Разбавить и сжечь

Журнал Proceedings of the Combustion Institute опубликовал результаты наблюдения горения вспененной смеси бензина и воды. Российские физики наблюдали за процессом, чтобы понять, как нужно управлять этим процессом для его использования в двигателях внутреннего сгорания.

«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.

Известно, что мокрое дерево, разбавленный водой бензин горят плохо. Однако недавно ученые выяснили, что вспененные эмульсии, состоящие из воды, аналогов мыла и углеводородов, можно использовать как горючее. Ранние 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.

Российские физики пытались приложить эту теорию к практике. Они изучили 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.

Подобные смеси достаточно хорошо горят даже в тех случаях, если они почти наполовину состоят из воды. 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.

По словам учёных, 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.