Titelaufnahme

Titel
Development of a surrogate diesel fuel / Stefan Helmuth Humer
VerfasserHumer, Stefan Helmuth
Begutachter / BegutachterinPucher, Ernst ; Seshadri, Kalyanasundaram
Erschienen2007
UmfangXIII, 102, XXXIV Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2007
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)chemisch-kinetische Mechanism / Ersatzkraftstoff / Diesel / Turbinenkraftstoff
Schlagwörter (EN)chemical-kinetic mechanism / surrogate / diesel / jet fuel
Schlagwörter (GND)Turbine / Dieselkraftstoff / Ersatzstoff / Dodecan / Methylcyclohexan
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-16874 Persistent Identifier (URN)
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Development of a surrogate diesel fuel [5.77 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diesel und Turbinentreibstoffe bestehen aus mehreren hundert unterschiedlichen Bestandteilen mit den meisten von ihnen in niedrigen Konzentrationen. Die große Zahl an unterschiedlichen Bestandteilen in diesen Kraftstoffen macht es schwierig sie in numerischen Berechnung der Verbrennung zu benutzen, zusätzlich sind für nur wenige Bestandteile chemisch-kinietische Mechanismen zur Zeit vorhanden. Ein Weg dieses Problem zu lösen ist, indem man einen Ersatzkraftstoff entwickelt, der aus nur wenigen Bestandteilen besteht, für diese chemisch-kinetische Mechanism vorhanden sind oder in naher Zukunft vorhanden sein werden.

Dieser Ersatzkraftstoff soll dieselben chemischen und physikalischen Eigenschaften besitzen wie der "reale" Kraftstoff haben. Ein Ersatzkraftstoff besteht aus einer Mischung aus wenigen Kohlewasserstoff Bestandteilen. Die relative Konzentration dieser Bestandteile ist so ausgewählt, dass die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Mischung annähernd die des "realen" Kraftstoffes gleichen.

Chemisch-kinetische Mechanism für grosse Moleküle sind auf Mechanism von kleinen Molekülen aufgebaut. Die Moleküle mit einem hohen molekularen Gewicht, hier als Referenz Kraftstoff verwendet, untergehen einer sequentiellen Verkleinerung zu kleineren molekularen Gewicht während der Verbrennung. Unvorgemischte und Vorgemischte Bedingungen werden über eine weite Spanne von Kraftstoffmasseanteilen beziehungsweise Luftverhältnissen untersucht. Die experimentellen Resultate werden mit numerischen Berechnungen verglichen.

Die Experimente werden in einer Gegenstromanlage durchgeführt.

Experimentelle und numerische Studien werden durchgeführt, um zuverlässige Ersatskraftstoffe zu erstellen, die Aspekte der Verbrennung von JP-8 und Jet A reproduzieren können. Die Verbrennungeigenschaften, die hier betrachtet werden, sind Auslöschung und Selbstzündung in laminarer unvorgemischter Strömung. Numerische Berechnungen werden mit einem reduziert-detailierten chemisch-kinetischen Meachanism ausgeführt.

Ein Ersatzkraftstoff bestehend aus 60% n-Dodecan, 20% Methylcyclohexan, and 20\% o- Xylol wird als Ersatz für JP-8 and Jet A Turbinenkraftstoff vorgeschlagen.

Zusammenfassung (Englisch)

Diesel and jet fuels are composed of several hundred different compounds with many of them are in low concentration. The large number of different species in these fuels makes it difficult to use them in numerical calculation of combustion, in addition for only a few compounds detailed chemical-kinetic mechanism are currently available.

An approach to solve this problem is by developing a surrogate that consists of only a few compounds for which detailed chemical kinetic mechanism exist or will exist in the near future. This surrogate should have similar characteristics as the "real" fuel. Surrogate fuels are mixtures of few hydrocarbon compounds. The relative concentrations of these compounds are so adjusted that the physical and chemical properties of the mixture approximate those of jet fuels.

Chemical-kinetic mechanisms for large compounds are based on mechanism for smaller molecules. The high molecular weight compounds, used as reference fuels here, undergo a sequential reduction to lower molecular weight hydrocarbons during combustion. Nonpremixed and premixed conditions are investigated over a wide range of fuel mass fraction and equivalence ratios, respectively. The experimental results are compared with numerical calculations.

Experiments are conducted in a counterflow configuration. Experimental and numerical studies are carried out to construct reliable surrogates that can reproduce aspects of combustion of JP-8 and Jet-A. The combustion characteristics considered here are extinction and autoignition in laminar nonpremixed flows. Numerical calculations are carried out using a semi-detailed chemical-kinetic mechanism. A surrogate made up of 60% n-dodecane, 20% methylcyclohexane, and 20% o-xylene is suggested as a surrogate for JP-8 and Jet A fuel.