Исследование стабильности водотопливной эмульсии для дизельного двигателя

Известно, что водотопливные эмульсии, используемые в дизельных двигателях, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными дизельными топливами, что существенно влияет на эффективность и экологичность работы двигателей. Использование водотопливных эмульсий может быть связано с рядом проблем, касающихся их стабильности, таких как разделение фаз, коалесценция и осаждение, качество компонентов и др. Данные вопросы побуждают исследователей подробно изучать свойства водотопливных эмульсий и совершенствовать методы их получения. В работе приводятся результаты исследования стабильности водотопливных эмульсий с помощью фотонной корреляционной спектроскопии и кинетики изменения времен спин-спиновой релаксации ЯМР Т₂ в процессе седиментации капель воды эмульсии на примере системы «дизельное топливо Euro C + вода». Показано, что с течением времени может наблюдаться переход одномодального распределения гидродинамических радиусов капель воды в бимодальное. Это объясняется резким ростом агрегации капель и ослаблением этого процесса эмульгатором, концентрация которого в области рассеяния луча уменьшается. Измеренные времена релаксации ЯМР Т₂ с помощью программы Niumag NMR Data Analysis Software V1.1 (Pore size distribution) позволили определить распределение размеров капель воды в эмульсии альтернативным методом. Установлено, что более длинный процесс расслаивания эмульсии наблюдается в образцах с большим временем эмульгирования. Эмульсия, полученная без эмульгатора, очень неустойчива из-за сильной коалесценции и быстро расслаивается. Для создания устойчивой мелкодисперсной эмульсии необходимо, главным образом, длительное взбивание смеси в присутствии эмульгатора. Представленные в данной работе результаты могут быть полезны для дисперсионного анализа любых органических эмульсий, содержащих микроразмерные капли несмешиваемой жидкости.

1. Реологические свойства водотопливных эмульсий, приготовляемых методом впрыска воды в дизельное топливо / Л. С. Керученко, Е. И. Мальцева, С. П. Прокопов, А. С. Союнов . – DOI 10.48136/2222-0364_2022_1_129 // Вестник Омского государственного аграрного университета. – 2022. – № 1 (45). – С. 129–138.

2. Патров, Ф. В. Использование водотопливной эмульсии при эксплуатации судовых ДВС / Ф. В. Патров, О. С. Вахромеев // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. – 2009. – № 1. – С. 223–225.

3. Аттия, А. М. А. Особенности подготовки водотопливных эмульсий на основе легких топлив / А. М. А. Аттия // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 8. – C. 706–709.

4. Дорохов, А. Ф. Управление воспламеняемостью водотопливной эмульсии регулированием влагосодержания / А. Ф. Дорохов, Ф. В. Патров, В. В. Кабылбекова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. – 2014. – № 2. – C. 67–73.

5. Gopidesi, R. K. A review on emulsified fuels and their application in diesel engine / R. K. Gopidesi, P. S. Rajaram. – DOI: 10.1080/01430750.2019.1667435 // International Journal of Ambient Energy. – 2019. – P. 9.

6. Biplab, K. Debnath. A comprehensive review on the application of emulsions as an alternative fuel for diesel engines / K. Debnath Biplab, K. Saha Ujjwal, Sahoo Niranjan // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – № 42. – P. 196 – 211.

7. Fuel properties of water emulsion fuel prepared using porous membrane method for low pollutant engine at various temperatures / W. Seungchul, K. Woongil, L. Jungkoo, L. Kihyung // Energy Reports. – 2021. – № 7. – P. 6638–6650.

8. The characteristic of spray using diesel water emulsified fuel in a diesel engine / P. Sangki, W. Seungchul, K. Hyungik, L. Kihyung // Applied Energy. – 2016. – № 176. – P. 209–220.

9. Osama, A. E. Experimental Investigation on a Diesel Engine Fueled by DieselBiodiesel Blends and their Emulsions at Various Engine Operating Conditions / A. E. Osama, M. R. Murari, S. S. Manpreet // Applied Energy. – 2017. – № 203. – P. 582–593.

10. Investigation into the influence of droplet size on the stability of diesel emulsions based on multiple light scattering / Liu Jincheng, Dai Shiqi, Bao Xicheng [et al.] // Journal of Molecular Liquids. – 2023. – Vol. 390 B. – Art. 123182.

11. Current trends in water-in-diesel emulsion as a fuel / M. Y. Khan, Z. A. A. Karim, F. Y. Hagos [et al.]. – DOI: 10.1155/2014/527472 // ScientificWorld Journal. – 2014. – № 1. – P. 1–15. – URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3916022 (дата обращения: 25.03.2026)

12. Diesel engine fuel consumption and emission analysis using steam generated non-surfactant water-in-diesel emulsion fuel / D. A. Sugeng, M.F.H.M. Zahari, A. M. Ithnin [et al.]. – DOI: 10.1088/1757-899X/257/1/012036 // Conference Series Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 257, № 1. – P. 012036.

13. Water-in-diesel fuel nanoemulsions: Preparation, stability and physical properties / M. R. Noor El-Din, S. H. El-Hamouly, H. M. Mohamed [et al.]. – DOI: 10.1088/1757-899X/257/1/012036 // Egyptian Journal of Petroleum. – 2013. – Vol. 22, № 4. – P. 517–530.

14. Кириченко, М. Н. Появление артефактного пика в распределении частиц по размерам, измеряемым методом ДРС при малых концентрациях / М. Н. Кириченко, А. Т. Саноева, Л. Л. Чайков // Краткие сообщения по физике ФИАН. – 2016. – № 8. – С. 32–38.

15. Исследование судовых моторных масел методом динамического рассеяния света / Н. Я. Синявский, И. П. Корнева, А. М. Иванов, Н. А. Кострикова. – DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.014 // Морские интеллектуальные технологии. – 2020. – № 4 (50), часть 1. – С. 103–108.

16. Sinyavsky, N. NMR relaxometry study of demulsification of diesel fuel / N. Sinyavsky, O. Synashenko, N. Kostrikova . – DOI: 10.1007/s00723-025-01820-w // Applied Magnetic Resonance. – 2026. – № 57.