Filtration of soft particles
Tid: Fr 2021-10-08 kl 10.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/j/66981289102, Stockholm (English)
Ämnesområde: Maskinkonstruktion
Respondent: Botond Csontos , Förbränningsmotorteknik
Opponent: Dr Jim Barker,
Handledare: Andreas Cronhjort, Maskinkonstruktion (Inst.); Hanna Bernemyr,
Abstract
Transportindustrin förlitar sig i stor utsträckning på fossila bränslen, ett beroende som inte är hållbart för framtiden. Det enklaste sättet för att ändra den dynamiken är användningen av förnybara bränslen, som biodiesel eller hydrerade vegetabiliska oljor som kan användas utan att behöva ändra motorerna. När olika bränslen blandas kan däremot oönskade utfällningar uppkomma. De utfällningar som genom denna process uppkommer refereras till som mjuka partiklar. Dessa mjuka partiklar har tidigare fastställts orsaka problem i bränslesystem som nedsmutsning av bränslemunstycke, interna dieselinsprutningsavlagringar eller till och med att bränslefiltret blir igentäppt. Gemensamt för dessa problem är att de leder till en försämrad prestanda av motorn, högre bränsleförbrukning samt ökade avgasutsläpp. Den här avhandlingen syftar till att utvärdera möjligheten till en möjlig lösning på problemen skapade av mjuka partiklar genom avancerad bränslefiltrering. För att kunna göra det genomfördes en initial studie för att undersöka effekten av metallkarbonat på nedsmutsning av munstycken genom motortester. I dessa experiment har bränslelöslighet och munstyckets geometri undersökts. För att förstå förändringarna i filtreringen har en detaljerad analys genomförts på igentäppta bränslefilter. Analysen bidrog till en ökad förståelse för sammansättningen av mjuka partiklar. Efter inledande experiment gjordes försök att återskapa mjuka partiklar i en klinisk miljö. Det resulterade i en metod för att syntetisera mjuka partiklar genom åldring av bränsle. Slutligen utvecklades en specialbyggd småskalig bränslefiltreringsrigg för att kunna utvärdera olika bränslefilter. Genom att använda riggen kunde potentialen för tillgängliga filter utvärderas. Även filtrens material analyserades. Slutligen utvärderades alternativa filtreringsmetoder för fordonstillämpningar såsom membranfilter och adsorptionsfilter. Som ett resultat togs en mekanism som beskriver kontinuerlig uppbyggnad och avlägsnande av insprutningsavlagringar. Mjuka partiklar identifierades som en blandning av olösliga organiska föroreningar. Särskilt fokus ägnades åt kalciumtvålar med polära grupper i båda ändarna av molekylen, specifikt kalciumetylacetat. En gaskromatografimasspektroskopimetod utvecklades för att kvantifiera dessa. Experimenten med bränslefiltreringsriggen visade att bränslefilter med glasmikrofiber var fördelaktiga för borttagning av mjuka partiklar. Ur perspektivet för alternativa filtreringsmetoder visade sig adsorptionsfilter vara av stort intresse för framtida studier gällande fordonsapplikationer.