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Single-Droplet Combustion of Jet A-1, Hydroprocessed Vegetable Oil, and Their Blends in a Drop-Tube Furnace
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2021-01-25 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03476 Gonçalo Pacheco 1, 2 , André Silva 2 , Mário Costa 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2021-01-25 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03476 Gonçalo Pacheco 1, 2 , André Silva 2 , Mário Costa 1
Affiliation
The environmental impact and the dependence upon fossil fuels in the aeronautical sector have promoted the demand for alternative and greener fuels. The implementation of alternative fuels is one of the main challenges for this sector in the near future. A possible short-term solution might be the blending of biofuels with jet fuel, which would allow for the use of greener fuels and a reduction in the greenhouse gases and pollutant emissions without significant changes in the existing fleets of the companies, with the purpose to develop a “drop-in” fuel. In this context, this work examines the combustion characteristics of single droplets of Jet A-1 (JF), hydroprocessed vegetable oil (NExBTL), and their mixtures in a drop-tube furnace (DTF). The objective of this work is to evaluate the influence of the mixture composition on the fuel characteristics. Droplets with diameters of 155 ± 5 μm, produced by a commercial droplet generator, were injected into the DTF, whose wall temperature and oxygen concentration were controlled. Experiments were conducted for three temperatures (900, 1000, and 1100 °C). The combustion of droplets was evaluated through the images obtained with a high-speed camera coupled with a high magnification lens and an edge detection algorithm. From the images allowed for the analysis of droplet combustion, data are reported for the temporal evolution of droplet sizes and burning rates. The results revealed that the mixtures followed the D2 law, except the mixture with 75% JF for a DTF wall temperature of 1100 °C. The 75% JF mixture did not follow the D2 law as a result of the occurrence of puffing and microexplosions, which enhanced the burning rates. Additionally, it was observed that the mixtures with a higher content of JF present brighter flames and higher burning rates.
中文翻译:
在滴管式炉中喷射A-1,加氢处理的植物油及其混合物的单滴燃烧
航空业对环境的影响和对化石燃料的依赖促进了对替代燃料和绿色燃料的需求。在不久的将来,替代燃料的实施是该部门的主要挑战之一。一种可能的短期解决方案可能是将生物燃料与喷气燃料混合,这将允许使用更绿色的燃料,并减少温室气体和污染物的排放,而无需对公司现有船队进行重大改动,目的是开发一种“即插即用”的燃料。在这种情况下,这项工作检查了喷射A-1(JF),加氢处理的植物油(NExBTL)及其混合物在滴管炉(DTF)中的单滴燃烧特性。这项工作的目的是评估混合物成分对燃料特性的影响。将由商用液滴发生器产生的直径为155±5μm的液滴注入DTF,该DTF的壁温和氧气浓度得到控制。在三个温度(900、1000和1100°C)下进行了实验。通过使用高速摄像头,高倍率镜头和边缘检测算法获得的图像评估液滴的燃烧。从用于液滴燃烧分析的图像中,报告了液滴大小和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 控制壁温和氧气浓度。在三个温度(900、1000和1100°C)下进行了实验。通过使用高速摄像头,高倍率镜头和边缘检测算法获得的图像评估液滴的燃烧。从用于液滴燃烧分析的图像中,报告了液滴大小和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 控制壁温和氧气浓度。在三个温度(900、1000和1100°C)下进行了实验。通过使用高速摄像头,高倍率镜头和边缘检测算法获得的图像评估液滴的燃烧。从用于液滴燃烧分析的图像中,报告了液滴大小和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 报告了液滴尺寸和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 报告了液滴尺寸和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循D 2律,但DTF壁温为1100°C的混合物中含75%JF的混合物除外。由于发生了膨化和微爆,因此75%的JF混合物未遵循D 2律,从而提高了燃烧速率。另外,观察到具有较高JF含量的混合物呈现出更明亮的火焰和更高的燃烧速率。
更新日期:2021-01-25
中文翻译:
在滴管式炉中喷射A-1,加氢处理的植物油及其混合物的单滴燃烧
航空业对环境的影响和对化石燃料的依赖促进了对替代燃料和绿色燃料的需求。在不久的将来,替代燃料的实施是该部门的主要挑战之一。一种可能的短期解决方案可能是将生物燃料与喷气燃料混合,这将允许使用更绿色的燃料,并减少温室气体和污染物的排放,而无需对公司现有船队进行重大改动,目的是开发一种“即插即用”的燃料。在这种情况下,这项工作检查了喷射A-1(JF),加氢处理的植物油(NExBTL)及其混合物在滴管炉(DTF)中的单滴燃烧特性。这项工作的目的是评估混合物成分对燃料特性的影响。将由商用液滴发生器产生的直径为155±5μm的液滴注入DTF,该DTF的壁温和氧气浓度得到控制。在三个温度(900、1000和1100°C)下进行了实验。通过使用高速摄像头,高倍率镜头和边缘检测算法获得的图像评估液滴的燃烧。从用于液滴燃烧分析的图像中,报告了液滴大小和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 控制壁温和氧气浓度。在三个温度(900、1000和1100°C)下进行了实验。通过使用高速摄像头,高倍率镜头和边缘检测算法获得的图像评估液滴的燃烧。从用于液滴燃烧分析的图像中,报告了液滴大小和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 控制壁温和氧气浓度。在三个温度(900、1000和1100°C)下进行了实验。通过使用高速摄像头,高倍率镜头和边缘检测算法获得的图像评估液滴的燃烧。从用于液滴燃烧分析的图像中,报告了液滴大小和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 报告了液滴尺寸和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循 报告了液滴尺寸和燃烧速率随时间变化的数据。结果表明,混合物遵循D 2律,但DTF壁温为1100°C的混合物中含75%JF的混合物除外。由于发生了膨化和微爆,因此75%的JF混合物未遵循D 2律,从而提高了燃烧速率。另外,观察到具有较高JF含量的混合物呈现出更明亮的火焰和更高的燃烧速率。