سوخت و احتراق
سال:1398 | دوره:12 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

گرایش به تحقیق پیرامون تولید و کاربرد انرژی های تجدیدپذیر، ازجمله بیودیزل، به منظور کاهش گاز های گلخانه ای و آلایندگی های ناشی از سوخت های فسیلی، یکی از مهم ترین مواردی است که در سیاست های جهانی به آن پرداخته شده است. خواص دی الکتریک (έ ، ثابت دی الکتریک و ′ ′ ε ، فاکتور اتلاف دی الکتریک) مواد نقش عمده ای در طراحی سامانه مایکروویو و فرایند تولید و فرآوری بیودیزل دارند. هدف از این پژوهش بررسی و ارزیابی خواص دی الکتریک بیودیزل کرچک در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از فناوری پیشرفته مایکروویو و بررسی ارتباط بین پارامترهای مختلف موثر آن است. در این تحقیق، اثرات زمان واکنش (1، 3 و 9 دقیقه)، غلظت کاتالیزور (1، 1/5 و 2 درصد وزن روغن) و تغییرات دما (30، 45 و 60 درجه سلسیوس) مورد مطالعه قرار گرفت. از سامانه بازتابش پروب در فرکانس MHz 2450 برای اندازه گیری خواص دی الکتریک استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان واکنش و کاهش دما، مقادیر ثابت دی الکتریک افزایش و با کاهش غلظت کاتالیزور، دما و زمان واکنش، فاکتور اتلاف دی الکتریک کاهش می یابد.

در این مقاله شبیه سازی عددی فرایند گازی سازی آسفالت آبکی (ذرات آسفالت مخلوط شده با آب) به عنوان یک سوخت مایع سنگین نفتی در داخل یک گازساز تک مرحله ای جریان حامل، با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت نسخه 15، در یک هندسه دو بعدی و بر اساس رویکرد اویلری-لاگرانژی انجام شده است. در این شبیه سازی توزیع سرعت، توزیع دما و توزیع کسر مولی گونه های گاز سنتز، محاسبه شده اند. اثر مدل های مختلف فرار زدایی، اندازه ذرات فاز گسسته و همچنین برای اولین بار اثر استفاده از ذرات غیرکروی در فاز گسسته برروی پارامترهای گازی سازی بررسی شده اند. نتایج به دست آمده از این تحقیق مشخص کرد که مخلوط آبکی آسفالت می تواند به عنوان خوراک مناسبی برای گازی سازی استفاده شود. در بررسی ذرات غیرکروی مشخص شد در صورت استفاده از ذرات با فاکتور شکل یک دهم، که بیشترین تفاوت را با ذرات کروی دارند، دمای محفظه اندکی افزایش و دمای بیشینه در فاصله نزدیک تری نسبت به ورودی ماده خوراک حاصل می شود.

سالانه مقدار زیادی لجن نفتی حین بهره برداری و فعالیت های فرآیندی بر روی نفت خام تولید می شود. سوزاندن لجن نفتی در راستای بازیافت انرژی موجود در آن و همچنین به عنوان راهکاری جهت مدیریت این پسماند خطرناک می تواند مورد توجه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی احتراق سوخت جامد مشتق شده از لجن نفتی پالایشگاهی در یک کوره ی دو بعدی دارای تقارن محوری انجام شده است. بررسی تاثیر قطر ذرات سوخت بر فرایند احتراق نشان داد با افزایش قطر ذرات از m 5-10×5 تا m 4-10×6، مقدار بیشینه ی دما حدود 14 درصد کاهش می یابد و مکان بیشینه ی دما نیز cm 40 از ورودی کوره دورتر می شود. به منظور بررسی اثر میزان آب گیری از لجن نفتی پالایشگاهی بر خواص احتراقی سوخت، مطالعه ای بر روی اثر میزان محتوای رطوبت سوخت انجام گرفت. نتایج حاضر نشان داد افزایش 30 درصدی جرم رطوبت در آنالیز تقریبی سوخت، مقدار بیشینه ی دما را در حدود 11 درصد کاهش می دهد. همچنین، تاثیر میزان دبی جرمی سوخت ورودی در بازهgr/s 15/0 تا gr/s 29/0 بررسی شد. در بازه مورد بررسی کاهش دبی سوخت تاثیر قابل توجهی بر بیشینه ی دمای گازهای احتراق نداشته، در حالی که میزان انتشار گازهای CO2 و CO به نحو مطلوبی کاهش می یابد. در نهایت نتایج حاصل از احتراق سوخت جامد مشتق شده از لجن نفتی نشان داد با انجام آماده سازی سوخت نظیر کاهش رطوبت و استفاده از ذرات با قطر کوچک تر می توان نتایج قابل قبولی به دست آورد و از ارزش حرارتی لجن نفتی به نحو مطلوبی استفاده کرد.

در این مطالعه عددی، تاثیرات زمان بندی پاشش مستقیم سوخت دیزل و به کارگیری راهبرد سوراخ گروهی با زاویه واگرایی 10 درجه بر مشخصه های احتراق و قطره سازی ذرات سوخت، میزان آلاینده های منتشرشده و سطح عملکرد در یک موتور اشتعال تراکمی سنگین بررسی شده است. برای شبیه سازی احتراق، از مکانیزم سنتیک شیمیایی کاهش یافته با 61 گونه و 296 واکنش استفاده شده است. طبق نتایج، با کاهش طول دوره تاخیر در اشتعال بیشتر جرم سوخت در حالت نفوذی سوخته، فرایند احتراق تضعیف شده و در نتیجه میزان آلاینده ذرات دوده افزایش و سطح عملکرد موتور کاهش یافته است. همچنین، با تعویق زمان بندی پاشش سوخت دیزل همزمان با افزایش فشار و دمای محفظه احتراق، لزجت جریان درون سیلندر افزایش و ضریب نسبی پخش کاهش یافته است. با کاهش عرض افشانه، ذرات سوخت دیزل در ناحیه باریک تری افشانده شده و به دلیل تراکم ناحیه ای افشانه، ذرات سوخت بیشتری باهم برخورد کرده اند. در ادامه، به دلیل افزایش حجم لختگی، ذرات دوده افزایش یافته است. علاوه بر این، به کارگیری راهبرد سوراخ گروهی می تواند باعث بهبود فرایند اکسایش ذرات سوخت و همچنین بهبود عملکرد موتور شده، ولی بااین حال، افزایش آلاینده هیدروکربن های نسوخته در مقایسه با حالت تک سوراخه از معایب به کارگیری این راهبرد پاشش سوخت است.

در مقاله حاضر یک شعله برخورد متقابل آرام متان-اکسیژن در شرایط ترمودینامیکی فرا-بحرانی و گذر-بحرانی مورد بررسی قرار گرفته است. از کد منبع باز Cantera جهت محاسبه میدان جریان و حل سینتیک احتراق استفاده شده است و شرایط معادله حالت، معادله انرژی و خواص انتقال جهت حل جریان گاز واقعی در شرایط ترمودینامیکی گذر-بحرانی و فرا-بحرانی اصلاح شده است. مشخصات ترمودینامیکی مانند ظرفیت حرارت ویژه با اضافه شدن ترم تکمیلی به ترم شرایط ایده آل بازنویسی شده است و معادله حالت نیز برای شرایط گاز واقعی به صورت کیوبیک آورده شده است. با حل میدان جریان در شرایط گذر بحرانی مشاهده می شود که اعمال شرایط گاز واقعی سبب پدیدار شدن شرایط شبه جوشش در میدان جریان می شود در صورتیکه با حل گاز ایده آل این پدیده مشاهده نمی شود. در نهایت مشاهده می شود که شرایط گذر-بحرانی در مقایسه با شرایط فرا-بحرانی، شعله بسیار به اعمال رابطه گاز واقعی حساس تر می باشد. در میدان کسر مخلوط اختلاف عمده ای بین حل گاز واقعی و گاز ایده آل دیده نمی شود که این نتیجه برای حل جریان آشفته بحرانی به روش فلیملت مهم می باشد. در میدان فیزیکی اختلاف بین شرایط گاز واقعی و گاز ایده آل از لحاظ موقعیت و ابعاد شعله برای حالت گذر-بحرانی قابل توجه می باشد. برای شرایط کاملا بحرانی در میدان فیزیکی نیز اختلاف قابل توجهی در شرایط موقعیت شعله رخ نمی دهد.

در این مقاله نانوکاتالیست NiMo بر پایه ماده زائد گل قرمز با درصدهای متفاوتی از تقویت کننده بور، با استفاده از روش تلقیح سنتز شده است. برای بررسی خواص فیزیکی و ساختاری این نانوکاتالیست ها از آنالیزهای XRD، XRF، BET، FESEM و FTIR استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده حذف بخش اعظم سدیم و کلسیم موجود در گل قرمز، که باعث مستعد شدن آن به کلوخه شدن می شوند، افزایش سطح ویژه و کاهش اندازه ذرات آن و رسیدن به مقیاس نانو درنتیجه انجام فرایند فعال سازی است. همچنین تقویت کننده بور باعث توزیع یکنواخت ذرات روی سطح پایه، افزایش فاز فعال و کاهش تشکیل اسپینل نیکل در کاتالیست می شود. نتایج حاصل از بررسی فعالیت نانوکاتالیست های تهیه شده در فرایندهای هیدروکراکینگ و هیدرودی سولفوریزاسیون نشان دهنده این است که خاصیت اسیدی ایجادشده توسط تقویت کننده بور باعث می شود که محصول حاصل از فرایند هیدروکراکینگ حاوی مقدار بالاتری برش کروسین و بنزین باشد و در مقابل مقدار برش های سنگین کاهش می یابد. به علاوه، نانوکاتالیست حاوی مقدار بهینه بور (%8/. وزنی) می تواند میزان ترکیبات گوگرددار در محصول نهایی را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.

کتابخانه فلیملت FGM براساس دو بعد کسر مخلوط و متغیر پیشروی شکل گرفته است. با این کتابخانه امکان شبیه سازی احتراق برای جریان سوخت و اکسنده با ترکیب شیمیایی ثابت وجود دارد. شبیه سازی احتراق با استفاده از مدل فلیملت نیازمند افزایش ابعاد کتابخانه فلیملت به بیش از دو بعد است. شعله های پایلوت دار سندیا ازجمله شعله های با چند جریان ورودی است که از جت سوخت، جریان داغ پایلوت و هوا شکل گرفته اند. افزایش ابعاد کتابخانه فلیملت منجر به افزایش قابل توجه حجم کتابخانه و افزایش هزینه محاسباتی در فرایند بازخوانی و میان یابی داده ها از این کتابخانه می شود. این مقاله به معرفی روشی ابداعی باهدف تولید کتابخانه دوبعدی فلیملت برای میدان جریانی با چند ورودی و یا ترکیب غیرثابت سوخت و اکسنده ورودی می پردازد. روش ابداعی بر پایه روش مدل اشتعال لایه اختلاط (IML) توسعه یافته و مدل اشتعال لایه اختلاطی متغیر (VIML) نام گذاری می شود. برای اعتبارسنجی این مدل پیشنهادی، از شبیه سازی ادی های بزرگ (LES) شعله های سندیا D، E و F با اعداد رینولدز 22400، 33600 و 44800 بهره گرفته شده است. نتایج شبیه سازی ادی های بزرگ نشان می دهد که کتابخانه دوبعدی توانایی مدل سازی میدان جریان را با سه ورودی متفاوت را دارد و می تواند به عنوان جایگزین کتابخانه هایی با ابعاد بیش از دوبعد گردد که منجر به کاهش زمان محاسبه فرایند بازیابی اطلاعات و کاهش حافظه رم موردنیاز برای ذخیره کتابخانه به مقدار قابل توجهی می شود. نتایج شبیه سازی نشان دهنده همخوانی مناسب مقادیر میانگین و واریانس کسر مخلوط و دما با داده های تجربی برای هر سه شعله است. افزایش عدد رینولدز باعث افزایش خطا قبل از توسعه جریان جت در محاسبه دما شده که ناشی از عدم دقت در پیش بینی کسر مخلوط در آن محدوده است.