Tác dụng làm mát bằng nhiên liệu lỏng chiếm ưu thế ở giai đoạn đầu của quá trình lắng đọng, tạo cặn. Nó làm giảm nhiệt độ bề mặt của cặn. Các q trình trùng hợp và oxi hóa diễn ra khi tần suất giọt nhiên liệu tăng lên. Trong q trình oxi hóa, nhiệt được giải phóng dẫn đến nhiệt độ bề mặt cặn tăng lên. Sau khi cặn tích lũy, nhiệt độ bề mặt cặn giảm nhẹ do độ dẫn nhiệt của cặn thấp. Điều này được quan sát rõ ràng nhất ở giai đoạn sau của quá trình phát triển cặn khi thiết lập nhiệt độ ở 270°C. Nhiệt độ bề mặt cặn tối đa giảm ở giai đoạn sau của quá trình tạo cặn khi nhiệt độ bề mặt thấp hơn nhiệt độ MEP (270°C, 306°C và 327°C). Tuy nhiên, khi nhiệt độ bề mặt gần với nhiệt độ MEP (352°C và 367°C), nhiệt độ bề mặt cặn tối đa tăng do sự tỏa nhiệt từ các phản ứng oxi hóa.
Khi nhiệt độ bề mặt ở 270°C và 306°C, giọt nhiên liệu tồn tại lâu hơn khoảng thời gian va chạm. Do thời gian tồn tại của giọt dài, một số giọt nhiên liệu lỏng va chạm
trước đó vẫn ở thời điểm va chạm tiếp theo. Cứ như vậy sẽ hình thành điều kiện tương tác chồng chất và nó được duy trì trong suốt quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, khi nhiệt độ bề mặt đạt 327°C, quãng thời gian tồn tại ngắn lại gần bằng với thời gian tương tác. Do nhiệt độ bề mặt cặn tối đa vượt quá mức nhiệt độ bề mặt vách, thời gian tồn tại của giọt nhiên liệu giảm và trở nên ngắn hơn so với khoảng thời gian va chạm. Độ dày của lớp cặn tăng lên ở giai đoạn sau (số giọt lớn hơn 10000 giọt), thời gian tồn tại giọt nhiên liệu cũng tăng lên và tình trạng chồng chất diễn ra đồng thời. Khi nhiệt độ bề mặt 352°C và 367°C, nhiệt độ bề mặt cặn có xu hướng duy trì gần với nhiệt độ bề mặt vách, do đó thời gian tồn tại của giọt nhiên liệu luôn ngắn hơn khoảng va chạm và tình trạng khơng chồng chất ln được duy trì.
4.2.4. Hàm tỷ lệ tạo cặn xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ vách buồng cháy
Kết quả phân tích dữ liệu và quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp hồi quy tuyến tính cho thấy khối lượng cặn tương đối MR/mD tăng tuyến tính theo hàm logarit với số giọt nhiên liệu va chạm. Để mơ tả q trình phát triển cặn của nhiên liệu trên bề mặt vách, mơ hình hàm hồi quy phù hợp đã được lựa chọn tương tự công thức (3.4).
Các giá trị α1 và β1 cho từng giai đoạn phát triển cặn được nêu trong Bảng 4.2. Các giá trị của α1 và β1 trong vùng màu xám của bảng cho thấy cặn hình thành trong điều kiện khơng chồng chất và tình trạng bề mặt khơ, với giá trị β1 thấp (β1 <0,60) cho thấy sự phát triển cặn chậm. Điều kiện không chồng chất tức là thời gian tồn tại của giọt nhiên liệu ngắn hơn thời gian va chạm, cịn điều kiện tạo cặn khơ nghĩa là nhiên liệu khơng bay hơi có thể biến đổi hồn tồn thành cặn khô.
Bảng 4.2. Hệ số α và β đối với nhiệt độ bề mặt vách khác nhau
Nhiệt độ bề mặt (oC) 𝜶𝟏𝒃đ 𝜷𝟏𝒃đ 𝜶𝟏𝒔 𝜷𝟏𝒔 tbm = 270 6,0.10-5 1,43 1,7.10-1 0,42 tbm = 306 2,0.10-12 3,32 1,8.10-3 0,62 tbm = 327 4,1.10-1 0,04 3,2.10-3 0,57 tbm = 352 2,1.10-2 0,29 2,1.10-2 0,29 tbm = 367 - - 7,5.10-4 0,56
Điều kiện không chồng chất và khô
Kết quả quy hoạch thực nghiệm cho thấy sự hình thành cặn có mối tương quan chặt chẽ đến hệ số đánh giá sự phát triển cặn β1, khi β1 <0,7 tốc độ hình thành cặn chậm, trong khi đó sự hình thành cặn nhanh khi β1 ≥0,7. Ở 270°C và 306°C, giá trị α1 ở các giai đoạn ban đầu là rất nhỏ. Trên thực tế, lượng cặn ở thời điểm ban đầu phụ thuộc vào trạng thái tương tác của giọt nhiên liệu với bề mặt vách. Tại cùng một nhiệt độ bề mặt, vị trí nào có diện tích tiếp xúc lớn giữa những giọt nhiên liệu và bề mặt vách sẽ có lượng cặn lớn. Trạng thái tương tác của giọt nhiên liệu và tốc độ hình thành tiền tố cặn
là các yếu tố chính làm cho hệ số α1 rất nhỏ ở giai đoạn đầu. Đồng thời, nhiệt độ thấp khiến nhiều nhiên liệu bị lắng đọng lại nên tốc độ phát triển cặn β1 cao ở giai đoạn đầu cao hơn.