ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ЗГОРЯННЯ ПАРОДИЗЕЛЬНОЇ СУМІШІ В КОТЛАХ ПЕРЕСУВНИХ ПАРОГЕНЕРАТОРНИХ УСТАНОВОК

С. І. Криштопа; М. І. Богатчук; Л. І. Криштопа; Т. Т. Гріштор; М. Ю. Вірт

doi:10.31471/1993-9868-2023-1(39)-50-62

Автор(и)

С. І. Криштопа ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
М. І. Богатчук ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
Л. І. Криштопа ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
Т. Т. Гріштор ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
М. Ю. Вірт ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9868-2023-1(39)-50-62

Ключові слова:

пересувна парогенераторна установка, пародизельна суміш, кількість теплоти, витрата палива.

Анотація

Стаття присвячена проблемі зниження витрати палива в котлах пересувних парогенераторних установок нафтогазової галузі за рахунок використання як палива пародизельних сумішей, які є більш дешевою та екологічною альтернативою дизельного палива. Проведено теоретичні дослідження фізико-хімічних процесів при згорянні пародизельної суміші в котлах пересувних парогенераторних установок. Сформульовано припущення математичної моделі згоряння пародизельної суміші в котлах пересувних парогенераторних установок. Створено математичну модель згоряння пародизельної суміші в котлах пересувних парогенераторних установок. Проведені розрахунки показали, що тепловий ефект від спалювання пародизельної суміші перевищує ефект від спалювання тієї ж кількості дизельного палива. Використання пародизельних сумішей дає змогу знизити забруднення поверхонь нагріву в котлах сажею. Швидкість згоряння пародизе- льної суміші є більшою, ніж товарного дизельного палива, а індикаторний тиск при згорянні пародизельної суміші зростає. Проведено розрахунки витрат дизельного палива парогенераторними установками ППУА на різних режимах. Для підтвердження теоретичних досліджень у промислових умовах було проведено експериментальні дослідження основних закономірностей зміни паливно-економічних характеристик пересувних парогенераторних установок ППУА-1600/100 та ППУА-1200/100. Витрати палива визначались на годину роботи парогенераторних установок для сталих режимів тиску Р, температури t і міри сухості насиченої пари x. Виконані експериментальні дослідження показали, що переведення котлів пересувних парогенераторних установок на роботу з використанням продуктів паро-дизельної суміші супроводжувалося зниженням витрати палива при роботі котлів, а, отже, є технічно обґрунтованим. Використання пароди- зельних сумішей дозволило підвищити для різних режимів термічний ККД котлів пересувних парогенерато- рних установок та знизити витрату дизельного палива на 8-14 %.

Посилання

Hasannuddin A. K., Wira J. Y., Sarah S., Aqma W. W. S., Hadi A. A., Hirofumi N., Azrin M. A. Performance, emissions and lubricant oil analysis of diesel engine running on emulsion fuel. Energy conversion and management. 2016. 117. P. 548-557.

Wamankar A. K., & Murugan S. Combus- tion, performance and emission characteristics of a diesel engine with internal jet piston using carbon black-water-diesel emulsion. Energy. 2015. No 91, P. 1030-1037.

De Giorgi M. G., Fontanarosa D., Ficarella A., Pescini E. Effects on performance, combustion and pollutants of water emulsified fuel in an aeroengine combustor. Applied Energy. 2020. No 260, P. 114263.

Niszczota P., Gieras M. Impact of the ap- plication of fuel and water emulsion on CO and NOx emission and fuel consumption in a miniature gas turbine. Energies. 2021. No 14(8), P. 2224.

Sartomo A., Santoso B., Muraza O. Recent progress on mixing technology for water-emulsion fuel: A review. Energy Conversion and Manage- ment. 2020. No 213, P. 112817.

Yahaya Khan M., Abdul Karim Z. A., Ha- gos F. Y., Aziz A. R. A., Tan I. M. Current trends in water-in-diesel emulsion as a fuel. The Scientific world journal. 2014. No 16(3). P. 567.

Patil H., Gadhave A., Mane S., Waghmare J. Analyzing the stability of the water-in-diesel fuel emulsion. Journal of Dispersion Science and Technology. 2015. No 36(9). P. 1221-1227.

Mondal P. K., Mandal B. K. Experimental investigation on the combustion, performance and emission characteristics of a diesel engine using water emulsified diesel prepared by ultrasoni- cation. Journal of the Brazilian Society of Mechan- ical Sciences and Engineering. 2018. No.40. P. 1-17.

Jhalani A., Sharma D., Soni S. L., Sharma P. K., Sharma S. A comprehensive review on wa- ter-emulsified diesel fuel: chemistry, engine performance and exhaust emissions. Environmental Science and Pollution Research, 2019. No 26. P. 4570-4587.

Shinjo J., Xia J., Ganippa L. C., Megaritis A. Physics of puffing and microexplosion of emul- sion fuel droplets. Physics of Fluids, 2014. No 26(10), P. 103302.

Rodzewicz, R., & Gieras, M. Numerical investigation of heat transfer in fuel-water emulsion droplet. Arch. Combus. 2018. No 38, P. 1-10.

Moussa O., Tarlet D., Massoli P., Bellettre J. Investigation on the conditions leading to the micro-explosion of emulsified fuel droplet using two colors LIF method. Experimental Thermal and Fluid Science. 2020. No 116. P. 110106.

Kerivnytstvo z ekspluatatsii К35.00.00.000 PE «Ustanovka peresuvna promyslova parova PPUA-1600/100. JSC Nalchinskyi mashyno- budivnyi zavod. 2017. [in Ukrainian]

Sazhin S. S., Rybdylova O., Crua C., Heikal M., Ismael M. A., Nissar Z., Aziz A. R. B. A simple model for puffing/micro-explosions in water-fuel emulsion droplets. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. No 131. P. 815-821.