Угроза глобального потепления становится очень реальной на наших глазах из-за увеличения выбросов углекислого газа в результате использования ископаемого топлива. Поэтому использование ископаемого топлива, особенно в транспортном секторе, должно быть немедленно прекращено и заменено альтернативными видами топлива, которые являются более экологичными. Целью данного исследования является применение кислородно-водородного топлива в мотоциклах, которые используются ежедневно, для улучшения работы двигателя и снижения выбросов углеводородных газов в атмосферу. В качестве тестируемого двигателя использовался 150-кубовый одноцилиндровый двигатель с искровым зажиганием. Частота вращения двигателя варьировалась от 4000 до 8000 оборотов в минуту, в то время как другие параметры были оставлены на стандартном уровне. Результаты испытаний двигателя с добавлением кислородно-водородного топлива будут сопоставлены со сгоранием бензинового топлива. Результаты показывают, что все рабочие параметры двигателя, включая крутящий момент, мощность и тепловую эффективность, увеличились в среднем на 7,65 %.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 546.21. Кислород
Влияние добавления газа HHO к бензиновому топливу на крутящий момент и мощность двигателя показано на рис. 1, а, б. На этом рисунке показано, что крутящий момент двигателя будет увеличиваться с увеличением частоты вращения двигателя, но будет продолжать уменьшаться, если скорость превысит 4500 об/мин, как для бензина, так и для бензина + HHO. топливо.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Johnsson F., Kjarstad J., Rootzen J. The threat to climate change mitigation posed by the abundance of fossil fuels. Clim. Policy, 2019, vol. 19, iss. 2, pp. 258-274. DOI: 10.1080/14693062.2018.1483885
2. Longo M., Foiadelli F., Yaici W. Electric vehicles integrated with renewable energy sources for sustainable mobility. In: New Trends in Electrical Vehicle Powertrain. IntechOpen, 2018. DOI: 10.5772/intechopen.76788
3. Alanazi F. Electric vehicles: benefits, challenges, and potential solutions for wide-spread adaptation. Appl. Sci., 2023, vol. 13, iss. 10, art. 6016. DOI: 10.3390/app13106016 EDN: MBEKLY
4. Krishna G. Understanding and identifying barriers to electric vehicle adoption through thematic analysis. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, 2021, vol. 10, art. 100364. DOI: 10.1016/j.trip.2021.100364
5. Covert T., Greenstone M., Knittel C.R. Will we ever stop using fossil fuels? J. Econ. Perspect., 2015, vol. 30, no. 1, pp. 117-138, 2015. DOI: 10.1257/jep.30.1.117
6. Butt O.M., Ahmad M.S., Che H.S., et al. Usage of on-demand oxyhydrogen gas as clean/renewable fuel for combustion applications: a review. Int. J. Green Energy, 2021, vol. 18, iss. 13, pp. 1405-1429. DOI: 10.1080/15435075.2021.1904944 EDN: JAVJCR
7. Mosca L., Jimenez J.A.M., Wassie S.A., et al. Process design for green hydrogen production. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, vol. 45, iss. 12, pp. 7266-7277. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.08.206 EDN: DNHXRZ
8. Shiva Kumar S., Lim H. An overview of water electrolysis technologies for green hydrogen production. Energy Rep., 2022, vol. 8, pp. 13793-13813. DOI: 10.1016/j.egyr.2022.10.127 EDN: ZUXWFO
9. Noussan M., Raimondi P.P., Scita R., et al. The role of green and blue hydrogen in the energy transition - a technological and geopolitical perspective. Sustainability, 2021, vol. 13, iss. 1, art. 0298. DOI: 10.3390/su13010298 EDN: OTTCQJ
10. Kumar S.S., Himabindu V. Hydrogen production by PEM water electrolysis - a review. Mater. Sci. Energy Technol., 2019, vol. 2, iss. 3, pp. 442-454. DOI: 10.1016/j.mset.2019.03.002 EDN: PEPFIX
11. El Soly A.K., El Kady M.A., El Fatih Farrag A., et al. Comparative experimental investigation of oxyhydrogen (HHO) production rate using dry and wet cells. Int. J. Hydrog. Energy, 2021, vol. 46, iss. 24, pp. 12639-12653. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.01.110 EDN: VHVOAM
12. El Kady M.A., El Fatih Farrag A., Gadc M.S., et al. Parametric study and experimental investigation of hydroxy (HHO) production using dry cell. Fuel, 2020, vol. 282, art. 118225. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118825
13. Ismail T.M., Ramzy K., Abelwhab M.N., et al. Performance of hybrid compression ignition engine using hydroxy (HHO) from dry cell. Energy Convers. Manag., 2018, vol. 155, pp. 287-300. DOI: 10.1016/j.enconman.2017.10.076
14. Yusof S.N.A., Ayub M.S., Mohamed S.B., et al. Oxyhydrogen gas production by alkaline water electrolysis and the effectiveness on the engine performance and gas emissions in an ICEs: a mini-review. J. Adv. Res. FluidMech. Therm.Sci., 2022, vol. 97, no. 1, pp. 168-179. DOI: 10.37934/arfmts.97.1.168179 EDN: BMQJMA
15. Gad M.S., Abdel Razek S.M. Impact of HHO produced from dry and wet cell electrolyzers on diesel engine performance, emissions and combustion characteristics. Int. J. Hydrog. Energy, 2021, vol. 46, iss. 43, pp. 22277-22291. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.04.077 EDN: LGZLLO
16. Kazim A.H., Khan M.B., Nazir R., et al. Effects of oxyhydrogen gas induction on the performance of a small-capacity diesel engine. Sci. Prog., 2020, vol. 103, no. 2. DOI: 10.1177/0036850420921685 EDN: NFHARJ
17. Arjun T.B., Atul K.P., Muraleedharan A.P., et al. A review on analysis of HHO gas in IC engines. Mater. Today: Proc., 2019, vol. 11, no. 3, pp. 1117-1129. DOI: 10.1016/j.matpr.2018.12.046
18. Rimkus A., Matijosius J., Bogdevicius M., et al. An investigation of the efficiency of using O2 and H2 (hydrooxile gas-HHO) gas additives in a CI engine operating on diesel fuel and biodiesel. Energy, 2018, vol. 152, pp. 640-651. DOI: 10.1016/j.energy.2018.03.087
19. Thangaraj S., Govindan N. Evaluating combustion, performance, and emission characteristics of diesel engine using Karanja oil methyl ester biodiesel blends enriched with HHO gas. Int. J. Hydrog. Energy, 2018, vol. 43, iss. 12, pp. 6443-6455. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.02.036 EDN: YGPRZB
20. Uludamar E. Effect of hydroxy and hydrogen gas addition on diesel engine fuelled with microalgae biodiesel. Int. J. Hydrog. Energy, 2018, vol. 43, iss. 38, pp. 18028-18036. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.01.075 EDN: YHXRFB
21. Khan M.B., Kazim A.H., Farooq M., et al. Impact of HHO gas enrichment and high purity biodiesel on the performance of a 315 cc diesel engine. Int. J. Hydrog. Energy, 2021, vol. 46, iss. 37, pp. 19633-19644. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.03.112 EDN: JDRYAK
22. Elgarhi I., El-Kassaby M.M., Eldrainy Y.A. Enhancing compression ignition engine performance using biodiesel/diesel blends and HHO gas. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, vol. 45, iss. 46, pp. 25409-25425. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.273 EDN: ANIJYL
23. Gad M.S., El-Fakharany M.K., Elsharkawy E.A. Effect of HHO gas enrichment on performance and emissions of a diesel engine fueled by biodiesel blend with kerosene additive. Fuel, 2020, vol. 280, art. 118632. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118632
24. Baltacioglu M.K., Kenanoglu R., Aydn K. HHO enrichment of bio-diesohol fuel blends in a single cylinder diesel engine. Int. J. Hydrog. Energy, 2019, vol. 44, iss. 34, pp. 18993-19004. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.02.060
25. Bhave N.A., Gupta M.M., Joshi S.S. Effect of Brown’s gas addition on combustion and emissions of homogeneous charge compression ignition engine. Energy Sources A: Recovery Util. Environ. Eff., 2024, vol. 46, iss. 1, pp. 16505-16520. DOI: 10.1080/15567036.2020.1817194 EDN: CGCPMA
26. Al-Dawody M.F., Al-Farhany K.A., Allami S., et al. Using oxy-hydrogen gas to enhance efficacy and reduce emissions of diesel engine. Ain Shams Eng. J., 2023, vol. 14, no. 12, art. 102217. DOI: 10.1016/j.asej.2023.102217 EDN: CCRAFP
27. Tuccar G. Effect of hydroxy gas enrichment on vibration, noise and combustion characteristics of a diesel engine fueled with Foeniculum vulgare oil biodiesel and diesel fuel. Energy Sources A: Recovery Util. Environ. Eff., 2018, vol. 40, iss. 10, pp. 1257-1265. DOI: 10.1080/15567036.2018.1476622
28. Sharma P.K., Sharma D., Soni S.L., et al. Characterization of the hydroxy fueled compression ignition engine under dual fuel mode: experimental and numerical simulation. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, vol. 45, iss. 15, pp. 8067-8081. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.01.061 EDN: OFKQWB
29. Najafi B., Haghighatshoar F., Ardabili S., et al. Effects of low-level hydroxy as a gaseous additive on performance and emission characteristics of a dual fuel diesel engine fueled by diesel/biodiesel blends. Eng. Appl. Comput. Fluid Mech., 2021, vol. 15, iss. 1, pp. 236-250. DOI: 10.1080/19942060.2021.1871960 EDN: HWWBJL
30. Subramanian B., Thangavel V. Experimental investigations on performance, emission and combustion characteristics of Diesel-Hydrogen and Diesel-HHO gas in a Dual fuel CI engine. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, vol. 45, iss. 46, pp. 25479-25492. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.280 EDN: ZLDMXT
31. Durairaj R.B., Shanker J., Sivasankar M. HHO gas with bio diesel as a dual fuel with air preheating technology. Procedia Eng., 2012, vol 38, pp. 1112-1119. DOI: 10.1016/j.proeng.2012.06.140
32. Kamarudin R., Ang Y.Z., Topare N.S., et al. Influence of oxyhydrogen gas retrofit into two-stroke engine on emissions and exhaust gas temperature variations. Heliyon, 2024, vol. 10, iss. 5, art. e26597. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e26597 EDN: TXMVBY
33. EL-Kassaby M.M., Eldrainy Y.A., Khidr M.E., et al. Effect of hydroxy (HHO) gas addition on gasoline engine performance and emissions. Alex. Eng. J., 2016, vol. 55, iss. 1, pp. 243-251. DOI: 10.1016/j.aej.2015.10.016
34. Muhammad U., Nasir H., Mahmood Aslam B.M. SI engine fueled with gasoline, CNG and CNG-HHO blend: comparative evaluation of performance, emission and lubrication oil deterioration. J. Therm. Sci., 2020, vol. 30, no. 4, pp. 1199-1211. DOI: 10.1007/s11630-020-1268-4 EDN: JZGCFD
35. Kultsum U., Soumi A.I., Baharudin A., et al. Performance assessment of spark-ignition engine combined with an HHO generator. Eng. Proc., 2024, vol. 63, iss. 1, art. 4. DOI: 10.3390/engproc2024063003
36. Farooq M.S., Ali U., Farid M.M. et al. Experimental investigation of performance and emissions of spark ignition engine fueled with blends of HHO gas with gasoline and CNG. Int. J. Therm. Eng., 2021, vol. 18, no. 1, pp. 27-34. DOI: 10.5383/ijtee.18.01.004
37. Quynh N.T., Dunin A.Y., Duc L.H., et al. Engine performance, emissions characteristics of the compression ignition engine using HHO gas (Brown’s gas). IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1159, art. 012055. DOI: 10.1088/1757-899X/1159/1/012055 EDN: DFCVTN
38. Usman M., Farooq M., Naqvi M., et al. Use of gasoline, LPG and LPG-HHO blend in SI engine: a comparative performance for emission control and sustainable environment. Processes, 2020, vol. 8, iss. 1, art. 74. DOI: 10.3390/pr8010074 EDN: BICOFH
39. Paloboran M., Sutantra I.N., Sudarmanta B., et al. A strategy in adjustment of combustion parameters of SI-PFI engine with pure bioethanol fuelled for a high performance and low emission. WSEAS Trans. Environ. Dev., 2017, vol. 13, pp. 410-420.
40. Paloboran M., Syam H., Yahya M., et al. Energy and exergy analysis on spark ignition engines under varying ignition timing with pure bioethanol fuel. Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences, 2023, no. 2 (107), pp. 140-159. DOI: 10.18698/1812-3368-2023-2-140-159 EDN: NYZUJZ
41. Shajahan M.I., Sambandam P., Michael J.J., et al. Environmental impact of oxyhydrogen addition on high-speed gasoline engine characteristics. Energy Sources A: Recovery Util. Environ. Eff., 2020, vol. 46, iss. 1, pp. 15632-15645. DOI: 10.1080/15567036.2020.1812768 EDN: UQXJBR
42. Turns S.R. An introduction to combustion. Mc-Graw Hill, 2000.
43. Mohan S., Madhusudhanan Y.K., Salim S., et al. Performance and emission analysis of an internal combustion engine with hydroxy gas assist. Mater. Today: Proc., 2021, vol. 46, no. 19, pp. 10043-10046. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.06.096 EDN: PHDEGH
44. Subramanian B., Ismail S. Production and use of HHO gas in IC engines. Int. J. Hydrog. Energy, 2018, vol. 43, iss. 14, pp. 7140-7154. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.02.120
Выпуск
Другие статьи выпуска
Установлены химическая схема протекания процесса окислительной конверсии метана и виды уравнений скоростей отдельных стадий химических реакций. Разработана и реализована математическая модель процесса кислородной конверсии метана в синтез-газ в изотермическом режиме. Использован высокоселективный перовскитоподобный катализатор состава NdCaCoO4 массой 0,1 г. Определение параметров математической модели, т. е. значений кинетических констант процесса получения синтез-газа с использованием указанного катализатора, вызвало необходимость выбора различных вариантов целевых функций и нахождения вычислительных алгоритмов минимизации критериев идентификации экспериментальных и расчетных данных. На основе полученных результатов решена поставленная прямая задача компьютерного моделирования процесса кислородной конверсии метана, получено соответствие экспериментальных и расчетных данных. Из нескольких наборов кинетических констант выбран тот, значения констант которого при подстановке в систему уравнений математического описания процесса получения синтез-газа имели одинаковые тенденции изменения переменных как в объекте, так и в модели, при этом расхождения между экспериментальными и расчетными концентрациями являлись минимальными. Полученные результаты имеют большое практическое значение. В технологии они позволяют оптимизировать химические процессы и совершенствовать используемое оборудование - реакторы, установки и т. п.
Поверхностные свойства оксидов являются важной характеристикой процессов, протекающих на границе диоксид металла/водный раствор электролита. Важной составляющей, определяющей кинетику растворения гидратированных диоксидов, являются кислотно-основные свойства поверхности. Приведены экспериментальные результаты изучения растворения суспензии HfO2 в подкисленных водных электролитах с разной концентрацией хлорида калия. Методом потенциометрического титрования основного раствора щелочью определены кислотно-основные поверхностные характеристики диоксида. Построением потенциометрических кривых установлено влияние кислотности среды на кинетику растворения суспензии HfO2. На основе экспериментальных данных выполнено математическое моделирование процесса и рассчитаны константы кислотно-основных равновесий. Проведены анализ возможных равновесий, устанавливающихся на межфазной границе, и расчет адсорбционных параметров. Установлено влияние рН титруемого раствора на адсорбционные характеристики ионов. Накопление экспериментального материала по моделированию кислотно-основных характеристик гидратированных диоксидов позволяет более полно трактовать физико-химические и химические свойства их поверхности, что может являться вкладом в исследование тонкодисперсных систем
Методами рентгенофазового анализа с дополнительным применением методов повышения разрешения рентгенограмм исследовано фазовое состояние сердцевины и поверхностных слоев сплава на основе титана ВТ6 (Ti-6Al-4V) после закалки в воде и в потоке азота высокого давления. В процессе быстрого охлаждения от температуры 850 ºС (из фазовой (α + β)-области) происходит формирование мартенситной орторомбической фазы (αʺ) и инерметаллидной фазы Ti3Al (α2). Установлено, что объемные доли αʺ- и α2-фазы выше в поверхностных слоях, чем в объеме сплава. При последующем старении объемная доля α2-фазы в поверхностных слоях снижается, в то время как в сердцевине сплава объемная доля этой фазы не изменяется. В процессе нагрева и выдержки под закалку в азоте высокого давления и в воде в поверхностном слое образуются твердые растворы азота и кислорода в α-титане соответственно. После закалки в воде в поверхностном слое обнаружен диоксид титана TiO2, а после закалки в потоке азота высокого давления - фазы TiN, Ti2N
В современных тенденциях развития энергетики водород рассматривается в качестве перспективного энергоносителя. Однако, несмотря на его потенциал, существуют серьезные проблемы, связанные с безопасностью его использования, особенно в условиях утечек. Обоснована методика измерения концентрации водорода в потоке смеси водорода и воздуха с помощью сборки, состоящей из двух термокондуктометрических датчиков. Использование “открытого” датчика, находящегося вдоль потока, и “закрытого” проницаемой сеткой датчика в единой сборке позволило получить набор параметров для вычисления скорости потока смеси и концентрации водорода. Представлена конструкция измерительных сборок и приведены результаты градуировочных экспериментов в диапазоне значений абсолютного давления 0…5 атм, скорости потока 0…1,84 м/с и концентрации водорода 0…100 % (об.). Результаты экспериментов показывают, что, используя показания двух термокондуктометрических датчиков и датчика давления, можно однозначно получить значения скорости потока и концентрацию водорода в смеси с воздухом в месте расположения датчиков. Подобные сборки могут применяться как в лабораторных целях, так и для обнаружения утечек газовых смесей в аварийных случаях
Изучен вопрос возможности получения энергии от ветрогенераторов, установленных в городской черте, а не расположенных изолированно вдалеке от населенных пунктов. Целесообразность интегрирования ветрогенераторов в городскую среду рассмотрена на примере комплекса высотных зданий. Комплекс зданий представляет собой два вертикальных объекта, сужающихся по высоте и расположенных так, что их поверхности являются конструкциями для захвата и вовлечения ветровых потоков в энергогенерирующие установки. Выполнено численное компьютерное моделирование аэродинамических потоков, действующих на башни трех вариантов сечения: от наиболее плохообтекаемого к сечению со сглаженными углами, имеющему наиболее плавные формы. При двух характерных углах атаки проанализировано влияние формы здания на скорость потока, проходимого через ветрогенератор, а также сравнение эффективности расположения установок на различной высоте между двумя башнями. Проведено сравнение по коэффициенту увеличения скорости, как более объективному показателю, учитывающему изменение скорости на подходе к зданию и у ветрогенераторов. Показано, что наиболее эффективно использование наиболее плавных форм объектов, как сохраняющих сравнительные показатели вовлекаемых в энергогенерирующие установки потоков, при этом обладающих наименьшим аэродинамическим сопротивлением
Математическое моделирование позволяет находить оптимальные решения для различных производственных задач. Важный класс таких задач составляют проблемы построения расписаний, заключающиеся в распределении ограниченных ресурсов для выполнения производственных операций и относящиеся к задачам дискретной оптимизации. Особенно важно эффективное планирование работы дорогостоящего оборудования, такого как гибкие производственные линии, которые широко применяются в промышленности для повышения производительности, гибкости и безопасности производства. При управлении ими возникают разнообразные сложные проблемы планирования. Рассмотрена проблема построения периодического расписания гибкой автоматической линии с несколькими роботами без ожиданий и прерываний. Задача состоит в нахождении периодического расписания для роботов, которое имеет минимальную длину цикла. В отличие от работ, в которых задаются некоторые искусственные и упрощенные условия работы автоматической линии, учитываются реальные требования, состоящие в том, что роботы движутся по одному пути и должны избегать столкновения друг с другом. Предложена модификация метода запретных интервалов для построения расписаний с несколькими роботами. Новая модель обеспечивает эффективные расписания для реальных производственных систем. Для демонстрации нового метода представлен численный пример
Описана физико-математическая модель стационарного изотермического квазиодномерного течения двухфазной системы нефть-водный раствор полиакриламида в пористой среде. В основе модели лежит представление о структуре пористой среды в виде системы соединяющихся капиллярных каналов - кластеров, совокупность которых заполняет все пустотное пространство. В кластере рассматривается струйный и четочный режимы течения фаз. Потери давления описываются уравнениями гидравлики с введением дополнительного слагаемого, учитывающего межфазное взаимодействие между флюидами и породой. Разработанная модель позволяет по аналитическим формулам рассчитывать относительные фазовые проницаемости при различных свойствах и концентрациях полимерного раствора. Проведены исследования реологических свойств водного раствора полиакриламида в зависимости от концентрации и температуры. На основе результатов фильтрационных исследований определена зависимость прироста коэффициента вытеснения нефти и фактора остаточного сопротивления от концентрации полиакриламида. С использованием разработанной модели выполнен расчет относительных фазовых проницаемостей при фильтрации нефти с водой и полимерным раствором. Установлено увеличение относительной фазовой проницаемости нефти в области двухфазной фильтрации, обусловленное изменением смачиваемости
Издательство
- Издательство
- МГТУ им. Н.Э. Баумана
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- Юр. адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- ФИО
- Гордин Михаил Валерьевич (Ректор)
- E-mail адрес
- bauman@bmstu.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 2636377
- Сайт
- https://bmstu.ru/