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Mitigating soot's harmful effects involves designing less polluting combustion devices and finding eco-friendly fuels, including doping fossil fuels with additives and using biofuels. Oxygenated fuels like alcohols, ethers, and non-edible oils are suggested as blends with biodiesel. Engine-level studies show that esters in biodiesel reduce emissions of CO, unburned hydrocarbons, PM, and other toxic emissions like SO$_x$. However, the effectiveness in soot reduction varies with the type of oxygen functional groups, with esters generally less effective than alcohols or ethers at the same oxygen mass fraction. While some studies have investigated soot from biofuels and blends, results are inconclusive, and further controlled experimental studies are needed. Few studies have examined soot properties from biofuels in laboratory flames. This project studies target diffusion flames of fossil fuels and biofuel blends under controlled conditions using a coflow configuration (fuel stream surrounded by an annular air flow). These target flames, established by the combustion community, facilitate result comparison between research groups. To investigate strain rate effects on soot properties, target flames will be perturbed by periodic acoustic forcing. This will study the interaction between transient flow and chemical kinetics under controlled perturbations, enhancing understanding of the transition from laminar to turbulent combustion. Soot properties such as temperature, volume fraction, primary sphere diameter, and chemical composition (maturity) vary among flames due to the strong coupling between soot surface processes and the gas phase. Detailed experimental characterization of fossil fuels with additives and biofuels is essential to generalize numerical models of soot over a wide range of fuels and conditions, and to generate a database for developing and validating these models.
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diésel subrogado en condiciones estables y perturbadas acústicamente a diferentes índices de oxígeno (OI). Para esto, se medirán la estructura reactiva de la llama y su campo de temperaturas, se caracterizará la formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH's), la producción y morfología del hollín ($f_v$) y su oxidación (OH). Además, se estudiará la relación entre turbulencia y combustión en llamas estables y perturbadas acústicamente. Para alcanzar estos objetivos, se proponen una serie de diagnósticos ópticos por espectroscopia de emisión y absorción. Se busca determinar experimentalmente la competencia entre los procesos de formación y oxidación del hollín y su influencia sobre la radiación térmica emitida. La caracterización de la zona reactiva de la llama se analizará mediante la quimioluminiscencia de radicales químicos intermediarios como el OH* y el CH*. El campo de temperaturas de la llama se determinará aplicando la técnica de termometría de dos colores. La distribución de la fracción en volumen de hollín y del diámetro medio de partículas se cuantificará mediante técnicas de incandescencia inducida por láser (LII). La distribución cualitativa de los precursores de la formación de hollín (PAH) y del radical hidroxilo (OH*), responsable de la oxidación, se determinará mediante fluorescencia inducida por láser (LIF). Existen pocos estudios experimentales sobre la formación de hollín en llamas de diésel subrogado en la literatura, y aún menos que incluyan el efecto de perturbaciones acústicas en el proceso de formación de hollín. Estos datos experimentales son de gran utilidad para la validación de modelos numéricos que buscan mejorar los sistemas de combustión de forma limpia y eficiente, y para mejorar el entendimiento general de cómo se producen las partículas de hollín generadas por estos combustibles que son masivamente utilizados.
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