В Томском политехническом университете разработана ресурсоэффективная технология получения топливных аэрозолей. Разработку можно будет применять для быстрого розжига котлов ТЭС и котельных, в камерах сгорания дизель-генераторов, а также  в двигателях внутреннего сгорания автомобилей. 

Технология политехников поспособствует экономичному использованию топлива, а также снижению уровня загрязнения окружающей среды. В День энергетика, который отмечается в России 22 декабря, ученые лаборатории моделирования процессов тепломассопереноса Инженерной школы энергетики ТПУ рассказали о своей разработке.

По словам ученых, одна из главных проблем в энергетике — поиск условий эффективного зажигания топлива, являющегося важным этапом подавляющего большинства теплоэнергетических процессов.

«Прежде чем подавать угольное топливо в топку котла, его необходимо прогревать до высоких температур. Обычно для этого предварительно сжигают растопочное топливо, например, мазут, дизельное топливо и так далее», — объясняет руководитель научного коллектива Павел Стрижак .

Предложенная политехниками технология помогает уменьшить усилия и сберечь ресурсы в процессе розжига топлив.

Ученые получают аэрозоли с применением технологических и сточных вод, содержащих в себе 3–10 % органических примесей (бензин, керосин, нефть, турбинное, трансформаторное, компрессорное масла и др.). Эти примеси не мешают, а даже способствуют измельчению и лучшему горению топлива.

«Мы предлагаем измельчать впрыскиваемое топливо непосредственно в камере сгорания. Достигается это за счет эффектов взрывного вскипания и диспергирования капель», — продолжает Павел Стрижак.

Процесс диспергирования заключается в тонком измельчении жидкостей или твердых тел для получения мелкодисперсных суспензий, эмульсий и порошков. Ученые ТПУ получают водные эмульсии (смесь веществ, в которой один компонент состоит из мельчайших частиц, нерастворимых в другом) и суспензии (смесь веществ, в которых твердое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном состоянии).

«Реализация таких эффектов возможна при добавлении в состав топлива малого количества воды (1–3 %). Причем распад капель происходит при относительно невысоких температурах 150–300 0 С», — объясняет Павел Стрижак.

На практике эмульсии и суспензии с помощью форсуночных устройств впрыскивают в камеру сгорания. При нагревании происходит взрывное парообразование за счет возникновения перепада давления на границе разнородных компонентов топлива: в эмульсии — двух жидкостей, а в суспензиях — жидкости и частицы. В обоих случаях исходная капля измельчается на множество еще более мелких.

«В итоге мы получаем легко воспламеняемые аэрозоли, — резюмирует Павел Стрижак. - Как показывают наши эксперименты, площадь поверхности испарения можно увеличить более чем в 15 раз. Это означает, что аэрозоль будет нагреваться, испаряться и зажигаться в 3–4 раза быстрее, чем при использовании широко распространенных сегодня систем подачи топлива. То есть, можно существенно удешевить и ускорить процесс розжига».

Использовать такие аэрозоли можно будет не только на производствах, но и в двигателях внутреннего сгорания автомобилей.

«За счет быстрого розжига камера сгорания прогреется быстрее, следовательно, будет потрачено меньше топлива. Помимо ускорения процессов зажигания добавление воды в топливо способствует снижению уровня загрязнения окружающей среды, — отмечает Павел Стрижак. — Крупные концерны по производству автомобилей сегодня в этом очень заинтересованы. Например, наши коллеги из Франции, Германии и Италии проводят такие эксперименты с дизельным топливом по заказу компании BMW».

Всего, по его словам, над такой технологией в мире работают три научных группы — это ученые из Германии, коллаборация испанских, британских и французских ученых и ученые Томского политехнического университета.

Технология ТПУ уникальна тем, что ее можно применить к широкой группе самых разных топливных эмульсий и суспензий.

«За рубежом работают с одним видом топлив. К примеру, в Германии используют эмульсии на основе дизельного топлива и воды. Мы же можем работать со стоками и жидкими отходами, и это расширяет спектр возможностей и практических приложений нашей работы», - поясняет Павел Стрижак.

Сейчас ученые Томского политеха работают над созданием экспериментальной информационной базы данных, в которую будут внесены основные параметры процессов прогрева, испарения, диспергирования и зажигания капель топлив различного состава в широком диапазоне внешних и внутренних условий. В дальнейшем на основе этой базы ученые создадут прогностические математические модели, которые позволят ускорить внедрение разработки ТПУ в нашу жизнь. 

Отметим, научным коллективом лаборатории моделирования процессов тепломассопереноса получен патент на изобретение технологии (№ 2596797).  Исследования политехников поддержаны грантами Российского научного фонда (15-19-10003) и Совета по грантам при Президенте РФ (МД-1221.2017.8). 

В 2017 году научный коллектив Павла Стрижака опубликовал на тему своих исследований научные статьи в журналах  Chemical Engineering Research and Design   (IF 2,538; Q2) Applied Thermal Engineering   (IF 3,444; Q1)   и  Experimental Thermal and Fluid Science   (IF 2,83; Q1),  Journal of Cleaner Production   (IF 5,715; Q1),  Journal of Hazardous Materials   (IF 6,065; Q1) . Основные статьи ученых можно посмотреть здесь =>

Кроме этого, издательством Сибирского отделения Российской академии наук опубликована монография  «Зажигание органоводоугольных топливных композиций» . Авторы работы — заведующий кафедрой автоматизации теплоэнергетических процессов  Павел Стрижак , доцент кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов  Дмитрий Глушков   и заведующий кафедрой теоретической и промышленной теплотехники  Гений Кузнецов . В монографии проведен анализ перспектив применения в теплоэнергетике композиционных  органоводоугольных топлив , приготовленных из отходов углеобогащения и нефтепереработки.

Видеосюжет по теме

Источники

В ТПУ создают топливные аэрозоли, которые помогут сэкономить на горючем и снизить загрязнение окружающей среды
Vestisibiri.ru, 22/12/2017
В ТПУ создают топливные аэрозоли, которые помогут сэкономить на горючем и снизить загрязнение окружающей среды
БезФормата.Ru Томск (tomsk.bezformata.ru), 22/12/2017
В ТПУ создают топливные аэрозоли, которые помогут сэкономить на горючем и снизить загрязнение окружающей среды
ТПУ (tpu.ru), 23/12/2017
Сибирские ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива - "Автоновости"
Автоновости (avto-dny.ru), 23/12/2017
Томские ученые создали аэрозоль, снижающий расход топлива
Autorambler.ru, 22/12/2017
Томские ученые создали аэрозоль, снижающий расход топлива
Новости@Rambler.ru, 22/12/2017
Сибирские ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива
NewsRu.com, 22/12/2017
Топливные аэрозоли позволят экономить на горючем
Русская планета (rusplt.ru), 22/12/2017
Российские ученые разработали экономящий автомобильное топливо аэрозоль
БезФормата.Ru Абакан (abakan.bezformata.ru), 25/12/2017
Сибирские ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива
Avtoritet.su, 25/12/2017
Российские ученые разработали экономящий автомобильное топливо аэрозоль
НИА Хакасия (19rus.ru), 25/12/2017
Сибирские ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива
Автомир Краснодара (avtomirkrasnodara.ru), 25/12/2017
Ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива
TVNET (tvnet.lv), 23/12/2017
Сибирские ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива
Водитель Петербурга (spbvoditel.ru), 23/12/2017
Томская область: В Томском политехе создают топливные аэрозоли, которые помогут снизить загрязнение окружающей среды
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 23/12/2017
В Сибири разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
Avto-rum.ru, 23/12/2017
Российские специалисты разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
Твоя Свободная трибуна (triboona.ru), 23/12/2017
Российские специалисты разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
Dni24.com, 23/12/2017
Сибирские ученые создали аэрозоль, экономящий расход автомобильного топлива
НАРОДедин (narodedin.com), 23/12/2017
В Сибири разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
БезФормата.Ru Владивосток (vladivostok.bezformata.ru), 23/12/2017
В Сибири разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
Raduga01.ru, 23/12/2017
В Сибири разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
Vladtime.ru, 23/12/2017
В Сибири разработали аэрозоль, сокращающий расход топлива автомобилей
NewsRbk.ru, 23/12/2017
В ТПУ создают топливные аэрозоли, которые помогут снизить загрязнение окружающей среды
Новости сибирской науки (sib-science.info), 23/12/2017
Томские ученые создали аэрозоль, снижающий расход топлива
Tomsk.4geo.ru, 23/12/2017
В ТПУ создают топливные аэрозоли, которые помогут сэкономить на горючем и снизить загрязнение окружающей среды
ИноТомск (inotomsk.ru), 25/12/2017
Сэкономим на ресурсах? Томичи создали легковоспламеняемые топливные аэрозоли
Shraibikus.com, 25/12/2017
Томские инженеры предложили заправлять автомобили аэрозолем
Sibnet.ru, 25/12/2017
Томские ученые создали аэрозоль, снижающий расход топлива
40RUS (40rus-online.ru), 25/12/2017
В Томске создали аэрозоль, снижающий расход топлива
АвтоСреда (avtosreda.ru), 25/12/2017
В ТПУ разработали эффективный способ получения топливных аэрозолей
Научная Россия (scientificrussia.ru), 04/01/2018

Похожие новости

  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    1272
  • 25/04/2018

    В Томске испытывают вещество для психотропных лекарств нового поколения

    ​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из НИИ психического здоровья проводят доклинические испытания веществ, которые могут применяться в психотропных препаратах нового поколения для пациентов с алкоголизмом, наркоманией и другими психическими патологиями.
    148
  • 23/12/2016

    Ученые ТПУ разработают технологии для рынков будущего

    ​Томский региональный проектный офис Национальной технологической инициативы (НТИ) создан на базе Томского консорциума научно-образовательных и научных организаций, возглавляет который ректор Томского политехнического университета Петр Чубик.
    754
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    1219
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    1079
  • 06/07/2016

    В Томском политехе разработали агроробота

    Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политехнического университета вместе со студентами разрабатывают агроробота, который сможет пахать землю, обрабатывать растения от вредителей и косить траву.
    1230
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    1442
  • 20/03/2018

    Способ активации нанопорошка алюминия, разработанный учеными ТПУ, вошел в 100 лучших изобретений России

    ​Способ активации нанопорошка алюминия путем термического воздействия, разработанный научным коллективом Томского политехнического университета, вошел в число ста лучших изобретений России за 2017 год.
    251
  • 03/07/2017

    Абитуриенты Томского госуниверситета создали бота для Telegram, сообщающего результаты ЕГЭ

    ​Абитуриенты Владимир Лебедев и Денис Шарапов подали документы в ТГУ одними из первых. Для поступления они выбрали недавно созданный Институт прикладной математики и компьютерных наук. Такой выбор не был спонтанным - ребята давно уже занимаются программированием, а примерно месяц назад они создали бота для Телеграм, который сообщал о результатах ЕГЭ.
    753
  • 07/09/2016

    На форуме в Томске обсудили 3D-технологии для космоса и ядерную медицину

    ​Участники первого международного форума ресурсоэффективности обсудили в Томском политехническом университете (ТПУ) развитие современных технологий в сфере энергетики, 3D-технологий для космоса, ядерной медицины и добычи трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ).
    1177