سوخت و احتراق
سال:1395 | دوره:9 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

در این مطالعه، ارتباط بین مقادیر سطح آلاینده NOx، سطح نویز تولیدشده و میزان نوسانات فشار در یک محفظه احتراق آزمایشگاهی، با کاربرد در توربین های گازی نیروگاهی، نسبت به تغییرات پارامترهایی همچون نسبت هم ارزی کلی محفظه (j) و میزان دبی پاشش سوخت ثانویه (Qsec)، با کمک دو روش داده کاوی مختلف بررسی شده است. پارامترهای سطح آلاینده NOx، سطح نویز و میزان نوسانات فشار تولیدشده در محفظه به عنوان مقادیر خروجی اندازه گیری شده از محفظه و همچنین پارامترهای نسبت هم ارزی کلی و دبی پاشش سوخت ثانویه به عنوان متغیرهای ورودی محفظه احتراق درنظر گرفته شدند. از شبکه عصبی پرسپترون (MLP) و روش پاسخ سطح (RSM) برای پیش بینی رابطه غیرخطی موجود بین پارامترهای ورودی و خروجی اندازه گیری شده محفظه احتراق استفاده شده است. آزمایش های مربوطه با به کارگیری چهار نوع انژکتور پاشش سوخت ثانویه، با ساختار هندسی و طراحی متفاوت، در شرایط نسبت هم ارزی کلی در محدوده 0.7~0.9 همراه با دبی های پاشش سوخت متفاوت در محدوده 0.6~4.2 لیتر بر دقیقه انجام پذیرفت. نتایج حاصل از پیش بینی پارامترها با دو روش داده کاوی مذکور نشان می دهند که این دو روش توانایی قابل قبولی در دستیابی به تطابق مناسب بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده پارامترهای خروجی محفظه احتراق دارند. البته نتایج حاکی از آن است که روش MLP نسبت به RSM توانایی بیشتری در پیش بینی پارامترهای احتراقی این مطالعه (سطح آلاینده NOx، سطح نویز تولیدشده و میزان نوسانات فشار) دارد.

در این مقاله، به بررسی تاثیرات تغییر دما و فشار هوای ورودی بر عملکرد احتراق موتورهای اشتعال تراکمی با واکنش های کنترل شده می پردازیم. احتراق در موتورهای اشتعال تراکمی با واکنش های کنترل شده، که با استفاده از تغییر در میزان واکنش پذیری مخلوط سوخت و هوا در داخل محفظه سیلندر کنترل می شود، می تواند تحت تاثیر تغییر شرایط اولیه موتور، وضعیت عملکردی آن ازقبیل تولید آلاینده های اکسیدهای نیتروژن، شدت کوبش و وضعیت احتراق عادی آن تغییر کند. بدین منظور نقاط کاری مختلفی از موتور در سرعت های 1300 تا 3100 دور بر دقیقه با تغییر نسبت سوخت های ایزواکتان به هپتان نرمال در مقدار کل سوخت 60 و 100 میلی گرم انتخاب شده و تغییرات دمای هوای ورودی از -20 تا 60 درجه سانتی گراد و همچنین فشار هوای ورودی از 30 تا 60 کیلوپاسکال بررسی شده است. پایین بودن آلاینده اکسیدهای نیتروژن و حد استاندارد قرارگرفتن شدت کوبش و بالابودن بازده ناخالص موتور معیارهایی برای احتراق مناسب در این نوع از موتورهاست؛ لذا در این تحقیق به دنبال نقاطی از احتراق مناسب هستیم. در این مقاله، بررسی کاملی از وضعیت عملکرد موتور انجام شده و نقاطی که با تغییر فشار و دمای هوای ورودی باعث به وجودآمدن احتراق مناسب می شوند به نمایش درآمده است.

هدف این مقاله بررسی تاثیر جریان گاز در کانال سوخت و درون الکترود آند بر طیف امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسید جامد است. به این منظور، با درنظر گرفتن معادلات گذرای بقای جرم، بقای تکانه، بقای اجزاء و معادلات الکتروشیمیایی، امپدانس الکتروشیمیایی شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده نشان داده است که جریان گاز و انتقال جرم در کانال سوخت منجر به پیدایش کمانی به صورت یک نیم دایره فشرده شده و نامتقارن، با فرکانس آسودگی پایین (کمتر از 10 هرتز)، می شود. کمان حاصل از انتقال جرم درون الکترود متخلخل به شکل امپدانس واربرگ بوده و دارای فرکانس آسودگی بالاتر (در محدوده 100هرتز) است. تاثیر پارامترهایی همچون سرعت سوخت ورودی به آند، ضخامت الکترود و ترکیب سوخت ورودی بر طیف امپدانس و درنتیجه بر عملکرد پیل بررسی شده و نتایج به دست آمده تحلیل شده اند. با توجه به حجم زیاد محاسبات عددی لازم جهت شبیه سازی طیف امپدانس، با بررسی پارامتری انجام شده معیارهایی جهت انتخاب مدل ریاضی مناسب در شرایط مختلف نیز ارائه شده است. به این ترتیب، مدل به دست آمده برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و همچنین بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر عملکرد پیل و بهینه سازی اجزاء پیل کاربرد خواهد داشت. همچنین، می توان از تکرار آزمون های پرهزینه و زمان بر طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی اجتناب کرد.

در این مطالعه، به بررسی تاثیر وجود پله بر حد بیرون زدگی شعله و دمای دیواره خارجی محفظه احتراق، در ابعاد میکرو، پرداخته شده است. همچنین، تاثیر نسبت هم ارزی مخلوط ورودی و ضریب انتقال حرارت رسانشی محفظه احتراق بر بازده تشعشعی مطالعه شده است. تاثیر پله از دو دیدگاه مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخش اول، تاثیر وجود پله، و در بخش دوم تاثیر اندازه پله و قطر محفظه مطالعه شده است. نتایج این مطالعات نشان می دهد که وجود پله بازه سرعت مخلوط ورودی برای بیرون زدگی شعله را وسیع تر می کند. همچنین، ارتفاع کمتر پله باعث افزایش دمای متوسط دیواره محفظه می شود. مطالعات درباره نقش قطر محفظه نشان داد که محفظه با قطر بیشتر دمای بیشتری برای دیواره خارجی محفظه حاصل می کند. بخش دیگر این مطالعه بیانگر اثر جنس محفظه و نسبت هم ارزی مخلوط ورودی بر بازده تشعشعی محفظه است. براساس نتایج این پژوهش، حداکثر بازده تشعشعی مخلوط هیدورژن و هوا در نسبت های هم ارزی رقیق حاصل می شود. همچنین، مطالعات نشان داد، جهت حصول حداکثر بازده تشعشعی، ضریب انتقال حرارت رسانشی باید مقداری بهینه داشته باشد.

در این پژوهش، پارامترهای عملکردی یک انژکتور پیچشی، به عنوان تابعی از اعداد رینولدز و وبر، مطالعه شده است. زاویه پاشش انژکتور، طول شکست صفحه مایع و ضریب تخلیه انژکتور، ازجمله پارامترهایی اند که به منظور شناخت رفتار انژکتور، بررسی شده و تغییرات آن ها به صورت تابعی از اعداد رینولدز و وبر بیان شده اند. در نهایت نیز، نتایج به دست آمده با نتایج مدل هایی نظیر مدل لیسا (LISA) مقایسه و ارزیابی شده اند. انژکتور مورد استفاده در این پژوهش، یک انژکتور پیچشی تک پایه ساده بوده و از آب به عنوان سیال عامل استفاده شده است. شرایط انجام تمامی آزمایش ها شرایط استاندارد اتمسفریک بوده است. تصویربرداری از میدان پاشش با استفاده از روش سایه نگاری انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که در رینولدز 3´104، رژیم پاشش انژکتور از رژیم قطره چکانی به رژیم اتمیزاسیون تغییر یافته و با افزایش بیشتر رینولدز تا حد 3.7´104، رژیم کاملا توسعه یافته پاشش (که مخروط پاشش کامل می شود) حاکم می شود. همچنین، نتایج نشان می دهند که طول شکست صفحه مایع با عبارت We-0.5Re0.6 به صورت خطی متناسب است. از طرفی، با افزایش رینولدز، زاویه پاشش انژکتور ابتدا افزایش یافته و با افزایش بیشتر رینولدز، تقریبا ثابت می شود.

موتورهای احتراق داخلی بدون شک سهم عمده ای در بحران فزاینده آلودگی هوا و گرمایش کره زمین دارند. به علاوه، استفاده از گاز طبیعی فشرده، علی رغم داشتن ترکیبات متفاوت، به عنوان سوخت جایگزین گسترش یافته است. در این راستا، تحقیق حاضر به بررسی اثر غنی سازی سوخت گاز طبیعی تهران با هیدروژن بر آلایندگی و میزان تولید گازهای گلخانه ای در یک موتور گازسوز در نسبت تراکم بالا می پردازد. یک موتور جرقه ای تک سیلندر گازسوز به صورت جامع با استفاده از مدل دینامیک گاز یک بعدی و بهره بردن از استراتژی شبیه سازی ترمودینامیکی صفربعدی در المان های اصلی مدل سازی شده و یک زنجیره مفصل شیمیایی برای شبیه سازی احتراق داخل سیلندر استفاده شده است. مدل نهایی براساس توزیع فشار داخل سیلندر، دبی سوخت و دبی هوای مبتنی بر مشاهدات آزمایشگاهی کالیبره شده است. شبیه سازی عملکرد موتور در نسبت تراکم بالا (CR=16) و در دور موتور ثابت 2000 دور در دقیقه و بارهای مختلف انجام شده است. همچنین، شبیه سازی علاوه بر متان خالص به عنوان جایگزین گاز طبیعی، برای گاز واقعی مورد استفاده در شهر تهران نیز انجام پذیرفته و نتایج موتور پایه برای هر دو نوع سوخت با یافته های آزمایشگاهی یک نمونه موتور تک سیلندر آزمایشگاهی ارزش گذاری شده اند. مدل صحه گذاری شده برای پیش بینی رفتار عملکردی و آلایندگی موتور هنگام غنی سازی سوخت گاز طبیعی مصرفی با مقادیر متفاوت حجمی هیدروژن به کار رفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش درصد غنی سازی به وسیله هیدروژن، میزان مونواکسیدکربن، دی اکسیدکربن و متان در تمام شرایط کاهش می یابد. همچنین، علی رغم افزایش فشار بیشینه داخل سیلندر با افزایش درصد غنی سازی، میزان فشار متوسط اندیکاتوری کاهش می یابد.

در تحقیق حاضر، برای پیش بینی محدوده خاموشی رقیق، روشی جدید براساس ترکیب شبیه سازی عددی و نتایج تجربی در یک محفظه احتراق حلقوی مقیاس شده، که دو چرخاننده محوری دارد، ارائه شده است که مبتنی بر پارامتر بارگذاری است. برای محاسبه این پارامتر، با استفاده از نرم افزار فلوئنت دو روش ارائه شد که در روش اول فقط بحث انتقال اجزاء مطرح شده و در روش دوم اتمیزاسیون و تبخیر سوخت نیز لحاظ شد تا نتایج دقیق تری حاصل شود. در تحلیل عددی، مدل اغتشاشی مورد استفاده K-e Realizable بوده و روش حل سه بعدی، به صورت سرد (بدون مدلسازی احتراق) و در شرایط پایا انجام شده است. در نهایت، نتایج این دو روش و همچنین، کد مبتنی بر مدل نیمه تجربی با نتایج تجربی مقایسه شد که خطای روش اول و دوم شبیه سازی عددی برای پیش بینی محدوده خاموشی رقیق به ترتیب 1.86 و 11.48 درصد و براساس روش نیمه تجربی 46.73 درصد است.