مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی سه بعدی عملکرد و آلایندگی احتراق هیدروژن-دیزل در موتور دیزل سنگین در حالت بار کامل

نویسندگان
1 دانشجو کارشناسی ارشد/دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
3 دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی شریف
چکیده
با توجه به اثرات مخرب محیط‌زیستی مصرف سوخت‌های فسیلی، تحقیقات بسیاری برای انتخاب سوخت جایگزین با آلایندگی کمتر و منابع پایدار انجام شده است. در این بین هیدروژن یکی از برجسته‌ترین سوخت‌های جایگزین به شمار می‌رود زیرا مشخصه‌های احتراقی آن شبیه سوخت‌های فسیلی است و از طرف دیگر در دسته‌ی سوخت‌های پاک و تجدیدپذیر قرار گرفته است. در این مقاله به شبیه‌سازی احتراق دیزل – هیدروژن در موتور دیزل سنگین در حالت بار کامل و در سرعت rpm1600 پرداخته شده است. تمام مشخصه‌های موتور نظیر سرعت، زاویه پاشش، مدت پاشش و انرژی ورودی در شبیه‌سازی ثابت در نظر گرفته شده است. پارامتر متغیر، نسبت جرم یا انرژی هیدروژن به دیزل می‌باشد. هیدروژن به نسبت انرژی ورودی دیزل از 0% (دیزل خالص) تا 70% (70% انرژی ورودی هیدروژن و 30% انرژی از سوخت دیزل تامین می‌شود) تغییر داده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان دهنده آن است که در بهترین حالت جایگزینی هیدروژن به جای دیزل، آلاینده‎های اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسیدکربن، هیدروکربن نسوخته، دوده و مونواکسیدکربن به ترتیب به میزان 8%، 14%. 54%، 14%، 70% کاهش خواهند یافت. تاثیر این جایگزینی بر عملکرد موتور نیز کاهش 2.8% راندمان اندیکاتوری است. جایگزینی هیدروژن به جای دیزل منجر به تاخیر در شروع احتراق و رشد نرخ افزایش فشار و افزایش حرارت آزاد شده خواهد شد، ولی این افزایش فشار منجر به پدیده کوبش نخواهد گردید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

3D Simulation of Performance and Pollution of Hydrogen-Diesel Combustion in Heavy Duty Engine

نویسندگان English

Seyed Mohammad Hosseini 1
Rouhollah Ahmadi 2
Mostafa Mohebi 3
چکیده English

Concerning the adverse environmental impacts of fossil fuel consumption, many investigations have been performed on choosing more environmentally friendly fuel alternatives and 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 and it also falls into the category of renewable and clean fuels. This article studies the simulation of hydrogen-diesel combustion in heavy duty engine at full load and speed of 1600 rpm. All engine features including speed, spray angle, spray duration and input power are held fixed in the simulation. Variable parameter is the ratio of mass or hydrogen energy to diesel. Depending on input power of diesel, hydrogen is changed from 0% (pure diesel) to 70% (i.e. 70% is supplied from the input power of hydrogen and the remaining 30% from diesel fuel). The results of simulation show that hydrogen substitution with diesel at the best state leads to reduction of pollutants such as nitric oxides, carbon dioxide, unburned hydrocarbon, soot and carbon monoxide to 8%, 14%, 54%, 14% and 70%, respectively. This substitution however causes the reduction of indicated efficiency to 2.8%. Hydrogen substitution with diesel can also postpone the combustion, and resulting to increase PRR and HRR; however, this pressure enhancement does not lead to knocking.

کلیدواژه‌ها English

Combustion in diesel engine
Hydrogen
Emission
simulation
Engine performance
Alternative fuel