فهرست مطالب

نشریه سوخت و احتراق
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 7، بهار و تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/07/27
  • تعداد عناوین: 7
|
  • رحیم ابراهیمی، شادی سابجی صفحه 1
    مدل های ترمودینامیکی مبتنی بر فشار سیلندر اندازه گیری شده بر حسب زاویه میل لنگ، برای تحلیل مشخصات احتراق در موتورهای احتراق داخلی استفاده می شوند. وجود خطا در نتایج حاصل از مدل های ترمودینامیکی اجتناب ناپذیر است. بنابراین در این مقاله، یک مدل ترمودینامیکی جدید تحت شرایط کارکرد بدون احتراق برای تعیین دقیق متغیرهایی همچون موقعیت نقطه مرگ بالا، انحراف فشار سیلندر اندازه گیری شده، تغییر شکل حجم سیلندر و حجم مرده توسعه داده شد. با توجه به داده های آزمایشگاهی در انحراف فشار سیلندر اندازه گیری شده و موقعیت نقطه مرگ بالا، نتایج مدل صحه گذاری شدند و تطابق خوبی بین نتایج به دست آمد.
    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، فشار سیلندر، مدل پلی تروپیک، خطای اندازه گیری
  • امید جهانیان، سیدعلی جزایری صفحه 13
    موتورهای اشتعال تراکمی سوخت همگن، ایده ای نوین برای کاهش مصرف سوخت و آلاینده های حاصل از موتور به شمار می روند. گاز طبیعی که از آن به عنوان سوخت پاک یاد می شود، به دلیل قابلیت مناسب برای ایجاد مخلوط همگن با هوا، یکی از سوخت های پرکاربرد برای این گونه موتورهاست. با این حال، ترکیب گاز طبیعی تاثیر زیادی بر فرایند خوداشتعالی مخلوط هوا و سوخت و در نتیجه عملکرد موتور دارد. این مقاله به بررسی تاثیر ترکیبات مختلف گاز طبیعی بر عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن می پردازد. برای انجام این کار از یک مدل ترمودینامیکی تک ناحیه ای با شش ترکیب مختلف گاز طبیعی استفاده شده است. مدل ترمودینامیکی حاضر، شامل سینتیک مفصل احتراق گاز طبیعی به همراه سازوکار زلدویچ توسعه یافته برای تعیین آلاینده اکسیدهای نیتروژن است. برای صحه گذاری مدل از نتایج تجربی موجود در مراجع استفاده شده است تا دقت مورد نظر برای انجام مطالعات مقایسه ای حاصل شود. نتایج نشان داده است که متغیرهای عملکردی موتور مانند کار ناخالص، فشار مؤثر متوسط، آلاینده اکسیدهای نیتروژن و... به ترکیب گاز طبیعی بستگی دارند. زمان شروع احتراق در این موتورها به شدت به مقدار هیدروکربن های سنگین تر موجود در ترکیب گاز طبیعی وابسته است که این امر به نوبه خود سبب تغییر مقدار و محل وقوع بیشینه دما و فشار داخل سیلندر می شود.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن، مدلسازی ترمودینامیکی، ترکیب گاز طبیعی
  • فرهاد فتحیه، علی خصوصی، محمد فرشچی، اکبر غفوریان مرشد صفحه 31
    در این مقاله پاسخ ناپایای شعله نفوذی آرام به نوسانات هارمونیک نسبت جرمی بررسی شده است. مدل ریاضی صفحه شعله برای شعله نفوذی آرام، ناپایا، دوبعدی و متقارن درون کانال در نظر گرفته شده است. جریان زیر صوت، غیرلزج و یکنواخت فرض شده است. معادله جابه جایی- نفوذی برای متغیر جرمی بقایی با شرایط مرزی مناسب حل شده و با فرض سطح نسبت اختلاط استوکیومتری به عنوان سطح شعله مکان هندسی شعله به دست آمده است. با فرض عدم عبور ذرات نسوخته از سطح شعله و ضریب نفوذ جرمی ثابت، می توان نرخ آزادشدن انرژی گرمایی را متناسب با سطح شعله درنظر گرفت. این روش، برای نخستین بار، در کار حاضر در شعله های نفوذی به کار برده شده است. تابع پاسخ شعله نفوذی در قالب نوسانات نرخ آزاد شدن انرژی گرمایی نسبت به نوسانات نسبت جرمی سوخت به دست آمده است. برای هر عدد پکلت، حوزه تواتری به سه ناحیه نفوذی، جابه جایی-نفوذی و جابه جایی تقسیم شده است. نتایج نشان میدهند که با افزایش تواتر به تواترهای ناحیه جابه جایی اندازه تابع پاسخ کاهش می یابد، ولی تاخیر فاز به مقدار ثابتی میل می کند. با افزایش عدد پکلت، اندازه تابع پاسخ در ناحیه تواترهای نفوذی و جابه جایی- نفوذی افزایش می یابد درحالی که در ناحیه جابه جایی تغیر چندانی ندارد.
    کلیدواژگان: شعله نفوذی، نسبت جرمی، ساختار شعله، نرخ آزادشدن انرژی گرمایی، تواتر تحریک
  • بهمن نجفی، محمد خانی صفحه 45
    در این تحقیق، بیودیزل (اتیل استر) از روغن آفتابگردان به روش ترنس استریفیکاسیون تولید شد. خواص بیودیزل متفاوت از سوخت گازوییل است. تاثیر افزودن بیودیزل به سوخت گازوییل بر عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل پاشش مستقیم مجهز به پرخوران (Turbo charger) در حالت تمام بار مورد آزمون قرار گرفت. مشاهده شد که در دور rpm1400 با استفاده از بیودیزل و مخلوط های مختلف آن با گازوییل مصرف سوخت ویژه ترمزی افزایش و توان ترمزی کاهش می یابد. همچنین، انتشار CO، NOx و UHC افزایش یافته ولی انتشار دود کاهش می یابد. در دور rpm2000، نتایج نشان داد که استفاده از بیودیزل و مخلوط های مختلف آن با گازوییل مصرف سوخت ویژه ترمزی و توان ترمزی را افزایش می دهد. در این دور، آلاینده های CO، CO2، UHC و دود کاهش یافته ولی انتشار آلاینده NOx افزایش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: بیودیزل، اتیل استر، متغیرهای عملکردی و آلایندگی
  • مجید سبزپوشانی، حدیثه کریمایی صفحه 57
    در این مقاله، رفتار موج تراک در محیط غیرایده آل مطالعه شده است. شبیه سازی تراک بر اساس معادلات اولر واکنشی یک بعدی و با درنظرگرفتن اثر اصطکاک به صورت عبارت چشمه در معادله بقای تکانه انجام شده است. از مدل سینتیکی یک مرحله ای آرنیوسی برای مدل کردن واکنش شیمیایی استفاده شده است. نتایج حاضر مشخص کردند که درنظرگرفتن اصطکاک در مخلوط با انرژی فعالسازی خیلی کم (برابر 8) باعث کاهش سرعت تراک و افزایش طول ناحیه واکنش تا یک حد مشخص شده است. با این وجود، رفتار پایدار تراک حتی در مقادیر زیاد اصطکاک دیده شده است. همچنین، نتایج حاضر نشان دادند که در انرژی فعالسازی 22، که نزدیک حد پایداری تراک ایده آل است، و در مقادیر کم اصطکاک تراک پایداری خود را حفظ می کند، ولی با زیادشدن اثر اصطکاک تراک ناپایدار شده و رفتار آن نوسانی می شود. با افزیش بیشتر اصطکاک، ابتدا تراک با نواسانات دوگانه ظاهر شده و در نهایت هنگامی که ضریب اصطکاک از یک مقدار بحرانی بیشتر می شود جدایی ناحیه واکنش از موج ضربه ای پیشرو اتفاق می افتد و تراک میرا می شود. درحقیقت، رفتار تراک غیرایده آل توسط رقابت میان نرخ انرژی آزادشده توسط واکنش شیمیایی و نرخ اتلاف تکانه توسط اصطکاک کنترل می شود.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، تراک غیرایده آل، پایداری تراک، اثر اصطکاک
  • بهمن نجفی صفحه 73
    در این تحقیق، با انجام یک سری تغییرات اساسی در سیستم سوخت رسانی موتور دیزل، استفاده از دو سوخت جایگزین بیودیزل و بیوگاز در موتور دیزل دوگانه سوز (موتور دیزل دوگانه سوز بیولوژیک) بررسی شد. سوخت بیودیزل مورد استفاده از روغن پسماند رستوران به روش ترنس استریفیکاسیون تولید و سوخت بیوگاز نیز از طریق تخمیر بی هوازی فضولات دامی تهیه شد. سوخت بیوگاز شامل 70 درصد گاز متان و 30 درصد دی اکسید کربن بود و از نظر تولید انرژی تا 90 درصد جایگزین سوخت گاز طبیعی شد. مابقی 10 درصد انرژی نیز توسط سوخت بیودیزل به عنوان سوخت آتشزا تامین شد که جایگزین سوخت گازوییل شده بود. به منظور مقایسه تاثیر جایگزینی سوخت بیودیزل و بیوگاز به جای گازوییل و گاز طبیعی، ابتدا موتور دیزل پایه (لیستر M8/1) با استفاده از تجهزاتی مانند میکسر، ریگلاتور، فیلتر، شیر -قطع کن سریع و فلومتر به دوگانه سوز تبدیل شد و سپس آزمون های عملکرد و آلایندگی، در بار کامل و در دور ثابت rpm750 برای هر یک از سوخت های فسیلی (گازوییل و گاز طبیعی) و بیولوژیک (بیودیزل و بیوگاز) انجام شد. نتایج تجربی نشان داد که استفاده هم زمان از سوخت های بیولوژیک بیودیزل و بیوگاز در موتور دوگانه سوز امکان پذیر است، ولی موجب افت توان موتور می شود. در این حالت، انتشار آلاینده NOx برخلاف CO، CO2 و UHC کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بیودیزل، بیوگاز، گازوییل، گازطبیعی، موتوردیزل دوگانه سوز
  • سید محمد جوادی، محمد مقیمان صفحه 87
    درخشندگی شعله نقش مهمی بر انتقال حرارت تابشی و افزایش بازده دیگ ها (آب گرم یا بخار) دارد. یکی از روش-های مهم افزایش درخشندگی شعله ها افزایش محتوای دوده در شعله است. در این مقاله، اثر پیش گرم کردن سوخت گاز طبیعی (به عنوان یکی از روش های افزایش تجزیه حرارتی سوخت) بر افزایش شدت درخشندگی شعله و بازده دیگ مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفته است. مطالعات روی یک دیگ 120 کیلوواتی که گاز ورودی به مشعل آن با گرمکن های الکتریکی پیش گرم می شود انجام شده است. برای اندازه گیری تابش شعله از دستگاه پیرانومتر و برای اندازه گیری دما و گازهای احتراقی از دستگاه Testo350XL استفاده شده است. برای انجام مطالعات، سوخت گاز ورودی تا دمای ̊C300 پیش گرم شده است. نتایج نشان می دهد افزایش دمای سوخت ورودی تا دمای حدود ̊C240 تاثیر چشمگیری بر درخشندگی ندارد، اما در دماهای بالای ̊C240، به علت افزایش تجزیه گاز و آزادشدن مولکول های کربن، درخشندگی شعله به شدت افزایش می یابد. نتایج اندازه گیری نشان می دهد با افزایش دمای سوخت ورودی از ̊C240 تا ̊C300 شدت تابش درخشندگی 60 درصد افزایش می یابد که این موجب کاهش 10 درصدی در دمای بیشینه شعله و کاهش 7 درصدی در انتشار آلاینده NO می شود. نتایج به-دست آمده با نتایج دیگر محققان در پیش گرم کردن سوخت توافق مطلوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: پیش گرمایش سوخت، درخشندگی شعله، دمای بیشینه، انتشار اکسید نیتروژن
|
  • R. Ebrahimi, S. Saboji Page 1
    Thermodynamic models based on measured cylinder pressure versus crank angle are used to analyze the combustion characteristics in the internal combustion engine. The results of the thermodynamic models are inevitably error-prone. Therefore, in this paper, a new thermodynamic model under motoring conditions is developed for determination of parameters such as TDC position, offset in measured cylinder pressure, cylinder volume deformation and clearance volume. The model is validated using TDC position and offset in measured cylinder pressure obtained from experimental data. Accordingly, a satisfactory agreement is yielded between the results.
  • O. Jahanian, S. A. Jazayeri Page 13
    Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is a promising idea to reduce fuel consumption and engine emissions. Natural gas، usually referred as clean fuel، is an appropriate choice for HCCI engines due to its suitable capability of making homogenous mixture with air. However، composition of natural gas strongly affects the auto-ignition characteristics of in-cylinder mixture and the performance of the HCCI engine. This paper has focused on the influence of natural gas composition on engine operation in HCCI mode. To this end، six different compositions of natural gas (including pure methane) have been considered to study the engine performance via a thermo-kinetic zero-dimensional model. The simulation code covers the detailed chemical kinetics of natural gas combustion and includes Zeldovich extended mechanism to evaluate NOx emission. Validations have been made using experimental data from other works to ensure the accuracy needed for comparison study. The equivalence ratio and the compression ratio were held constant but the engine speed and mixture initial temperature were changed for comparison study. The results show that the operational parameters of the engine such as gross indicated work، gross mean effective pressure، and NOx are dependent to natural gas composition. SOC is highly dependent to the amount of heavier hydrocarbons existing in the fuel composition، which leads to noticeable changes in the time and value of in-cylinder pressure/temperature peak.
  • F. Fathieh, A. Khosousi, M. Farshchi, A. Ghafourian Page 31
    In this work، the unsteady response of a laminar diffusion flame to harmonic mass fraction oscillations is investigated. Flame-sheet assumption is utilized to model the laminar unsteady two-dimensional co-flow diffusion flame. The flow is assumed to be subsonic، inviscid، and uniform. The convection-diffusion equation for conserved scalar with appropriate boundary conditions is solved. Considering the stoichiometric mass fraction surface to be the flame surface، it is possible to obtain the flame zone. Assuming that unburnt species cannot pass across the flame surface and that the diffusion coefficient is constant، heat release rate can be related to the flame area. To best of our knowledge، this is the first time this approach has been applied to a diffusion flame to calculate heat release rate. Flame response function is acquired as oscillations of heat release rate to fluctuations of fuel mass fraction. At each Peclet number، frequency domain is divided into three regions، namely diffusion-dominated region، convection-diffusion region، and convection-dominated region. Our results indicate that the magnitude of response function decreases as excitation frequency increases، while phase difference approaches a constant value. Also، as Peclet number increases، the amplitude of oscillations in heat release rate increases in diffusion-dominated and convection-diffusion regions، but it does not change significantly in convection-dominated region.
  • B. Najafi, M. Khani Page 45
    In this study، the biodiesel (ethyl ester) from sunflower oil was prepared by a transesterification method. Biodiesel has properties different from those of diesel fuel. The effects of biodiesel addition to diesel fuel were examined on the performance and emissions of a DI diesel engine equipped with turbocharger at full engine load. Increase in brake specific fuel consumption (BSFC) and decrease in brake power for biodiesel and its blends were observed compared with diesel fuel at 1400 rpm. Also، CO، NOx and UHC were increased while smoke was decreased. At 2000 rpm، the results indicated that engine fueled with biodiesel and its blends increased the brake power and BSFC. Also، CO، CO2، UHC and smoke emission were reduced، while NOx emission was increased.
  • M. Sabzpooshani, Karimaei Page 57
    In this paper، behavior of the non-ideal detonation wave is studied. Simulation of detonation is performed based on the one-dimensional Euler equations، taking into consideration the friction effects by additional momentum source term in the momentum conservation equation. One-step Arrhenius reaction model is utilized for modeling of the chemical reactions. The yielded results indicated that in the very low activation energy (equal to 8)، considering the friction caused a reduction in detonation velocity and an extension in length of the reaction zone up to a specific value. Nevertheless، stable behavior of detonation wave is observed even at higher values of friction factor. The results also show that in the activation energy of 22 (which is close to stability limit in the ideal detonation) and with low values of the friction factor، detonation wave retains its stability; but with increasing the friction factor، detonation wave leads to unstable and pulsating detonation. For higher values of the friction factor، at first، double oscillation detonation is appeared and finally، when friction factor exceeds the critical value، separation of the reaction zone and precursor shock wave occurs and then the detonation will be attenuated. Indeed، the behavior of detonation waves is controlled by the competition between the rate of energy release from chemical reaction and the rate of momentum dissipation by friction effect.
  • B. Najafi Page 73
    In this study، the diesel engine fuel system was modified and the use of alternative fuels، i. e. biodiesel and biogas، was investigated in biological dual-fuel diesel engines. Biodiesel fuel from waste cooking oil was produced by transesterification method and biogas fuel was produced through anaerobic fermentation of livestock waste. Biogas comprised primarily methane (70%) and carbon dioxide (30%). In the present study، 90% of the diesel was replaced by biogas، while the remaining 10% was used as a pilot fuel. Using equipment such as mixer، regulator، filter، valve and flow meter، the basic diesel engine (Lister M8/1) was converted into dual-fuel diesel engine. Afterwards، the engine performance and emission tests at full load and at fixed speed of 750 rpm were investigated for fossil fuels (diesel and natural gas) and biofuel (biodiesel and biogas). The experimental results indicated that the simultaneous use of biofuels (biodiesel and biogas) in dual-fuel engines is possible، though it is accomponied by the loss of engine power. In these conditions، the NOx emission decreased، unlike the enhanced emission of CO، CO2 and UHC.
  • S. M. Javadi, M. Moghiman Page 87
    In gas-fired furnaces، the flame radiation enhancement significantly improves the radiative heat transfer، which in turn reduces flame temperature and NO emission. In this paper، the effect of inlet natural gas preheating on the flame luminosity and overall efficiency in a 120KW boiler are investigated experimentally. Flame radiation is measured by use of laboratory pyranometer with photovoltaic sensor. A Testo350XL gas analyzer is also used for measuring the temperature and combustion species. The experimental measurements show that the effect of increasing inlet gas temperature on flame luminosity is increased abruptly for temperatures over 240C. This luminosity increase has considerable effects on flame temperature and NO emission reduction and enhances the boiler efficiency. The results also show that increasing the inlet gas temperature from 240C up to 300◦C increases the flame luminous radiation by 60%. The obtained results are in desirable accordance with finding of other studies regarding fuel preheating.