28539

مطالعه تجربي عملكرد موتوري و سنجش آلايندگي مخلوط سوختي بنزين/الكل هاي چند كربن

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش طراحي فرآيند

1399

1402/3/29

دكتر محمد امين ثباتي و دكتر علي قاسميان مقدم

مهندسي شيمي، نفت و گاز

امروزه افزودني هاي الكلي به عنوان يكي از گزينه¬هاي سوخت تجديد پذير مورد توجه قرار گرفته اند. در اين بين تركيب الكلي IBE (به ترتيب ايزوپروپانول، نرمال بوتانول و اتانول) به عنوان محصول مياني توليد بايوبوتانول، يكي از مخلوط الكلي هستند كه اخيرا مورد توجه محققين قرار گرفته است. در اين تحقيق اثر تغيير در غلظت الكل ها، بر عملكرد پارامترهاي موتوري شامل توان، بازده حرارتي و مصرف سوخت ويژه و همچنين ميزان انتشار آلاينده هاي NOx، UHC و CO به صورت تجربي مورد مطالعه قرار گرفته است. به همين منظور از نرم افزار DesignExpert13 براي طراحي آزمايش استفاده شده است و در نهايت سوخت بهينه به وسيله مدل هاي بدست آمده براي هر پارامتر با در نظر گرفتن بهينه سازي چند هدفه به دست آمده است. براي بدست آوردن غلظت هاي الكل ها از روش Mixture Design استفاده شده است كه روش مختص به طراحي آزمايش براي غلظت هاي مختلف مواد مي باشد. در آزمايشات صورت گرفته مشخص شد كه در تمامي آزمايشات، سوخت هاي حاوي تركيب الكلي، ميزان NOx و UHC كمتري (براي UHC به جز يك تركيب با اختلاف اندك) توليد كردند. همچنين در پنج تركيب سوختي توان بيشتري نسبت به بنزين حاصل شده است. همچنين سه نمونه سوختي كه بيشترين توان را توليد كردند نسبت به بنزين CO كمتري منتشر كردند و باقي سوخت ها CO بيشتري منتشر كردند. تمامي سوخت هاي حاوي تركيب الكلي (به جز يك مورد با اختلاف كم) بازده حرارتي بيشتري توليد كردند كه نشان از افزايش كيفيت احتراق بوده است. سه نمونه سوختي حاوي تركيب الكلي كه بيشترين توان را توليد كردند مصرف سوخت ويژه كمتري نسبت به بنزين از خود نشان دادند. براي مدل كردن پاسخ هاي هر پارامتر از توابع تبديل استفاده شد كه همه ي پارامترها به غير از آلاينده NOx به خوبي و با دقت بالا مدل شدند. در نهايت با توجه به هدف به حداقل رساندن توليد همه آلاينده ها و مصرف سوخت و به حداكثر رساندن توان و بازده حرارتي، فرمول هاي سوختي بهينه توسط نرم افزار معرفي شدند كه از اين بين يكي از سوخت S2 با فرمولاسيون %45 ايزوپوپانول، %45 نرمال بوتانول و %10 اتانول به عنوان سوخت بهينه انتخاب شده و نتايج حاصل از آزمايش مجدد بر روي فرمولاسيون سوخت بهينه نشان از دقت بالا مدل هاي انتخاب شده براي هر پارامتر بوده و به خوبي مي تواند مشخصات عملكردي و انتشار آلاينده هاي سوخت را پيش بيني كند.

1402/04/27

Experimental study of engine performance and emission measurement of gasoline/multi-carbon alcohols fuel mixture

6/18/2024 12:00:00 AM

Alcoholic additives are considered as one of the renewable fuel options today. Meanwhile, the alcoholic compound IBE (isopropanol, normal butanol, and ethanol, respectively) as an intermediate product of biobutanol, is one of the alcoholic compounds that has recently attracted the attention of researchers. In this research, an attempt has been made to examine the effect of changes in the concentration of alcohols on engine performance, power, thermal efficiency, and specific fuel consumption, as well as the emission of NOx, UHC, and CO pollutants using DesignExpert13 software. placed and finally the optimal fuel is obtained by the obtained models for each parameter. Mixture Design method has been used to obtain the concentrations of alcohols, which is a specific method for designing experiments for different concentrations of substances. The tests were carried out in the Iran Quality and Standard Inspection Company. In the tests, it was found that in all the tests, fuels containing alcoholic compounds produced less NOx and UHC (for UHC, except for one compound with a small difference). The 3 fuels that produced the most power produced less CO than gasoline, and the remaining fuels produced more CO. Also, more power was produced in 5 mixtures than gasoline. All fuels containing alcoholic compounds (except for one case with a small difference) produced more thermal efficiency, which showed an increase in combustion quality. 3 fuels containing alcohol compounds that produced the most power showed lower specific fuel consumption than gasoline. Transformation functions were used to model the responses of each parameter, and all parameters except NOx pollutant were modeled well and with high accuracy. Finally, according to the goal of minimizing the production of all pollutants and fuel consumption and maximizing the power and thermal efficiency, the optimal fuels were introduced by the software, one of the fuels was selected as the optimal fuel and the results The result of the test shows the high accuracy of the selected models for each parameter because they were able to predict the behavior of the fuel well.

ايزوپروپانول , نرمال بوتانول , اتانول , سوخت , عملكرد موتوري , آلاينده , طراحي آزمايش

Isopropanol , Normal butanol , Ethanol , Fuel , Engine performance , Pollutant , Design of Experiment

mohammad motaharnasab

Mohammad Amin Sobati and Ali Qasemian Moghadam