سوخت و احتراق
سال:1390 | دوره:4 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در این مقاله، انتقال حرارت جریان گاز محترق در محفظه رانش یک موتور سوخت مایع به صورت عددی مطالعه شده است. جریان گاز در محفظه، با در نظر گرفتن اثرات اصطکاک، انتقال حرارت جا به جایی به دیواره، تشعشع گازها و واکنش های شیمیایی غیرتعادلی به صورت شبه یک بعدی شبیه سازی شده و معادلات حاکم با یک روش عددی کاملا ضمنی حل شده است. از مدل شیمیایی هوا - هیدروژن بربس، که شامل 9 جزء و 18 واکنش مقدماتی نرخ محدود است، برای شبیه سازی فرآیند احتراق استفاده شده است. جریان سیال خنک کننده در کانال های خنک کاری و هدایت حرارتی در دیواره به صورت شبه یک بعدی مدل شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که روش حل به کار گرفته شده به خوبی می تواند جریان گاز در محفظه را شبیه سازی و شار حرارتی عبوری از دیواره، دمای دیواره و افزایش دمای سیال خنک کننده را محاسبه کند. بر اساس این نتایج، در نزدیکی ناحیه گلوگاه، شار حرارتی عبوری از دیواره محفظه و دمای دیواره به بیشترین مقدار خود می رسند. همچنین، بیشترین شار حرارتی ناشی از تشعشع گازها در محفظه احتراق در حدود 30 درصد شار حرارتی کلی عبوری از دیواره است. مقادیر محاسباتی نشان می دهند که با احتساب واکنش های شیمیایی در محفظه بیشترین شار حرارتی کلی عبوری از دیواره 30 درصد، بیشترین دمای دیواره 7 درصد، میزان افزایش دما و افت فشار سیال خنک کننده در کانال های خنک کاری به ترتیب 29 درصد و 3 درصد، با نتایج عددی مرجع مورد مقایسه اختلاف دارند.

نظر به اینکه گاز طبیعی در بخش اعظم جهان صنعتی به یک منبع انرژی بسیار مهم تبدیل شده است، بررسی ساختار شعله و اثر آلاینده های آن بر محیط زیست امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. در این مقاله، احتراق گاز طبیعی که ترکیبی از هیدروکربن هایی مانند CH4، C2H6، C3H8 و نیز گازهای N2، CO2، O2 و H2 است، با استفاده از مدل شعله نفوذی جریان مخالف، بررسی شده است. در این تحقیق، منحنی های دما، غلظت گونه ها و ترکیباتNOx  با استفاده از حل عددی به دست آمده و اثر رقیق کننده CO2 بر توزیع دما و نرخ تولید گونه ها بررسی شده است. با توجه به تکامل مناسب سازوکار GRI3.0 در مدل سازی احتراق گاز طبیعی، این سازوکار به عنوان سینتیک شیمیایی انتخاب شده است. افزایش رقیق ساز CO2 در سوخت باعث کاهش دمای بیشینه احتراق می شود که این به دلیل کاهش غلظت واکنش دهنده ها و در نتیجه کاهش نرخ واکنش کلی است. رقیق ساز CO2 همچنین بیشینه کسر مولی گونه های آلاینده C2H2 و NO را کاهش می دهد.

میکروجلبک ها، با قابلیلت رشد سریع و تولید حجم بالای روغن، می توانند به عنوان منبعی جدید برای بیودیزل مطرح باشند. در این تحقیق، از میکروجلبک کلرلا ولگاریس برای تولید بیودیزل استفاده شد. بیودیزل تولیدشده با درصدهای حجمی مختلف (2، 5 و 8 درصد) به گازوییل اضافه شد و در موتور دیزل M8/1 استفاده شد. موتور دیزل در سه بار مختلف (8.6، 82.9 و 100 درصد) و دور ثابت 750 rpm، بر اساس استاندارد ECE R-96، مورد آزمون قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که استفاده مخلوط های سوخت بیودیزل B2، B5 و B8 تاثیر محسوسی بر توان ترمزی و مصرف سوخت ویژه ترمزی ندارد. با استفاده از سوخت B8 در بارهای مختلف 8.6، 82.9 و 100 درصد بار نهایی دینامومتر، انتشار منوکسیدکربن به ترتیب 40، 20 و 18 درصد و انتشار هیدروکربن های نسوخته به ترتیب 20، 27.2 و 20 درصد کاهش پیدا می کنند، ولی انتشار اکسیدهای نیتروژن به میزان 20، 13.7 و 12.5 درصد افزایش می یابد.

در این تحقیق، با استفاده از یک روش عددی مرتبه بالا، ساختار سلولی و ناحیه موج سه گانه موج تراک دوبعدی با ناپایداری ضعیف بررسی شده است. معادلات اویلر دوبعدی واکنشی و سازوکار شیمیایی یک مرحله ای آرنیوسی با استفاده از روش مرتبه بالای PPM و حل کننده دقیق مساله ریمان برای یک مخلوط گازی H2/O2/Ar حل شده است. با معرفی جمله اختلالی با توزیع هارمونیک در متغیر چگالی جلوی موج ZND، موج تراک با ساختار سلولی منظم تولید می شود. میدان حل شامل باریکه حاوی موج تراک است که با موج تراک و با گذشت زمان و در طول کانال جا به جا می شود. حل باریکه حاوی موج تراک، در مقایسه با حل کل کانال، ضمن حفظ دقت نتایج منجر به کاهش زمان و هزینه محاسبات می شود. در اولین مرحله، مطالعه تحلیل دقت شبکه عددی انجام شده و نشان داده شده است که با استفاده از روش عددی مذکور و استفاده از مدل واکنش یک مرحله ای برای تحلیل مناسب ساختار سلولی 24 نقطه بر طول نیمه واکنش کافی است. در ادامه تاثیر تغییر متغیرهای اختلال اولیه مانند ضخامت ناحیه اختلالی، فاصله اختلال از مرز پایین دست و ضریب تقویت اختلال بر روی روند تکامل ساختار سلولی بررسی شده است. بدین ترتیب دامنه مجاز تغییرات متغیرهای اختلالی مذکور با هدف عدم تاثیر بر دقت محاسبات و سایز نهایی سلول تراک به دست آمده است. در پایان نیز با افزایش دقت شبکه به 36 نقطه بر طول نیمه واکنش، توانایی سازوکار شیمیایی یک مرحله ای آرنیوسی در تحلیل نقطه سه گانه دوم و ناحیه برشی در ناحیه موج سه گانه نشان داده شده است.

هدف از ارائه این مقاله تحلیل عملکرد ترمودینامیکی یک سیستم هیبریدی جهت تامین هم زمان انرژی الکتریکی و حرارتی است. در این مقاله، ابتدا یک سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گازی همراه با تجهیزات جانبی آن در نظر گرفته شده و سپس برای تمام اجزای چرخه مورد نظر یک تحلیل ترمودینامیکی و برای پیل سوختی به کار رفته در آن یک تحلیل الکتروشیمیایی مجزا انجام شده است. در ادامه، با مطالعه پارامتری سیستم هیبریدی اشاره شده، تاثیر دما و فشار کاری پیل و همچنین نسبت نرخ جریان هوا به سوخت ورودی به سیستم بر روی بازده، توان و آنتروپی تولیدی در سیستم هیبریدی بررسی شده و در نهایت یک حالت کارکرد بهینه برای آن ارائه شده است. نتایج نشانگر افزایش بازده سیستم هیبریدی در اثر افزایش دما و فشار کاری پیل (تا حدود 80 درصد) است. تعیین نسبت هوا به سوخت بهینه سیستم و همچنین محاسبات کامل روابط مربوط به پیل سوختی در سه بخش مجزا (بهسازی، الکتروشیمیایی، حرارتی) از دیگر موارد انجام شده در این تحقیق است.

در این مقاله، یک مدل موجود برای پیش بینی نرخ سوزش ترکیبات مختلف پیروتکنیک منیزیم و نیترات سدیم توسعه داده شده است. با اصلاح برخی اجزای این مدل مانند زمان سوزش ذرات منیزیم، خواص ترموفیزیکی محصولات احتراق و چگالی ترکیب، نرخ سوزش به ازای مقادیر مختلف نسبت ترکیب و فشار پیش بینی شده است. سپس این مقدار پیش بینی شده با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده و تطابق خوبی با نتایج تجربی، به ویژه در مورد وابستگی نرخ سوزش به فشار، نشان داده است.