Kinetic study of ester biofuels in flames

Переведенная тема диплома: Кинетика горения пламён сложных этиловых эфиров

Диссертация студента: ДиссертацияДиссертация PhD

Аннотация

Последние десятилетия особое внимание уделяется проблеме поиска экологически безопасных альтернативных видов топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), решением которой занимаются во всех развитых странах мира. Одним из возможных решений данной проблемы является жидкое биотопливо на основе сложных метиловых (МЭЖК) или этиловых эфиров (ЭЭЖК) жирных кислот. Получают такие топлива путём переэтерификации триглицеридов со спиртами. Такие топлива являются возобновляемыми, так как производятся из биомассы, имеют достаточно высокую энергетическую плотность, практически не образуют сажу и полиароматические соединения при сгорании, а также считаются углерод-нейтральными. При этом подобное топливо обладает физическими характеристиками, близкими к обычному бензиновому или дизельному топливу, что позволяет использовать его либо в чистом виде, либо в смеси с традиционным топливом без существенной модификации двигателей.
На данный момент топлива на основе МЭЖК более широко представлены на рынке, чем смеси ЭЭЖК. Это связано в первую очередь с меньшей стоимостью метанола, используемого для переэтерификации. Однако в отличие от метанола, этанол значительно менее токсичный и менее летучий, что делает производство биотоплива более безопасным. При этом производство этанола из возобновляемых источников уже достаточно хорошо налажено и постоянно развивается в сторону удешевления. Использование биоэтанола делает биодизель полностью возобновляемым источником энергии. Кроме того, в ряде работ отмечаются более высокие топливные характеристики смесей ЭЭЖК в сравнении с МЭЖК. Всё это обуславливает возросший в последние годы интерес к топливам на основе ЭЭЖК.
Современное развитие ДВС идёт в первую очередь за счёт точных численных расчётов физико-химических процессов, происходящих в устройстве. В этой связи, для оптимизации работы современных двигателей и других горелочных устройств, как правило, требуется знание детального механизма окисления используемой топливной смеси. Таким образом, одной из ключевых
4
задач современной науки о горении является разработка предсказательных детальных механизмов горения новых видов топлив.
Как правило, реальные компоненты биотоплив на основе ЭЭЖК обладают довольно высоким молекулярным весом, что существенно затрудняет разработку и экспериментальную проверку детальных механизмов их горения. В связи с этим используется иерархический подход в разработке детальных механизмов, при котором экспериментально и теоретически исследуется кинетика горения более лёгких эфиров с последующим переходом к более тяжёлым гомологам. В связи с таким подходом, большинство работ, представленных в литературе, посвящены исследованию кинетики горения этиловых эфиров с алкильной цепью всего до трёх атомов углерода. Окисление же более тяжёлых этиловых эфиров исследовалось сравнительно мало.
Таким образом, экспериментальное и численное исследование кинетики горения С6-С7 этиловых эфиров позволяет расширить доступную экспериментальную базу и сделать следующий шаг в построении предсказательных химико-кинетических механизмов окисления компонентов биодизельных топлив на основе ЭЭЖК.
Дата присуждения18 дек. 2020
Язык оригиналаанглийский
Учреждение
  • Universite de Lorraine
РуководительP. A. Glaude (Научный руководитель) & Денис Анатольевич Князьков (Научный руководитель)

Цитировать

'