۲۲۷۲۱پ
per
بررسی آلاینده ها و پارامترهای عملکردی و تحلیل ترمودینامیکی موتور با واکنش پذیری کنترل شده (RCCI) با سوخت گاز سنتزی
Investigation of pollutants characteristics and performance parameters and thermodynamic analysis of a RCCI engine using syngas
/نوید کوششی
: فنی مهندسی مکانیک
، ۱۳۹۸
، افشاری
۱۲۱ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی
۱۳۹۸/۱۱/۲۰
تبریز
یکی از تازه‌ترین روشهایی که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه دانشمندان در حوزه موتورهای احتراق داخلی قرار گرفته است، روشهای احتراق در دماهای پایین است .در این بین نقش موتورهای اشتعال تراکمی کنترل واکنشی بسیار قابل توجه است .در این رساله تلاش شده است تا با استفاده از نرم افزار کانورج تاثیر ترکیبات مختلف گازهای سنتزی تولید شده توسط روشهای متنوع گازسازی به همراه دیزل، بر عملکرد موتور و آلاینده‌ها، در یک انرژی ثابت ورودی، مورد بررسی قرار گیرد چرا که گاز سنتزی می‌تواند گزینه مناسبی در موتورهای اشتعال تراکمی کنترل واکنشی باشد .برای رسیدن به این مقصود، از ۱۱ نوع گازهای سنتزی) ترکیب هیدروژن و مونوکسید کربن، متان، اتان، اتن و (... برای مقایسه با گاز سنتزی شبیه‌سازی شده مرکب از هیدروژن و مونوکسیدکربن خالص، استفاده شده است .روشهای تولید گازهای سنتزی در این رساله عبارتند از ریفورمینگ بخار متان، ریفورمینگ اتوترمال متان، اکسیداسیون جزئی متان و همچنین گازسازی زیست توده که همگی این روشها توسط دو نرم افزار Chemkin و EES مدلسازی و صحه گذاری شده اند .نتایج این تحقیق انعطاف پذیری موتور در استفاده از سوختهای سنتزی متنوع را اثبات می‌کند .همچنین می‌توان با تعریف دو پارامتر آلفا و بتا که به ترتیب عبارتند از نسبت جرم هیدروژن به جرم گاز سنتزی و نیز نسبت ارزش حرارتی هیدروژن به ارزش حرارتی کل گاز سنتزی، رفتار موتور را در استفاده از گازهای سنتزی گوناگون، پیش‌بینی کرد .نتایج حاکی از آن است که در شرایط ورودی ثابت هوا و سوخت، بهترین نوع گاز سنتزی، گاز دارای آلفای مابین ۰۳/۰ و ۰۵/۰ می‌باشد .میزان آلفای بالاتر از ۰۵/۰ باعث افزایش بازده حجمی و میزان اکسیژن شده که در ادامه افزایش اکسیدهای نیتروژن را در پی خواهد داشت .میزان آلفای کمتر از ۰۳/۰ نیز کاهش بسیار شدید تاثیر هیدروژن و در پی آن، احتراق طولانی‌تر و دماهای بیشینه پایینتر را نتیجه می‌دهد .همچنین افت بیش از حد بازده حجمی در ازای کاهش اکسیدهای نیتروژن، افزایش شدید دوده را در پی خواهد داشت .بهترین نوع گاز سنتزی برای استفاده در موتور کنترل واکنشی می‌بایست علاوه بر میزان آلفای مشخص شده، دارای بتای بالاتر از ۶/۰ باشد .بر همین اساس، بهترین سوخت، گاز سنتزی تولید شده توسط ریفورمینگ اتوترمال متان بوده که استفاده از آن در نسبتهای جایگزینی ۲۰ الی ۶۰ درصد با دیزل، به کاهش همزمان ۲۳/۴۸ و ۹ درصدی اکسیدهای نیتروژن و دوده می‌انجامد .از دیدگاه اگزرژی کاهش آلفا، افزایش دمای احتراق، افزایش کار اندیکاتوری و نیز افزایش تخریب اگزرژی را نتیجه خواهد داد .اگرچه کارایی موتور به عنوان یک ماشین گرمایی، از روی بازده انرژی و اگزرژی آن مشخص می‌شود، لیکن امروزه در بحث صنعت، اولویت با کاهش آلاینده‌ها در عین ثابت نگه داشتن توان خروجی موتور می‌باشد
Recently, low-temperature combustion (LTC) methods have become very popular in the field of combustion and IC engines. Reactivity controlled compression ignition (RCCI) is a novel combustion concept with its own advantages. The role of these engines in rectifying disadvantages of other LTC methods is inevitable. The work presented in this dissertation studies the influence of using various types of syngas on combustion and emission characteristics of syngas/diesel RCCI engine at constant inlet energy using CONVERGE CFD because of advantages of syngas. For this purpose, eleven types of syngas with different compositions produced through various processes have been chosen for comparison with the simulated syngas (mixture of hydrogen and carbon monoxide). These processes include steam methane reforming, partial oxidation of methane, auto-thermal reforming of methane and biomass gasification which are all modeled and validated with Chemkin and EES software. Results showed the possibility of using various forms of syngases as low reactivity fuel. It is also possible to predict the results of RCCI engine in the use of various syngases by defining the two parameters alpha and beta which are ratio of hydrogen mass to syngas mass and ratio of hydrogens heating value to the whole syngas heating value respectively. Results indicated that the most appropriate syngas has an alpha between 0.03 and 0.05. More than this range causes the volumetric efficiency and amount of oxygen to be increased which lead the increase of NOx. The alpha less than 0.03 means the very low effect of hydrogen in syngas which results in longer combustion duration and lower maximum temperatures. It also leads the reduction of volumetric efficiency and less NOx in expense of more Soot. This range of alpha should also satisfy the beta more than 0.6. Accordingly, the best syngas among these types is the one produced through autothermal reforming of methane which causes the NOx and soot amounts by 48.23 and 9 percent respectively at 20 to 60 percent of substitution with diesel. At the point of exergy view, higher alpha causes the increase of combustion temperature, indicated work and exergy destruction. Although efficiency of an internal combustion engine like other heating engines can be determined through its energy and exergy efficiencies, nowadays the priority is to lessen the pollutants while maintaining the power
Investigation of pollutants characteristics and performance parameters and thermodynamic analysis of a RCCI engine using syngas
کوششی، نوید
Kousheshi, Navid
یاری، مرتضی، استادراهنما
صابری مهر، علی، استادمشاور
پیکانی، امین، استادمشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
