной эмульсии. Как мы предполагаем, ускорение пламени и детонация эмульсии связаны с взрывным кипением жидкой фазы системы", – рассказывает Борис Кичатов из Объединенного института высоких температур РАН в Москве, чьи слова передает пресс-служба Российского научного фонда.

Как хорошо знают все обыватели, имевшие дело с печами или машинами, мокрые дрова и бензин, разбавленный водой или другими негорючими жидкостями, крайне плохо горят, что не позволяет использовать их для обогрева помещений или питания двигателей.

С другой стороны, недавно ученые выяснили, что вспененные эмульсии, состоящие из воды, аналогов мыла и углеводородов, можно использовать как горючее. Прошлые эксперименты показывают, что к горению при определенных условиях способны эмульсии с содержанием воды до 95%. При этом вода существенно снижает цену и повышает экологичность вспененных эмульсий по сравнению с традиционными видами топлива.

Кичатов и его коллеги пытались приложить эту теорию к практике, изучая характер горения подобных смесей, состоящих из воды и различных компонентов бензина, дизельного топлива и керосина. Смешивая их в разных пропорциях и меняя размеры пузырьков в эмульсии, ученые следили за тем, как менялся характер горения подобных смесей и выясняли, как их можно безопасно сжигать.

Как показали эти эксперименты, подобные смеси достаточно хорошо горят даже в тех случаях, если они почти наполовину состоят из воды. Что интересно, это может происходить двумя путями – в результате "медленного" горения, когда пламя распространяется по смеси спокойно, и взрывообразного быстрого воспламенения.

Пытаясь понять, почему это происходит, ученые проследили за движением отдельных компонентов подобных эмульсий внутри экспериментального двигателя, подсвечивая их лазером. Оказалось, что на скорость горения подобных смесей сильно влияет то, какими размерами обладают капли воды, возникающие при распаде пены при ее нагреве.

Чем больше были эти капли, тем медленнее и стабильнее горела эмульсия, тогда как при небольших размерах капель и при некоторых других условиях она воспламенялась взрывообразным образом. Размеры капель, в свою очередь, зависели от того, как быстро распространялось возгорание по смеси.

Помимо этого, горючесть подобных пен зависела от массы углеводородов, используемых при их изготовлении. При превышении определенного предела, к примеру, при использовании тридекана, одного из компонентов дизельного топлива, подобные смеси переставали гореть даже при минимальном содержании воды.

Как надеются ученые, собранные ими данные помогут создать двигатели, способные сжигать подобные смеси, что уменьшит объемы выбросов углекислого газа и других вредных веществ в атмосферу и повысит КПД автомобилей и промышленных предприятий.


Источник