• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.09.2025, 09:25
ТПУ
19
15,0 тыс

Добавление воды в топливо ускорило его сгорание

❋ 4.6

Ученые ТПУ совместно с коллегами провели эксперименты и с высокой точностью предсказали кинетические характеристики воспламенения и сгорания топлива с добавлением воды. Результаты показали, что топливо с небольшой добавкой воды сгорает на 7-14% быстрее по сравнению с однородным углеводородным топливом. В будущем это может помочь в разработке более экологичных и ресурсоэффективных систем сжигания альтернативных топлив.

Вода ускорила сгорание топлива / © Александр Волков, пресс-служба ТПУ

Исследование ученых поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Fuel.

Основным требованием, предъявляемым сегодня к альтернативным и композиционным жидким топливам, является их экологичность, а именно сокращение эмиссии вредных выбросов в атмосферу. Для достижения этих целевых показателей в топлива добавляются различные растительные добавки (масла и эфиры) и промышленные отходы. Среди перспективных добавок также выделяют промышленную и сточную воду.

Однако ее добавление в камеру сгорания существенно влияет на кинетические характеристики сгорания топлива. Экспериментальных данных о каплях и формирующихся топливовоздушных смесях, качественно и количественно описывающих влияние добавки воды в топливо, в научной литературе нет.

Ученые лаборатории тепломассопереноса совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук провели серию экспериментов с керосином и изооктаном, в которые они добавляли воду концентрацией в пределах до 10%.

Исследование проводилось с применением нескольких методов — физического моделирования процесса воспламенения топливовоздушной смеси в ударной трубе и микровзрывного измельчения композиционных капель в модельной камере сгорания. Это позволило измерить характеристики быстропротекающих процессов с высокой точностью и достоверностью в условиях, приближенных к реальным.

«В ходе экспериментов мы установили, что добавление воды к жидкому углеводородному топливу не только ускоряет процесс его сгорания, но и способствует снижению эмиссии оксидов серы и азота в атмосферу. Ускоренное воспламенение топливовоздушной смеси после прогрева и испарения углеводородного топлива с водой связано с увеличением концентрации радикалов гидроксильной группы. Это доказывает, что вода может выступать в роли триггера быстрого и интенсивного сгорания углеводородного топлива», — отмечает один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Антонов.

По словам ученых, добавление 10% воды в жидкое углеводородное топливо сокращает время задержки его воспламенения на 7-14% в зависимости от условий нагрева и концентраций компонентов топливовоздушной смеси.

На основании полученных данных политехники вывели выражения для предсказаний задержки воспламенения и времени распада капель углеводородного топлива, содержащего воду.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
ТПУ
Томский политехнический университет — старейший технический вуз в азиатской части России и один из лучших инженерных университетов страны. Входит в топ-10 национальных, топ-100 международных предметных рейтингов и участвует в программе «Приоритет 2030». ТПУ — признанный научный и образовательный центр мирового уровня в области атомной и водородной энергетики, добычи и транспорта нефти и газа, IT, неразрушающего контроля, энергетики и электротехники, электроники, нанотехнологий, биотехнологий. В нашей колонке рассказываем о последних результатах работы ученых Томского политеха. О самом главном — просто и интересно.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

29 августа, 08:03
Мария Азарова

В отличие от обычного зеленого чая, матчу, или маття, употребляют вместе с измельченной листовой массой, поэтому организм получает катехины, кофеин и теанин. Ученые решили проверить, может ли такая комбинация влиять на бурый жир — ткань, которая участвует в выработке тепла и расходует энергию. Эффект оказался неодинаковым.

29 августа, 16:51
Александр Березин

Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

26 августа, 17:59
МАИ

Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.

24 августа, 16:26
Илья Гриднев

Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.

31 июля, 14:12
Андрей Серегин

Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]

Комментарии

19 Комментариев
Как а
07.09.2025
Увлажнитель воздуха на ультра звуке вам в помошь
В Институте теплофизики СО РАН давно занимаются экологичной сжиганием углеводородного топлива с добавлением паров воды со сверхзвуковой скоростью. Уже собраны как экспериментальные стенды, так и промышленная установка.
Red Wolf
07.09.2025
Ало, люди! Установка водометанола для ДВС уже давно на рынке, изучите
Я об этом ещё в Юном Технике читал в середине 80-х. Там была статья про двух немецких инженеров, придумавших способ добавления воды в камеру сгорания.Кажется методом впрыска. Давно это уже было, точно не помню. Но точно помню состав. Описано было 20% воды и 80% топлива. Посмотрите на поршня двигателей, в которых тосол в камеру сгорания попадает. Поверхность поршня выглядит как будто с магазина только что. Нагара 0.
Воднотопливная эмульсия давно известная история. Хороша для дизельгенераторов и подобных агрегатов для постоянной работы. Если долго постоит без работы начинает ржаветь что может ржаветь и расслаивается эмульсия на топливо и воду
40 лет назад в Томске Потехин Юрий Иванович делал приспособление, которое создавало пары воды и подавалось в задросельное пространство. Так он на своей 21 Волге и мы на Жигулях ездили с добавлением паров воды. Это действительно было.
Мне 50+. Ещё мой дед подливал воду в соляру для улучшения приёмистости движка. Наконец то кто-то стуканул об этом учёным жукам
В конце прошлого века на заправках частенько разбавляли бензин водой. Видимо, заправщики уже тогда знали этот секрет.;-)
Ежегодно попадаются "открытия" от ТПУ, охватает чувство дежавю и думаешь, а разве в школе про это не говорили?)))
В нашей компании ещё в советские времена применяли систему ультразвуковой гомогенизации топливо-водяной смеси, использующейся как основное топливо котельной установки в составе паротурбинного агрегата привода гребного винта танкера водоизмещением 150000 т., но после нескольких лет экспериментов не удалось найти существенные преимущества и работы свернули. Работа дизельных двигателей на смеси не рассматривалась возможной из-за высокой степени возможности возникновения гидроудара разрушающего ЦПГ. В компании был серьезный отдел теплотехники и подход к вопросу был соответствующий, с привлечением академической науки, но выхлоп получился только в виде звука, к сожалению...
Впрыск нано капли воды в поршневой стакан сгорания топлива действительно улучшить может качество работы двигателя, но тут,что называется, нужно делать с умом.
Еще в 70-х годах прошлого века один опытный инженер-карбюраторщик написал книгу по карбюраторам и в ней описал идею добавления воды в топливо. Суть в том, что вода действительно очень положительно влияет на процесс сгорания топлива и даже повышает мощность и КПД двигателя. Есть лишь одна проблема: НИКТО до сих пор не придумал, КАК добавить воду в топливо. Просто так влить в бензобак ее нельзя, потому что вода не связывается с бензином и просто ляжет на дно бака. Возможно, в современных ДВС с непосредственным впрыском, ТНВД и турбиной наддува эту проблему действительно удастся решить.
    Имя, это экономически смысла не имеет и навряд ли уже когда-то будет иметь. Нужна отдельная система впрыска. Ради условных 5% повышения эффективности (en masse это еще щедро) это усложнение (и снижение надежности) будет неоправданным. А так, да, какие только ухищрения уже не проверялись в лабораторных условиях, лишь бы залить водой ДВС. Даже шеститактные моторы пробовали.
    Имя, а я помню как в 80-х на авторынке какой-то умелец продавал типа мини-установку для добавления воды в впрыск топлива в карбюратор. И благодаря демонстрации этого процесса на своём авто прямо на месте, у него было довольно много покупателей. Выгоду метода он мотивировал (рекламировал) экономией бензина за счёт воды. 🧐
    +
      Еще 1 ответ
      Сергей, В 80-х, а точнее после 85-го, когда PERESTROYKA начала период НЕП 2.0 чего только не продавали новые КООПераторы. Всякие "бульбуляторы", "улучшайзеры" и ничего из этого не работало. Потому что воду нужно впрыскивать в виде микрокапель и под давлением. Потому я и написал, что с появлением ТНВД и турбин это, МОЖЕТ БЫТЬ, и станет возможным. Но есть еще один момент. На старых карбюраторных ДВС действительно в сырую погоду ощущался прирост мощности процентов на 10. Но тогда смеси были очень богатые. А современные ДВС используют переобедненные смеси и им, вполне возможно, вода уже не поможет.
    Имя, в Украине уже продавали подобную систему. Водяной насос подключался к впускному коллектору и вместе с воздухом капельно подавался в топливо-воздушную смесь. Нужно было только бачок с водой пополнять вовремя. Выводы были такими же, как в статье.
    +
      Еще 3 ответа
      Сергей, КАПЕЛЬНО? Это не работает. Просто очередной развод лохов на деньги. Воду нужно впрыскивать под давлением в виде микрокапель.
        Имя, там с помощью ультразвукового распылителя капли дробились и вместе с подачей воздуха с впускного коллектора смешивались с топливом. Точный принцип работы не скажу, но что-то в этом роде
          Сергей, если по принципу ультразвукового увлажнителя воздуха, то могло и работать. А бачок какого объема был? По идее нужно процентов 10 от основого бака. То есть если бензобак 50л, то бачок под воду должен быть 5л. Иначе заливать воду придется чаще, чем бензин.