Master's Thesis

The influence of atomizing media on the quality of the combustion of liquid fuels

Main document 1.99 MB

FSIMaster's ThesisStudent: Ing. Jiří BojanovskýAcad. year: 2017/2018

Leader: Ing. Petr Bělohradský, Ph.D.

Opponent: Ing. Pavel Skryja, Ph.D.

The aim of the present work was to experimentally investigate the influence of atomizing medium on combustion properties of methyl-ester of rapeseed oil. The experiments were carried out in a water-cooled horizontal combustion chamber. The pneumatic atomization using effervescent atomizer was used in test. As atomizing medium compressed air and superheated steam was chosen. The tests were performed at GLR = 15, 20 and 25 %. The experiments were focused on the investigation of the flame characteristics, quality of combustion, emissions, temperature of flue gas, distribution of heat fluxes and stability of combustion. Results revealed that atomization by compressed air is more efficient (approximately by 6 %), on the other hand it leads to higher NO emissions (for 15 mg/mN3 due to higher in-flame temperature).

Language

Czech

State

Defended (thesis was successfully defended)

Hodnocení známka

B

Faculty

Department

Study branch

Process Engineering

Classification by leader
Ing. Petr Bělohradský, Ph.D.

Diplomová práce se zabývala experimentálním vyhodnocením vlivu typu atomizačního média na celou řadu parametrů charakterizující spalování kapalných paliv. Diplomant se aktivně účástnil náročných experimentů, při kterých prokázal vhled do řešené problematiky. Práce je zpracovaná na dobré úrovni s minimem překlepů, jednotlivé části práce na sebe logicky postupně navazují, grafická úprava je na dobré úrovni. V teoretické části diplomant použil a přehledně zpracoval vysoké množství zdrojů literatury. V experimentání části jsou naměřená data zpracována i za použití jednoduchého programu naprogramovaného v jazyce Python. Jelikož spalování kapalných paliv a s tím související emise a přenos tepla jsou aktuálními tématy, jsou dosažené výsledky nejen cenné pro další výzkum v dané oblastí, ale i použitelné přímo pro průmyslové aplikace. Diplomant splnil zadané cíle práce. Práci doporučuji k obhajobě.

final grade: B

Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic B

Classification by opponent
Ing. Pavel Skryja, Ph.D.

Cílem  diplomové práce bylo experimentálně ověřit vliv atomizačního média na charakteristické parametry spalování kapalných paliv.

Konstatuji, že diplomant splnil zadání v plném rozsahu.

V úvodu je popsán současný stav poznání v oblasti spalování kapalných paliv. Velmi dobře je popsána problematika tvorby a snižování emisí NOx. V další části práce jsou popsány mechanismy přenosu tepla z horkých spalin do stěn spalovací komory.  Stručně je popsán proces atomizace kapalných paliv.

V experimentální části byl jako palivo zvolen methylester řepkového oleje. Pro atomizaci byl použit tlakový vzduch a předehřátá pára. Experimenty proběhly na poloprovozní peci zkušebny hořáků VUT. 

Diplomant sledoval a následně vyhodnotil několik parametrů spalování. Mezi nejdůležitější patří emise NOx a CO, teplota spalin a rozložení tepelných toků do stěny spalovací komory.

Na straně 43 diplomant uvádí výpočet účinnosti přestupu tepla do stěny spalovací komory. Vlastní výpočet v tabulce 8.3 je správně, vzorec 8.5 je však chybně zapsán. U zkoušek nejsou uvedeny některé důležité podmínky, za kterých byly zkoušky provedeny (např. teplota páry, spalovacího vzduchu, paliv apod.). Tyto údaje by bylo vhodné připojit jako přílohu diplomové práce např. ve formě protokolu o zkoušce. V tabulce 8.1 a 8.2 jsou uvedeny chybně jednotky tlaků. Jednotky by měly být v SI soustavě. Hodnoty neodpovídají uvedeným jednotkám.
Uspořádání práce je na dobré úrovni. Vytknout se dá záhlaví kapitoly 4 a 5, kde je uveden název kapitoly 6.

Přes některé nedostatky je práce velice zajímavá a aktuální. Práci doporučuji k obhajobě.

final grade: B

Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B

Literature

ALONSO, J.S.J. et al. A note on the combustion of blends of diesel and soya, sunflower and rapeseed vegetable oils in a light boiler. Biomass and Bioenergy. 2008, 32, 880-886. ISSN 0961-9534.
BASHA, S.A., GOPAL, K.R., JEBARAJ, S. A review on biodiesel production, combustion, emissions and performance. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009, 13, 1628-1634. ISSN 1364-0321.
ALONSO, J.S.J. et al. Combustion of rapeseed oil and diesel oil mixtures for use in the production of heat energy. Fuel Processing Technology. 2006, 87, 97-102. ISSN 0378-3820.
NG, H.K., GAN, S. Combustion performance and exhaust emissions from the non-pressurised combustion of palm oil biodiesel blends. Applied Thermal Engineering. 2010, 30, 2476-2484. ISSN 1359-4311.
SOUZA, R. et al. Evaluation of the performance of biodiesel from waste vegetable oil in a flame tube furnace. Applied Thermal Engineering. 2009, 29, 2562-2566. ISSN 1359-4311.
TATE, R.E. et al. The densities of three biodiesel fuels at temperatures up to 300 degrees of Celsius. Fuel. 2006, 85, 1004-1009. ISSN 0016-2361.
LEFEBVRE, A. Atomization and Sprays. CRC Press, 1989. ISBN 978-0891166030.
SOVANI, S.D., SOJKA, P.E., LEFEBVRE, A.H. Effervescent atomization. Progress in Energy and Combustion Science. 2001, 27, 483-521. ISSN 0360-1285.
KERMES, V., BĚLORHADSKÝ, P. Biodiesel (EN 14213) heating oil substitution potential for petroleum based light heating oil in a 1 MW stationary combustion facility. Biomass and Bioenergy. 2013, 49, 10-21. ISSN 0961-9534.

Keywords

combustion, atomization, liquid fuel, emissions