К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ТУРБУЛЕНТНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ИОНИЗАЦИИ МЕТАНО-ВОДОРОДНОГО ПЛАМЕНИ

Обосновано применение нового альтернативного топлива – хитана (смеси метана с водородом) в транспортных и стационарных установках. Показано, что для определения оптимального состава предлагаемого топлива на разных режимах работы двигателя необходимо знать его влияние на процесс сгорания. В связи с этим в работе были исследованы характеристики турбулентного пламени предварительно перемешанной смеси метана с водородом. Результаты экспериментов, полученные в условиях поршневого двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, показали, что турбулентная скорость распространения пламени определяется поступательным движением фронта пламени, зависящим как от турбулентности топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя, так и от кинетики химических реакций горения. Выявлено увеличение тока ионизации метано-водородного пламени с ростом интенсивности его турбулентности, достигаемым увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, и массовой доли углерода в горючей смеси за счет изменения в ней концентрации водорода и коэффициента избытка воздуха. Дана интерпретация полученных результатов на основе современных представлений теории горения. По результатам исследований разработан новый расчетно-эмпирический метод определения турбулентной скорости распространения метано-водородного пламени посредством показаний ионизационного датчика. Сравнение скоростей распространения пламени, найденных экспериментально и рассчитанных по предлагаемому методу при сжигании бедных и стехиометрических топливных смесей выявило наличие между ними 5 % расхождения, а во время сжигания богатой смеси расхождение возрастало до 10 %. Это подтверждает целесообразность использования изложенного в статье метода на стадии проектирования газопоршневого двигателя внутреннего сгорания.