مطالعه تأثیر استفاده از زیست‌ گاز اصلاح شده‌ به عنوان سوخت با واکنش‌ پذیری ضعیف در موتوری دوگانه سوز دیزل

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده

کمبود انرژی­ های تجدیدناپذیر، افزایش قیمت آنها، محدودیت و مخاطرات زیست محیطی باعث شده است بسیاری از محققان توجه خود را به انرژی­ های تجدیدپذیر سازگار با محیط زیست مثل زیست ‏گاز معطوف کنند. اختلاف در مواد اولیه و فرایند تولید، باعث تولید زیست‏ گاز با اجزای متفاوت و درصد مختلفی از اجزاء از جمله متان می ­شود. این اختلاف، مهار مؤثر احتراق را دشوار می­ کند. در مقاله حاضر، با بکارگیری الگوی سه بعدی سیالاتی-احتراقی به روش CFD، تأثیر زیست‏ گاز اصلاح شده‏ روی مشخصه ­های احتراقی، آلایندگی و عملکردی یک موتور RCCI بررسی شد. اعتبار­سنجی روی یک موتور تک­ استوانه‏ اشتعال تراکمی در حالت­ های دیزل معمول و دوگانه انجام شد. شبیه ‏سازی احتراق موتور RCCI به ازای نسبت‏ های 20%، 40%، 60% از زیست‏ گاز اصلاح شده‏ به عنوان سوخت با واکنش‏ پذیری ضعیف صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش نسبت جرمی زیست‏ گاز اصلاح‏ شده در یک نسبت هم ­ارزی ثابت 0.43 دمای متوسط احتراق به ترتیب به 1354، 1312، 1292 کلوین کاهش می­ یابد که این هم 3.5%، 6.6%، 7.95، کمتر از دیزل معمول بود. فشار بیشینه درون استوانه‏ تا 22.63% افزایش یافت. در عوض توان خروجی موتور به ترتیب به اندازه 2.3%، 7.9% و 14.5% افت می­ کند. در این حالت انتشار آلاینده اکسیدهای نیتروژن (NOx) برخلاف مونوکسیدکربن (CO) به مقدار 50% کاهش داشت. آلاینده­های دوده و هیدروکربن‏ های نسوخته نیز از 40% R.BG> (زیست‏ گاز اصلاح ‏شده) روند کاهشی داشتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on the effect of using reformed biogas as a low reactivity fuel in a dual-fuel engine (RCCI)

نویسندگان [English]

  • Reza Mahmoodi
  • Mortaza Yari
  • Jafar Ghafouri
  • Kamran Poorghasemi
چکیده [English]

The scarceness of non-renewable energies, rising fossil fuels prices, as well as strict environmental regulations have forced many researchers to focus on utilizing environmentally friendly renewable energies such as biogas in internal combustion engines. Variety in raw materials and process of biogas production results in different components and percentages of various elements, including methane. These differences make it hard to control the combustion, effectively, in internal combustion engines. In this research, by means of 3D-CFD model, the effect of reformed biogas (R.BG) was investigated on the combustion characteristics, emissions and performance of a RCCI engine. Validation of the model was done on a single-cylinder compression ignition engine in conventional diesel and dual-fuel operations. The combustion model of the RCCI engine was simulated by replacing diesel with 20%, 40% and 60% of R.BG as low reactivity fuel. The results showed that by increasing the R.BG energy share with a constant equivalence ratio of 0.43, the average combustion temperature decreases to 1300 K and the maximum in-cylinder pressure increases up to 22.63%. Instead, it results in 2.3%, 7.9%, and 14.5% engine output losses, respectively. Also, the emission of NOx, against CO, is reduced by 50%. Soot and UHC emissions were found to be slightly decreased while using R.BG more than 40%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • RCCI engine
  • combustion
  • Biogas
  • emissions
  • Reformed biogas