چكيده با توجه به اثرات مخرب محيط‌زيستي مصرف سوخت‌هاي فسيلي، تحقيقات بسياري براي انتخاب سوخت جايگزين با آلايندگي كمتر و منابع پايدار انجام شده است. در اين بين هيدروژن يكي از برجسته‌ترين سوخت‌هاي جايگزين به شمار مي‌رود، زيرا مشخصه‌هاي احتراقي آن شبيه سوخت‌هاي فسيلي است و از طرف ديگر اين سوخت در دسته‌ي سوخت‌هاي پاك و تجديد‌پذير قرار گرفته است. در اين رساله عملكرد و آلايندگي موتور ديزل سنگين كاترپيلار 3401 تحت مقادير مختلف هيدروژن با نرم‌افزار AVL-FIRE شبيه‌سازي شده و همچنين عملكرد اين موتور در حالت احتراق تراكمي كنترل واكنش‌‎پذيري در حالت جايگزين كردن هيدروژن به جاي كسري از متان و ديزل و همين‌طور اضافه شدن سوخت هيدروژن به سوخت‌هاي متان و ديزل نيز مورد بررسي قرار گرفته است. در حالت جايگزيني هيدروژن به جاي كسري از انرژي ديزل در احتراق ديزل معمول در حالت بار متوسط و بار كامل كاهش آلاينده‌هاي سمي و گلخانه‌اي و در صورت اضافه شدن هيدروژن به محفظه احتراق كاهش گاز گلخانه‌اي دي‌اكسيد كربن و افزايش توان خروجي را در پي خواهد داشت ولي ساير آلاينده‌ها به جز اكسيد ازت افزايش مي‌يابند. در احتراق تراكمي كنترل واكنش‌پذيري در صورت جايگزيني هيدروژن به جاي كسري از متان افزايش اكسيد ازت و كاهش ديگر آلاينده‌ها مشاهده مي‌شود و توان خروجي بدون تغيير خواهد ماند. به طور كلي مي‌توان گفت كه استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت ثانويه مي‌تواند گزينه‌اي مناسبي براي حل مشكل آلايندگي و كاهش وابستگي به سوخت‌هاي فسيلي باشد.

1395/10/27

9/22/2017 12:00:00 AM

Abstract Concerning the adverse environmental impacts of fossil fuel consumption, many investigations have been performed on choosing more environmentally friendly fuel alternatives an​d sustainable resources. In this regard, hydrogen is considered to be one of the promising alternative fuels as its combustion features are the most similar to fossil fuels an​d it also falls into the category of renewable an​d clean fuels. This thesis presents the simulation of caterpillar 3401 heavy-duty diesel engine performance an​d pollution with different amounts of hydrogen using AVL-FIRE software. It also studies the engine performance while replacing a fraction of methane an​d diesel with hydrogen at RCCI combustion an​d adding hydrogen fuel to methane an​d diesel fuels. Replacing a fraction of diesel energy with hydrogen at CDC combustion at medium an​d full load decreases toxic an​d greenhouse pollutants. Furthermore, adding hydrogen to combustion chamber leads to the reduction of carbon dioxide pollution an​d output power increase, while other pollutants, apart from nitrogen oxide, increase. In RCCI combustion, replacing a fraction of methane with hydrogen results in nitrogen oxide increase, the reduction of other pollutants an​d no change in output power. Overall, it can be stated that using hydrogen as a secondary fuel is a proper alternative for solving pollution problems an​d correspondingly causes less depending on fossil fuels.