РОЗВИТОК Й УЗАГАЛЬНЕННЯ МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І ФАЗОВИХ РІВНОВАГ У ВУГЛЕВОДНЕВИХ СУМІШАХ ЯК ПАЛИВ ДЛЯ ПОРШНЕВИХ ДВЗ З МЕТОЮ ЇХ ЕКОЛОГІЗАЦІЇ

PDF(АНГЛІЙСЬКА)

 

Кондратенко Олександр Миколайович

Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна

https://orcid.org/0000-0001-9687-0454

 

Умеренкова Ксенія Ростиславівна

Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна

https://orcid.org/0000-0002-3654-4814

 

Колосков Володимир Юрійович

Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна

https://orcid.org/0000-0002-9844-1845

 

Колоскова Ганна Миколаївна

Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна

https://orcid.org/0000-0001-7118-0115

 

Строков Олександр Петрович

Кременчуцька філія Класичного приватного університету, Кременчук, Україна

 

Литвиненко Ольга Олександрівна

Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна

https://orcid.org/0000-0003-3322-8805

 

DOI: 10.52363/2522-1892.2023.2.1

 

Ключові слова: теплофізичні властивості, традиційні моторні палива, альтернативні моторні палива, математична модель, технології захисту навколишнього середовища, екологічна безпека, енергоустановки, поршневі двигуни внутрішнього згоряння

 

Анотація

У статті, яка відображає результати власного дослідження колективу авторів, метою якого було розвиток математичного апарату, побудованого на базі модифікованої теорії збурень, та застосування його для описання теплофізичних характеристик альтернативних моторних палив довільного агрегатного стану, для яких характерною є сферична конфігурація взаємодіючих струк­турних елементів, послідовно вирішено наступні задачі щодо вдосконалення розробленого раніше, наведеного у відкритому друку та апробованого на низці науково-технічних конференцій міжнародного рівня математичного апарату, а саме: виконано аналіз та розвиток схеми модифікованої теорії збурень для багато­компо­нент­них альтернативних палив; одержано аналітичні вирази для пара­метрів різнорідних потенціалів взаємодії; виконано побудову комплексу термодинамічних величин сумішей та робочих виразів його математичного описання; виконано побудову та аналіз фазових діаграм бінар­них сумішей компонентів вуглеводневих систем; виконано побудову і описання системи рівнянь для фазових рівноваг; здійснено аналіз та описання результатів розрахун­ко­вого дослідження термодинамічних характеристик альтернативних видів моторного палива. Об’єктом дослідження є теплофізичні властивості альтернативних моторних палив, що перебувають у рідинному чи газоподібному агрегатному стані, зі сферичною конфігурацією взаємодіючих структурних елементів. Предметом дослідження є математичний апарат  на основі модифікованої теорії збурень для описання теплофізичних характеристик моторних палив, що перебувають у рідинному чи газоподібному агрегатному стані, зі сферичною конфігурацією взаємодіючих структурних елементів. Наукова новизна результатів дослідження полягає в тому, що набув подальшого розвитку підхід до побудови математичного апарату на основі модифікованої теорії збурень для вичерпного описання усіх теплофізичних властивостей альтернативних і традиційних моторних палив, які перебувають у довільному агрегатному стані, що дозволило знизити похибки визначення та зменшити час розрахунку теплофізичних властивостей порівняно з експериментальними чи довідниковими даними. Практичне значення результатів дослідження, полягає у тому, що перетворений і доповнений у дослідженні математичний апарат придатний для надання точної інформації до переліку вихідних даних у дослідженнях щодо повного життєвого циклу моторного палива будь-якого генезису (тобто традиційних, альтернативних та сумішевих) – виробництва, зберігання, перевезення, дистрибуції, використання, яке при цьому перебуває як у рідинному, так і у газоподібному агрегатному стані, рівно як і для прогнозування перебігу та наслідків процесів забруднення атмосфери газоподібними продуктами повного і неповного згоряння компонентів палив у камерах згоряння теплових машин різного типу.

 

Посилання

1. Фізичне і математичне моделювання процесів у фільтрах твердих частинок у практиці критеріального оці­нювання рівня екологічної безпеки : монографія / Кондратенко О. М., Колосков В. Ю., Деркач Ю. Ф., Коваленко С. А. Х.: Стиль-Издат (ФОП Бровін О.В.), 2020. 522 с.

2. Парсаданов І. В. Підвищення якості і конкурен­то­спроможності ди­зелів на основі комплексного палив­но-екологічного критерію: монографія. Х.: Центр НТУ «ХПІ», 2003. 244 с.

3. Determination of reference values of complex fuel and ecological criterion as the separate inde­pendent factor of ecoloical safety / Kondratenko O. M. et al. Двигуни внутрішнього згоряння. 2021. № 1. C. 75–85. DOI: 10.20998/0419-8719.2021.1.10.

4. De­ve­lopment and Use of the Index of Particulate Matter Filter Ef­ficiency in Environmental Protection Technology for Diesel-Generator with Consumption of Biofuels / Kondratenko O., Andro­nov V., Koloskov V., Strokov O. 2021 IEEE KhPI Week on Advanced Technology: Conference Proceedings (13–17 Sep­tember 2021, NTU «KhPI», Kharkiv). Kharkiv: NTU «KhPI», 2021. Pp. 239–244. DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570034.

5. Criteria based assessment of efficiency of conversion of reciprocating ICE of hybrid ve­hi­cle on con­sumption of biofuels / Kondratenko O. et al. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2020: Conference Proceedings (05–10 October 2020, NTU «KhPI», Kharkiv). Kharkiv: NTU «KhPI», 2020. Pp. 177–182. DOI: 10.1109/KhPIWeek 51551.2020.9250118.

6. Criteria based assessment of the level of ecological safety of explo­itation of electric generating power plant that consumes bio­fuels / Kondratenko O. et al. 2018 IEEE 3rd International Inter­national Conference on Intelligent Energy and Power Sys­tems (IEPS–2018): Book of Papers (10–14 September, 2018, NTU «KhPI», Kharkiv). Kharkiv: NTU «KhPI», 2018. Pp. 57-1–57-6. DOI: 10.1109/IEPS.2018.8559570.

7. Re­search of energy effective­ness and exhaust emissions of di­rect injec­tion diesel engine running on RME and its blends with DO / Marchenko A. et al. Pro­ce­edings of the 12th International Confe­ren­ce Tran­s­port Means. 2008. Pp. 312–319.

8. Levterov A., Levterov A. Thermo­dy­namic pro­per­ti­es of fatty acid esters in some biodiesel fu­els. Functional Materials. 2018. Vol. 25, No. 2. Pр. 308–312.

9. Scientific and methodological approaches to assessing the safety of oil production comp­le­xes as potentially dangerous objects / Abli­eieva I. et al. Technogenic and ecological safety. 2022. № 11(1/2022). Pp. 8–17. DOI: 10.52363/2522-1892.2022.1.2.

10. Суханов В. П. Пере­ра­ботка нефти. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая шко­ла, 1979. 335 с.

11. Determination of emis­sions of vapour of flammable technical liquids from enter­prise for their storing and distribution and rational adjust­ments of their breathing valves / Kondratenko O. et al. Technoge­nic and ecological safety. 2020. № 8(2/2020). Pp. 17–31. DOI: 10.5281/zenodo.4300753.

12. Марченко А. П., Парсаданов І. В., Стро­ков О. П. Двигуни внутрішнього згоряння та навколишнє середовище. Двигуни внутрішнього згоряння. 2022. № 2. С. 3–12. DOI: 10.20998/0419-8719.2022.2.01.

13. Research of Properties and Rational Composition of Ecosafe Building Materials with Ash-and-Slag Waste from Masute Fuel And Coal Combustion / Kondratenko O., Koloskov V., Koloskova H.,  Babakin V. Key Engineering Materials. 2023. Vol. 935. Pp. 85–97. DOI: 10.4028/p-RwzP9p.

14. Зольне гранулювання насіння у пакуванні насіння з використанням небезпечних відходів тваринництва / Колосков В. Ю., Колоскова Г. М., Кондратенко O. М., Стороженко Є. В. Technogenic and ecological safety. 2022. № 12(2/2022). С. 65–71. DOI: 10.52363/2522-1892.2022.2.8.

15. Умеренкова К. Р., Борисенко В. Г. Перспективи використання альтернатив­них палив і методика визначення їх теплофізичних характеристик: монографія. Х.: НУЦЗУ, 2022. 92 с.

16. Удосконалення математичного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень. Частина 1 / Кондратенко О. М. та ін. Двигуни внутрішнього згоряння. 2023. № 1. С. 25–32. DOI: 10.20998/0419-8719.2023.1.04.

17. Удосконалення математичного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень. Частина 2 / Кондратенко О. М. та ін. Двигуни внутрішнього згоряння. 2023. № 2. С. 54–63. – DOI: 10.20998/0419-8719.2022.2.07.

18. Determination of Thermophysical Properties of Alternative Motor Fuels as an Environmental Aspect of Internal Combustion Engines / Umerenkova K. R., Borysenko V. G., Kondratenko O. M., Lievtierov A. M. Engineering Innovations. 2023. Vol. 7. Pp. 19–24. DOI: 10.4028/p-RwzP9p.

19. Умеренкова К. Р., Лєвтє­ров А. М., Кондратенко О. М. Визначення теплофізичних властивостей альтерна­тив­них моторних палив як аспект екологізації двигунів внутрішнього згоряння. Проблеми техногенно-еколо­гічної безпеки в сфері цивільного захисту: Матеріали Всеукраїн-ської науково-практичної конференції (08–09 грудня 2022 р., НУЦЗУ, Харків). Х.: НУЦЗУ, 2022. С. 162–165.

20. Determination of thermophysical properties of alternative motor fuels as an aspect of environmental aspect of internal combustion engines / Umerenkova K.R., Borysenko V.G., Kondratenko O.M., Lievtierov A.M. Problems of Emergency Situations: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (19 травня 2023 р., НУЦЗУ, Харків). Х: НУЦЗУ, 2023. C. 450–451.

21. Вдосконалення математичного апарату для моделювання теплофізичних властивостей традиційних та альтернативних моторних палив при екологізації двигунів внутрішнього згоряння / Кондратенко О. М. та ін. Матеріали І Міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні проблеми теплоелектроенергетики та захисту довкілля» (21–22 вересня 2023 р., Полтава, НУ «Полтавська політехніка ім. Ю. Кондратюка»). Полтава: НУ «Полтавська політехніка ім. Ю. Кондратюка», 2023. С. 36–38.

22. Mathematical apparatus for simulation of thermophysical properties of alternative motor fuels with the purpose of ecologization of internal combustion engines / Kondratenko O. M. et al. ХXVIIІ Міжнародний конгрес дви­гу­но­бу­дівників: Тези до­по­ві­дей (04–09 вересня 2023 р.). Х.: НАКУ «ХАІ», 2023. С. 44–46.

23. Гуревич Л. В., Карачевцев Г. В. Энергия разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. М.: Наука, 1974. 351 с.

24. Вукс М. Ф. Рассеивание света в газах, жидкостях и растворах. Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. 320 с. 

25. Людмирская Г. С., Барсукова Т. А., Богомоль­ний А. М. Равновесие жидкость-пар. Справоч­ник. М.: Химия. 1987. 336 c.

26. Коган В. Б., Фридман В. М., Кафаров В. В. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие. Кн.1. М.: Наука, 1966. 1311 c.

27. Parrіsh W. R., Hіza M. J. Lіquіd-vapor equіlіbrіa іn the N2–CH4 system between 95 and 120 K. Advances in Cryogenic Engineering. 1974. Vol. 19. Рp. 300–308.

28. Jarborough L. Vapor-lіquіd equіlіbrіum data for multіcomponent mіxture contaіnіng hydrocarbon and non-hydrocarbon components. Journal of Chemical & Engineering Data. 1972. Vol. 17, No. 2. Р. 129–133.

29. Метан жидкий и газообразный. Таблицы стандартных справочных данных. М.: Изд-во стандартов, 1982. 11 с.