سوخت و احتراق
سال:1396 | دوره:10 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

در تحقیق حاضر، هدف تولید بیودیزل از روغن ضایعات ماهی و متانول و استفاده از ترکیب همزن و ریز موج به عنوان تکنیکی برای سرعت بخشیدن به این امر می باشد. در انجام این تحقیق از سامانه ریز موج استفاده شد که شامل منبع ریزموج، همزن، لوله مارپیچی و دکانتور می باشد. به کمک این سامانه اثر عوامل نسبت مولی الکل به روغن (4 به 1، 6 به 1 و 8 به 1)، غلظت کاتالیزور (0.5، 1 و 1.5 درصد وزنی روغن)، زمان همزنی (5، 15 و 25 دقیقه) و زمان مایکروویو (0.5، 1.5 و 2.5 دقیقه) بر روی درصد تبدیل اسیدهای چرب به متیل استر بررسی شد. برای تجزیه و تحلیل نتایج از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح باکس بنکن (Box Behnken) در نرم افزار Deisign Exeprt استفاده شد. پس از تحلیل داده ها و بهینه سازی واکنش تولید بیودیزل مشخص شد که بیشترین درصد تبدیل بیودیزل (92.62) در غلظت کاتالیزور 1.13 درصد، زمان واکنش 24.61 دقیقه، نسبت مولی الکل به روغن 5.91 و زمان مایکروویو 0.5 دقیقه به دست آمد. مدل رگرسیونی بین متغیرهای مستقل و متغیر وابسته (درصد تبدیل) به صورت معادله درجه دوم با ضریب تبیین R2=0.9953 به دست آمد.

در این پژوهش، تاثیر بار و سرعت موتور و همچنین نسبت EGR و نسبت سوخت بیودیزل بر متغیرهای عملکردی و آلاینده های یک موتور دیزل تک سیلندر چهار زمانه بررسی شد. همچنین، با استفاده از روش بهینه سازی سطح پاسخ (RSM)، عوامل در نظر گرفته شده، بهینه سازی شد. با استفاده از سامانه EGR، آلاینده NOX کاهش یافت، به گونه ای که بالاترین مقدار کاهش آلاینده NOX برابر با 63.7 درصد و برای سوخت B10 و نسبت 30 درصد EGR بوده است. استفاده همزمان از سامانه EGR و سوخت بیودیزل موجب کاهش آلاینده CO به ترتیب برابر با 4.04، 12 و 1.73 درصد برای دورهای موتور 1800، 2100 و 2400 دور بر دقیقه گردید. بالاترین میزان کاهش آلاینده UHC برابر با 54.05 درصد بوده است و بدین ترتیب افزایش، از این رو آلاینده به دلیل استفاده از سامانه EGR تا حدود زیادی کنترل شد. نقطه بهینه شده توسط روش بهینه سازی RSM بدین صورت بود که اگر موتور در بار 45.3 درصد، دور موتور 2080 rpm کار کند، برای داشتن حداکثر کارایی و حداقل آلایندگی باید نسبت 14.97 EGR درصد و مقدار بیودیزل مخلوط شده با سوخت دیزل برابر با 5.43 درصد باشد.

هدف اصلی مقاله حاضر، پیش بینی آلاینده CO در یک محفظه احتراق توربین گاز زمینی 25 مگاواتی است. محفظه احتراق این توربین گاز، متشکل از 18 مشعل EV نسل دوم می باشد. برای نیل به هدف فوق، در مقاله حاضر، از مدل دو معادله k-e برای مدل سازی میدان جریان آشفته استفاده شده است. همچنین میدان احتراقی آشفته با استفاده از مدل احتراقی نرخ محدود اضمحلال ادی به کمک یک واکنش کلی دومرحله ای شبیه سازی شده است. با توجه به تحقیقات اولیه، واکنش شیمیایی کلی دومرحله ای توانایی پیش بینی آلاینده CO را ندارد. برای رفع این نقص، در مطالعه حاضر، واکنش شیمیایی به گونه ای بهینه شده است تا بتواند آلاینده CO را در محفظه احتراق به خوبی پیش بینی کند. بهینه سازی های مذکور بر روی توان ترم دما در نرخ واکنش ها انجام شده است. نتایج این بهینه سازی ها نشان می دهد که مکانیزم بهینه سازی شده می تواند آلاینده CO را با دقت مناسب در شرایط کاری مختلف توربین گاز مزبور پیش بینی نماید. بررسی های حاضر نشان می دهد که تغییرات ایجادشده در واکنش دومرحله ای تاثیری در محل پایداری و شکل شعله در داخل محفظه ندارد و تنها اثر این مکانیزم تصحیح پیش بینی آلاینده CO است.

در این پژوهش، فرایند جذب ترکیب 4 و 6-دی متیل دی بنزو تیوفن از سوخت مدل (نرمال هگزان- 4 و 6-دی متیل دی بنزو تیوفن)، توسط جاذب های Al2O3 و Ni/Al2O3 مورد مطالعه قرار گرفت. بهترین آلومینای تجاری از بین 4 نوع آلومینای تهیه شده از شرکت های داخلی، توسط آزمایش جذب، انتخاب شد. برای افزایش ظرفیت جذب، درصدهای مختلف فلز نیکل روی سطح آلومینا با روش تلقیح مرطوب بارگذاری شد و تاثیر آن بر میزان جذب مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های جذب سطحی در فرایند ناپیوسته و به مدت 24 ساعت مورد مطالعه قرار گرفت و میزان جذب توسط دستگاه طیف سنج نور مرئی- فرابنفش اندازه گیری شد، نمونه های سنتز شده، توسط روش های تحلیل طیف سنجی فلوئورسانس پرتو ایکس، پراش پرتو ایکس و تخلخل سنجی جذب و واجذب نیتروژن، مشخصه یابی و تحلیل شدند. نتایج نشان داد بیشترین میزان جذب 4 و 6-دی متیل دی بنزو تیوفن از سوخت مدل با بارگذاری 0.15 گرم نیکل بر روی هر گرم آلومینا (0.15 gr Ni/gr Al2O3)، به دست می آید. در نهایت، داده های تعادلی جذب سطحی، با هم دماهای جذب لانگمویر، فروندلیچ و دوبینین- رادشکویچ برازش شدند و طبق نتایج، مدل لانگمویر بیشترین تطابق را با داده های تعادلی از خود نشان داد و بر اساس آن ماکزیمم ظرفیت جذب برای جاذب های Al2O3 و 0.15 Ni/Al2O3 به ترتیب 1.253 و 15.97 میلی گرم بر گرم به دست آمد.

احتراق اشتعال تراکمی شارژ همگن، به دلیل بازده حرارتی بالا و آلایندگی کم، به عنوان نسل جدید موتورهای احتراق داخلی مورد توجه قرار گرفته است. کنترل این نوع احتراق دشوار است، زیرا این امر توسط سینتیک شیمیایی مخلوط هوا و سوخت صورت می گیرد. در این مطالعه، یک مخلوط همگن از گاز طبیعی و هوا در یک موتور اشتعال تراکمی برای کاهش انتشار اکسیدهای نیتروژن و بهبود بهره وری حرارتی استفاده و برای کنترل زمان اشتعال و احتراق، مقدار کمی دی متیل اتر با گاز طبیعی مخلوط شد. یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی همراه با سینتیک شیمیایی برای بررسی اثر دما، فشار، نسبت هم ارزی بر احتراق و آلایندگی موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان دادند با استفاده از این مخلوط می توان موتور را در یک محدوده بار گسترده راه اندازی کرد و با افزودن مقدار محدودی دی متیل اتر بازده حرارتی را افزایش داد. از نتایج مهم دیگر این مطالعه می توان به بهبود زمان شروع احتراق، افزایش بیشینه فشار و کاهش چشمگیر انتشار اکسیدهای نیتروژن در اثر افزودن دی متیل اتر اشاره کرد.

در این پژوهش روشی به نام تولید فلیملت از منیفولد (FGM) معرفی شده است که ترکیبی از دو روش کاهش سینتیک، یعنی روش فلیملت و روش منیفولد است. در این روش، شعله چند بعدی بصورت مجموعه ای از شعله های یک بعدی در نظر گرفته شده است (روش فلیملت) و ساختار شعله توسط تعداد محدودی متغیر کنترلی تعیین می گردد (روش منیفولد). متغیرهای ترموشیمیایی در یک بانک داده ذخیره شده و در شبیه سازی شعله استفاده می شوند. در طول شبیه سازی، معادله متغیرهای پیشرو نیز حل می شود. در این مطالعه، به منظور دقت سنجی این روش، از یک مشعل یک بعدی شعله پایدار استفاده شده و نتایج حاصل دو شبیه سازی جریان واکنشی با روش های سینتیک جزئی و روش حاضر مقایسه شده است. در مرحله بعد روش FGM برای شبیه سازی شعله مدفون در محیط متخلخل بکار گرفته شده و نتایج بدست آمده از شبیه سازی، که شامل نمودارهای دمای دو فاز گاز و جامد است، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. این تحقیق نشان می دهد که استفاده از روش FGM در مقایسه با روش سینتیک جزئی تا چه اندازه دارای دقت بوده و زمان انجام شبیه سازی احتراق را تا چندین برابر می تواند کاهش می دهد.

امروزه تمایل به تحقیق در زمینه سوخت های زیستی بر پایه الکل افزایش یافته است. روغن الکل، الکل با زنجیره طولانی بوده که محصول جانبی فرایند تولید بیواتانول به شمار می رود. در این تحقیق، به بررسی اثر درصد روغن الکل (%0، %5، %10، %15 و %20)، بار (%0، %25، %50، %75 و %100) و سرعت موتور (2300، 2000، 1700، 1400 و2600 rpm ) بر عملکرد و آلاینده های موتور دیزل به کمک روش سطح پاسخ (RSM) و طرح آزمایش مرکب مرکزی (CCD) پرداخته شد. بهینه سازی چند هدفه به منظور بیشینه کردن توان، گشتاور موتور و کمینه کردن مصرف سوخت ویژه و آلاینده ها شامل CO، CO2، UHC،NOX  انجام شد. ترکیب بهینه حاصل از نرم افزار برای میزان روغن الکل، سرعت و بار موتور به ترتیب 11.57%، 2264 rpm و 40% به دست آمد و مقادیر گشتاور، توان و مصرف سوخت ویژه برای این ترکیب بهینه به ترتیب10.9 N.m ، 1.9 Kw و 354.5 Kg/Kw.hr حاصل شد. آلاینده های NOx و UHC در این نقطه به ترتیب 87.7 و 54.5 ppm و همچنین آلاینده های CO2 و CO به ترتیب برابر 2.34 و 0.19 درصدحجمی به دست آمدند. نتایج نشان داد، با افزایش میزان نسبت روغن الکل، توان و گشتاور موتور در دورهای مختلف موتور افزایش یافته در حالی که میزان NOX و UHC کاهش می یابد.