فهرست مطالب

نشریه سوخت و احتراق
پیاپی 1 (شهریور 1387)

  • تاریخ انتشار: 1387/06/06
  • تعداد عناوین: 8
|
  • بابک کشیر، صادق تابع جماعت، امیر مردانی صفحه 1
    در پژوهش حاضر به مطالعه ی شعله نفوذی پروپان و گاز طبیعی به همراه اکسیژن در محدوده ی جریان آرام و در دو مرحله پرداخته شده است. در مرحله اول اثر رقیق سازی اکسیدکننده اکسیژن با گازهای نیتروژن و دی اکسیدکربن مورد بررسی قرار گرفته است. در این قسمت پایداری و تغییر شکل شعله در برابر فرایند رقیق سازی محور مطالعه قرار گرفته است. در مرحله دوم پیش گرم اکسیژن تا K 480 و رقیق سازی همزمان آن با گازهای نیتروژن یا دی اکسیدکربن مورد پژوهش قرار گرفته و نتایج با حالت بدون پیش گرم مقایسه شده است. پیش گرم سبب پایداری بیشتر شعله در برابر فرایند رقیق سازی می شود و به علت بالا رفتن دمای محصولات احتراق در پیش گرم، این شعله ها نسبت به حالت بدون پیش گرم درخشندگی بیشتری دارند.
    کلیدواژگان: مطالعه ی تجربی، شعله نفوذی، پروپان، گاز طبیعی، اکسیژن، رقیق سازی، پیش گرم
  • محسن دوازده امامی، سعید خردمند، مسعود حکیم داوود صفحه 19
    در کار حاضر شبیه سازی اسپری سرد دیزل و مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل با استفاده از نرم افزار اپن فوم (OpenFoam) انجام و رفتار دو سوخت مطالعه و مقایسه شده است. این اسپری به داخل یک محفظه-ی حجم ثابت که درون آن با هوای در ابتدا ساکن و پر فشار پر شده، تزریق می شود. برای مدلسازی از یک روش اویلری-لاگرانژی به همراه شکل اصلاح شده معادلات استفاده شده است. شبیه سازی اسپری در کار حاضر شامل مدلهای مختلف: اتمیزه شدن، شکست (متلاشی شدن) قطرات، نیروی پسا و نیروی ثقل است. به منظور تعیین دقت شبیه سازی، ابتدا چهار اسپری شبیه سازی شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی و عددی موجود مقایسه شده است. سپس مقایسه ی دو اسپری سرد دیزل و مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل مورد توجه قرار گرفته است. خواص مورد نیاز برای انجام شبیه سازی سرد اسپری های فوق به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. کشش سطحی با استفاده از یک سلول کشش سطحی و ویسکوزیته با استفاده از یک ویسکامتر سی بولت (ASTM D445) اندازه گیری شده اند. شبیه سازی ها برای دو سوخت در دو فشار محفظه ی 10 و50 بار انجام شده است. عمق نفوذ نوک اسپری، شکل اسپری، SMD و توزیع اندازه ی قطرات دو اسپری گزارش و مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که SMD مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل کوچکتر از دیزل خالص است، که مزیتی برای این امولسیون است. نتایج همچنین نشان داده که علی رغم وجود تفاوت زیاد در خواص دو سوخت، ساختار کلی دو اسپری تا حدود زیادی مشابه بوده و می توان مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل را در موتور دیزل بدون نیاز به تغییر در انژکتور به کار گرفت.
    کلیدواژگان: شبیه سازی اسپری سرد، سوخت دیزل، مخلوط دیزل، ایزوپروپیل الکل، شکست قطرات
  • مصطفی کیانی ده کیانی، برات قبادیان، هادی رحیمی، غلامحسن نجفی صفحه 33
    افزایش آلودگی های زیست محیطی ناشی از به کارگیری سوخت های فسیلی باعث ترغیب پژوهشگران به تحقیق پیرامون سوخت های تجدیدپذیر و پاک شده است. یکی از مهم ترین این سوخت ها بیواتانول است که در مخلوط با بنزین سوخت مناسبی را تشکیل می دهد. به مخلوط بنزین و بیواتانول در نسبت های پایین گازول گفته می شود. در مقاله حاضر تاثیر گازول که سوختی است پاک بر آلاینده های خروجی اگزوز از قبیل منو اکسید کربن (CO)، دی اکسید کربن(CO2)، هیدروکربن های نسوخته (HC) و اکسیدهای نیتروژنNOx)) در بارهای 25، 50، 75 و 100 درصد بار موتور و سرعت های 2000 و 4000 دور در دقیقه در یک موتور چهار سیلندر اشتعال جرقه ای بررسی شده است. بیواتانول با درصدهای حجمی مختلف (E0، E5، E10، E15 و E20) به بنزین اضافه شد و با استفاده از دستگاه آنالیز دود، آلاینده های اگزوز اندازه گیری شد. نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش درصد بیواتانول در سوخت های ترکیبی، مقدار آلاینده های COو HC کاهش و مقدار CO2 افزایش یافت. هم چنین مقدار NOX در بارهای 25، 50 و 75 درصد کاهش و در بار کامل (100 درصد) افزایش یافت.
    کلیدواژگان: ترکیبات بیواتانول، بنزین، گازول، آلاینده های اگزوز، موتور اشتعال جرقه ای
  • رحیم ابراهیمی صفحه 41
    راندمان بالای گرمایی همراه با تولید پایین اکسیدهای نیتروژن ، موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن را در زمره ی ایده های اصلی موتورهای آینده قرار داده است. کنترل زمان خود اشتعالی در موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن مشکل اصلی تجاری شدن آن است. بر این اساس، الگوی هو و کک، الگوی شل و الگوی انتگرال کوبش برای پیش بینی شروع خود اشتعالی برای استفاده در سیستم کنترل موتور پیشنهاد و با هم مقایسه شدند. در الگوی انتگرال کوبش دو رابطه ی جدید برای پیش بینی شروع مرحله ی اول و دوم احتراق پیشنهاد شد. مقایسه ی اختلاف میانگین مقادیر به دست آمده از الگوهای نظری با مقادیر آزمایشگاهی و زمان محاسبه آنها نشان می دهد که الگوی انتگرال کوبش بهترین تطبیق و کم ترین زمان محاسبه را در پیش بینی شروع مرحله ی اول و دوم احتراق دارد.
    کلیدواژگان: موتور، شروع احتراق، الگوی انتگرال کوبش، الگوی هو و کک، الگوی شل
  • علی زنوزی، برات قبادیان، تیمور توکلی هشجین، مهدی فیض الله نژاد، حسین باقر پور صفحه 53

    امروزه بیودیزل به عنوان جایگزین سوخت دیزل شناخته شده است. این سوخت به طور عمده از انواع روغن های گیاهی تولید می شود. از آنجایی که قیمت بیودیزل تولید شده از روغن های گیاهی خوراکی بسیار بالاست لذا روغن های پسماند و غیرخوراکی به عنوان پتانسیلی با هزینه ی پایین برای تولید بیودیزل ترجیح داده می شوند. از این رو در این تحقیق ابتدا بیودیزل از روغن پسماند حاصل از رستوران و با استفاده از روش ترانس استریفیکاسیون تولید شد. سپس خصوصیات مهم سوخت تولید شده با استاندارد ASTM D-6751 مطابقت داده شد. پس از اطمینان از استاندارد بودن سوخت بیودیزل تولید شده، تغییر عملکرد موتور شش سیلندر پرکینز در حالت تمام بار با استفاده از ترکیبات سوخت بیودیزل و دیزل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که با اضافه کردن بیودیزل به سوخت دیزل، به دلیل احتراق کامل، میزان توان و گشتاور موتور افزایش می یابد. با توجه به ارزش گرمایی پایین بیودیزل، مقدار مصرف سوخت ویژه نیز اندکی افزایش پیدا می کند. مشاهدات کیفی نشان داد که میزان بو و دود خروجی کاهش می یابد و تغییر بو در نسبت های بالاتر بیودیزل کاملا آشکار است. در مجموع نتیجه گیری شد که با افزایش 25 درصد بیودیزل حاصل از روغن پسماند به سوخت دیزل، عملکرد موتور بدون هیچ گونه تغییر و اصلاحی در اجزای آن بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: بیودیزل، روغن پسماند، عملکرد موتور اشتعال تراکمی، ترکیبات سوختی
  • مسعود قدیمی، علیرضا رمضانی صفحه 61
    در پژوهش حاضر، ناپایداری احتراق فرکانس پایین در موتورهای سوخت مایع مدلسازی شده و نرم افزاری برای تحلیل و پیش بینی این پدیده ایجاد شده است. برای تعیین معادله مشخصه ی حاکم، تداخل بین نوسانات جریان در انژکتور به عنوان نماینده سیستم تغذیه و نوسانات فشار ناشی از احتراق در محفظه، مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی دینامیک احتراق با استفاده از مدل تاخیر زمانی انجام شده است. برای افزایش دقت و تشابه مدل با واقعیت دینامیک احتراق، مدل تاخیر زمانی دوگانه یا تبخیر همراه با اختلاط استفاده شده است. با استفاده از مدل ارائه شده، ناپایداری فرکانس پایین در موتورهای مایع-گاز و مایع- مایع بررسی و مرزهای پایداری و فرکانس های مربوط به آن در حالت های مختلف بررسی شده است. نشان داده شده که افزایش افت فشار انژکتورها و افزایش زمان اقامت گاز در محفظه اثرات پایدارکنندگی دارند. کاهش زمان اختلاط در موتورهای مایع-گاز اثر پایدارکنندگی دارد، اما در موتورهای مایع- مایع می تواند روندهای متفاوتی را به دنبال داشته باشد. همچنین احتمال وقوع ناپایداری فرکانس پایین فقط در بازه های فرکانسی خاصی که گسسته است، وجود دارد. نتایج به دست آمده، تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی و نظری موجود داشته و دینامیک ناپایداری احتراق فرکانس پایین را به خوبی پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: موتور سوخت مایع، ناپایداری احتراق، فرکانس پایین، تاخیر زمانی
  • مهدی واعظی، محمد پسندیده فرد، محمد مقیمان صفحه 1
    مقاله حاضر به ارائه یک مدل عددی بر پایه تعادل ترموشیمیایی پرداخته و با بهره گیری از آن، عملکرد یک رآکتور گازی سازی پایین-سو را پیش بینی کرده است. داده های عددی حاصل، در مقایسه با نتایج تجربی، از دقت قابل قبولی برخوردارند. در جریان شبیه سازی فرایند گازی سازی به کمک مدل عددی تولید شده، زیست توده های متنوعی مورد ارزیابی قرار گرفتند که در میان آن ها، پسماندهای جنگلی به عنوان انرژی زاترین زیست توده برگزیده شدند و مطالعات مربوط به سنجش عملکرد رآکتور، بر روی آن ها انجام گرفت. در جریان مطالعات، تاثیر شرایط عملیاتی شامل محتوای رطوبت، نسبت بخار به سوخت، نسبت هوا به سوخت و دمای هوای ورودی بر مشخصه های گازی سازی مورد سنجش قرار گرفت. مشخصه های گازی سازی مورد اشاره عبارت بودند از: دمای گازی سازی، ترکیب مولفه های گاز سنتزی و ارزش گرمایی گاز سنتزی. در این میان آشکار شد که تغییر دمای هوای ورودی، یگانه روش افزایش همزمان ارزش گرمایی گاز سنتزی و راندمان گازی سازی است. از سوی دیگر مشخص شد که نسبت بخار به سوخت، نقشی کلیدی در کنترل دمای گازی-سازی و تنظیم نسبت هیدروژن به مونواکسیدکربن بر عهده دارد. مدل عددی تولید شده را می توان به عنوان ابزاری برای طراحی شرایط اولیه و عملیاتی رآکتورهای گازی سازی، هم چنین به منظور بهینه سازی عملکرد آن ها به کار گرفت.
    کلیدواژگان: گازی سازی، تعادل ترموشیمیایی، مدلسازی عددی، انرژی های تجدیدپذیر، زیست توده ها
  • صمد جعفرمدار، مجتبی خانبابازاده صفحه 9
    در مقاله حاضر یک مطالعه عددی به منظور بررسی اثر شکل تاج پیستون بر روری فرایند احتراق و آلایندگی موتور دیزلی پاشش مستقیم ارائه شده است. پارامترهای مختلف فرایند احتراق، آلایندگی و میدان جریان داخل سیلندر از جمله تغییرات فشار، دمای متوسط، میدان سرعت، نرخ گرمای آزاد شده، آلایندگی و نحوه شکل گیری احتراق داخل سیلندر در سه حالت مختلف شکل تاج پیستون مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت که شکل تاج پیستون اثرات قابل توجهی بر روری فرایند احتراق و آلایندگی دارد. با مقایسه نتایج می توان نتیجه گیری کرد که مخفظه احتراق امگا شکل(reentrant combustion chamber) با ارتفاع برامدگی زیاد به دلیل تشدید حرکات چرخشی (swirl and tumble flow) و احتراق دماپائین نسبت به دیگر حالت ها مقدار آلایندهایSoot و NOx کمتری دارد. هم چنین نشان داده شده است که عمق محفظه احتراق یکی از پارامترهای موثر در کنترل آلاینده هاست. نتایج به دست آمده از این مدل برای حالت استوانه ای با نتایج تجربی مقایسه شده و توافق خوبی را نشان می-دهد. در حالت کلی می توان گفت که تاج پیستون امگاشکل بهترین انتخاب برای موتورهای دیزلی پاشش مستقیم می باشد ولی باید با مشخصات سیستم پاشش سوخت نیز مطابقت داشته باشد.
    کلیدواژگان: هندسه محفظه، مدلسازی، آلاینده، فرایند احتراق، چرخش افقی، چرخش عمودی
|
  • B. Kashir, S. Tabejamaat, A. Mardani Page 1
    In the present study, propane/ oxygen and city gas/ oxygen diffusion flames within a laminar regime have been investigated in two parts. First, the effect of oxygen dilution with nitrogen and carbon dioxide gases has been investigated. In this section, stability and flame structure variations against the dilution process are studied. In the second part, oxidant stream preheating up to 480 K, and contemporaneous diluting with nitrogen or carbon dioxide are investigated and the results are compared against non-preheating tests. Preheating causes more flame stability in comparison to the dilution process. Because of the temperature rise in the combustion of such products during preheating, these flames are more luminous in comparison with normal temperature flames.
  • M.D. Emami, S. Kheradmand, M. Hakimdavood Page 19
    In the present work, numerical simulations of the pure diesel and diesel-isopropyl alcohol cold sprays are performed using OpenFoam software. These sprays are formed through injecting liquid fuel into an initially quiescent air in a constant volume high pressure chamber. The hybrid, Eulerian-Lagrangian formulation, along with a compressible version of k-ε model, is used. The numerical simulation consists of various sub- models for atomization, droplets breakup, drag and gravitational forces. The ability of the OpenFOAM software to predict spray tip penetration is validated against four cases by comparing the predictions against the available experimental data. In order to complete the input data for the simulations, physical properties of DIPA and Diesel (needed for cold spray simulation) are measured experimentally. Simulations are done in two chamber pressures (10 bar and 50 bar). Spray tip penetration, SMD, droplet size distribution and spray structure for DIPA and Diesel are presented and compared. The results show that the SMD of DIPA20 is smaller than that of pure Diesel. They also indicate that the spray tip penetrations for the two fuels are nearly the same regardless of the properties of the two fuels. It is concluded that DIPA20 could be used in traditional Diesel injection systems without any modifications to the engine geometry.
  • M. Kiani Deh Kiani, B. Ghobadian, H. Rahimi, G. Najafi Page 33
    Increase in environmental pollutions due to application of fossil fuels has encouraged researchers to investigate the renewable and clean fuels. One of the most important renewable fuels is bioethanol which makes a suitable fuel when it has with gasoline. The lower percentage volume of bioetanol blended with gasoline is called gasohol. In the present paper, the effect of gasohol which is a clean fuel on a spark ignition exhaust emissions of: CO, CO2, HC and NOX at 25, 50, 75 and 100% loads and speeds of 2000 and 4000 rpm was investigated. Bioethanol fuel was added to gasoline with different volume percentages (E0, E5, E10, E15 and E20). A gas analyzer was used for measuring exhaust emissions. Results of this study showed that increasing the percentage of bioethanol in gasoline fuel blends decreased CO and HC, while CO2 was increased. Also, for 25, 50 and 75% loads, NOX was decreased, but it was increased in full load conditions.
  • R. Ebrahimi Page 41
    Homogenous charge compression ignition (HCCI) engines are being actively developed worldwide as they can have efficiencies close to that of diesel engines, with low levels of oxides of nitrogen as we particulate matter emissions. There are challenges associated with the successful operation of HCCI engines particularly with combustion phasing controls. Thus, auto-ignition models are proposed to be used in engine control systems. Hu and Keck model, Shell model, and Knock integral method are selected. Two equations in Knock integral method are proposed for the prediction of start of ignition of the first- and second-stage combustion. The comparison of average differences in auto-ignition delay between the models, experimental data and time calculation indicates that Knock integral model has the highest accuracy as well as shorter time.
  • A. Zenouzi, B. Ghobadian, T. Tavakoli Hashjin, M. Feyzollahnejad, H. Bagherpour Page 53

    Today biodiesel is has known as an alternative to diesel fuel. It is mainly produced from different kinds of vegetable oils. Regarding the high cost of biodiesel made from edible vegetable oils, the waste cooking oils and inedible oils are preferred as low cost potential for biodiesel production. Therefore in this research work, first the biodiesel was produced from waste restaurant oil using transesterification reaction. Then the main characteristics of produced fuel were compared with the ASTM D-6751 standard. With confidence from standardization of the produced biodiesel, the changes in the performance of 6 cylinder Perkins engine was investigated using the blends of biodiesel and diesel fuel at full load. Test results showed that by adding the biodiesel to diesel fuel, due to complete combustion, the power and torque of the engine increases. With regard to the low caloric value of the biodiesel, the specific fuel consumption also slightly increases. The qualitative observations showed that the rate of odor and smoke decreases and the change in odor at high ratios of biodiesel is completely evident. Generally it was found that by adding 25 percent biodiesel made from the waste oil to the diesel fuel, without any change and modification, the engine performance is improved.

  • M. Ghadimi, A.R. Ramezani Page 61
    The low frequency instability in LRE is modeled and analyzed using the double time lag model in the present work. To this end, the interaction between the fluctuations of injectors representing feed system oscillations on the one hand, and fluctuations of chamber pressure representing combustion oscillations on the other hand have been considered. The dynamics of chamber pressure is modeled through the double time lag or evaporization and mixing time lag model. This way, the low frequency instability boundary in liquid-gas and liquid-liquid engines is analyzed and their corresponding frequencies are determined. It is shown that increasing the pressure drop of injectors and gas residence time can stabilize the engine. Decreasing the mixing time in liquid-gas engines has a stabilizing effect, but this is not true for liquid-liquid engines. In these engines, the mixing time has different effects on the stability boundaries depending on the evaporization time of fuel and oxidizer. It is also concluded that low frequency instability can be initiated at special domains of frequency. The results are in agreement with the available theoretical and experimental results.
  • M. Vaezi, M. Passandideh, Fard, M. Moghiman Page 1
    In this paper, a thermochemical equilibrium model is used to predict the performance of a downdraft biomass gasifier. Numerical results are shown to be in good agreement with those of the experiments. Different biomass materials are tested using the model, and forest residual is shown to be the most energetic one. For this material, the gasification temperature, syngas composition and calorific value are calculated. The effects of moisture content, air/fuel ratio, air inlet temperature and steam/fuel ratio are also investigated. The air inlet temperature is found to be the only way to increase syngas calorific value and cold gas efficiency. The steam/fuel ratio, on the other hand, plays a key role in controlling the gasification temperature and H2/CO ratio.
  • S. Jafarmadar, M. Khanbabazadeh Page 9
    A computational study aiming to investigate the effect of combustion chamber geometry on combustion process and emission has been carried out in a direct injection diesel engine. The combustion process and emission of three different combustion chamber geometries were considered, and combustion process behaviors such as variation of mean pressure, velocity, heat release rate, emission production and flame movement were revealed. The results also proved that the chamber shape has significant effects on the combustion and emission behaviors. They also showed that reentrant combustion chamber released less Soot and NOx emissions because of intense swirl, tumble and low temperature combustion. Also it was known that depth of chamber is an effective parameter on NOx and soot formation. The results of this model for cylindrical combustion chamber geometry were compared with the corresponding experimental data and proved to be good agreement. Generally it was found that the shape of Omega is the best selection for piston head, but it strongly needs strongly to match chamber geometry with spray characteristics.