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Investigation on the conditions leading to the micro-explosion of emulsified fuel droplet using two colors LIF method
Experimental Thermal and Fluid Science ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2020.110106
Omar Moussa , Dominique Tarlet , Patrizio Massoli , Jérôme Bellettre

Abstract Biofuels in the form of water-in-oil (W/O) emulsions are a promising substitution for hydrocarbon fuels, mainly thanks to the micro-explosion phenomenon that occurs under strong heating. Micro-explosion is the atomization of a W/O emulsion drop into daughter droplets because of the water embedded droplets phase change. This atomization leads to the reduction of pollutants and unburnt hydrocarbons emissions. However, micro-explosion is not a systematic phenomenon: indeed, for some cases the water phase change is weak and leads to a partial atomization, called “Puffing”. This paper relates a novel approach to better understand the occurrence of micro-explosion. It consists on the identification of the drop triggering the atomization, called the trigger drop, and measure its properties (temperature, size and position within the emulsion drop) thanks to non-intrusive optical diagnostics. Two colors laser induced fluorescence (LIF2C) is the main method used in this work for temperatures. These temperature measurements showed promising results of both quantitative and qualitative aspects. After the calibration steps and the method validation, it is applied for the temperature measurements of water droplets embedded in oil with the maximum temperature recorded around 130 °C. Using these measurements methods, a correlation is found between quality of atomization (either micro-explosion or puffing) and the properties of the trigger drop (temperature, size and position). When one of these parameters is not optimal, it can indeed be compensated by the others.

中文翻译:

两色LIF法研究导致乳化燃料液滴微爆炸的条件

摘要 油包水 (W/O) 乳液形式的生物燃料是碳氢燃料的一种有前景的替代品,这主要归功于在强烈加热下发生的微爆炸现象。微爆炸是由于嵌入水的液滴相变,W/O 乳液液滴雾化成子液滴。这种雾化导致污染物和未燃烧碳氢化合物排放的减少。然而,微爆并不是一个系统现象:事实上,在某些情况下,水的相变很弱,会导致部分雾化,称为“膨化”。本文介绍了一种更好地了解微爆炸发生的新方法。它包括识别触发雾化的液滴,称为触发液滴,并测量其属性(温度、乳剂滴内的大小和位置)由于非侵入式光学诊断。两种颜色的激光诱导荧光 (LIF2C) 是这项工作中使用的主要温度方法。这些温度测量在定量和定性方面都显示出有希望的结果。在校准步骤和方法验证之后,它被应用于嵌入油中的水滴的温度测量,最高温度记录在 130 °C 左右。使用这些测量方法,可以发现雾化质量(微爆炸或膨化)与触发液滴的特性(温度、大小和位置)之间的相关性。当这些参数之一不是最佳时,它确实可以由其他参数来补偿。两种颜色的激光诱导荧光 (LIF2C) 是这项工作中使用的主要温度方法。这些温度测量显示了定量和定性方面的有希望的结果。在校准步骤和方法验证之后,它被应用于嵌入油中的水滴的温度测量,最高温度记录在 130 °C 左右。使用这些测量方法,可以发现雾化质量(微爆炸或膨化)与触发液滴的特性(温度、大小和位置)之间的相关性。当这些参数之一不是最佳时,它确实可以由其他参数来补偿。两种颜色的激光诱导荧光 (LIF2C) 是这项工作中使用的主要温度方法。这些温度测量在定量和定性方面都显示出有希望的结果。在校准步骤和方法验证之后,它被应用于嵌入油中的水滴的温度测量,最高温度记录在 130 °C 左右。使用这些测量方法,可以发现雾化质量(微爆炸或膨化)与触发液滴的特性(温度、大小和位置)之间的相关性。当这些参数之一不是最佳时,它确实可以由其他参数来补偿。在校准步骤和方法验证之后,它被应用于嵌入油中的水滴的温度测量,最高温度记录在 130 °C 左右。使用这些测量方法,可以发现雾化质量(微爆炸或膨化)与触发液滴的特性(温度、大小和位置)之间的相关性。当这些参数之一不是最佳时,它确实可以由其他参数来补偿。在校准步骤和方法验证之后,它被应用于嵌入油中的水滴的温度测量,最高温度记录在 130 °C 左右。使用这些测量方法,可以发现雾化质量(微爆炸或膨化)与触发液滴的特性(温度、大小和位置)之间的相关性。当这些参数之一不是最佳时,它确实可以由其他参数来补偿。
更新日期:2020-08-01
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