Топливо для северян создают томские политехники

| 9616

В 2018 году грантом Российского научного фонда был поддержан проект ассистента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Максима Пискунова «Устойчивое к условиям низких температур вододизельное микроэмульгированное топливо». Исследование, которым занимаются политехники, позволит ответить на вопросы о потенциале и масштабе использования эмульгированных топлив в зимних условиях.

Разработка альтернативного, устойчивого к условиям низких и даже отрицательных температур вододизельного микроэмульгированного топлива весьма актуальна для многих северных стран, таких как Россия, Канада, США, Норвегия, Швеция, Финляндия, Великобритания и др. 

Задача ученых — получить образец топлива, которое обладает определенными характеристиками, позволяющими ему функционировать при низких и отрицательных температурах с сохранением высокой эффективности. Для экспериментов как основной базовый элемент используется зимнее дизельное топливо. Исследователи разливают его по пробиркам, добавляют в разных пропорциях воду и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Первый этап работы над проектом состоял в формировании образцов потенциально успешных топливных композиций.

«Нам важно обеспечить стабильное состояние микроэмульсии как можно дольше в условиях существенных колебаний температуры среды для исключения разделения фаз топлива, например, при работе двигателя. Это нетривиальная задача, потому что в состав мы добавляем водную фазу. У дизеля и воды совершенно разные плотности, по идее они должны существовать отдельно. Плюс все, кто изучал в школе точные науки, помнят — при температуре ниже 0 °С вода должна замерзать», — говорит Максим Пискунов.

На сегодня в лаборатории получены образцы топлива, которое стабильно и при хранении не разделяется на дизель и воду. А значит, его можно будет довольно долго хранить в бензобаке или топливных резервуарах. Полученные образцы остаются термически стабильными при той же температуре, при которой наступает помутнение дизельного топлива (-21°С), после которого оно уже нормально не функционирует.

«Наша задача — отмечает Максим, — не добиваться какого-то более низкого значения, а определить способы, которыми можно регулировать термическую стабильность микроэмульгированных топлив и установить их эффективность».

Следующая часть исследования, к которой уже приступили политехники, — достижение эффекта разрушения капель топлива при взаимодействии с высокотемпературной средой и анализ процесса.

«Мы смотрим, что будет происходить с каплями нашего топлива при нагреве. Физически моделируем условия, когда распыленная капля топлива попадает, например, на разогретую стенку в камере внутреннего сгорания. Это модель реальной ситуации из жизни. Термическое разрушение капли при взаимодействии со стенкой — своего рода индикатор эффективности процесса. Если топливо при нагреве вторично измельчается, это означает, что быстрее формируется воздушно-топливная смесь и происходит более эффективное его зажигание и горение. Такой вот парадокс: казалось бы, добавление воды в топливо должно ухудшать процессы горения и зажигания, но по факту — наоборот».

Предполагается, что полученные в итоге исследования топливные композиции смогут долго находиться в стабильном состоянии в широком диапазоне температур эксплуатации и потенциально использоваться в качестве альтернативного топлива, например для дизельного двигателя с воспламенением от сжатия.

Более подробно читайте в февральском номере газеты «За кадры. ТПУ».