بررسی عددی افزودن هیدروژن به گاز طبیعی در موتور گازسوز بر روی مشخصه های عملکردی موتور

نویسندگان
gharehyakheh sepideh ID 1
li ruoxuan ID 2
guo fang ID 3
yu yue ID 4
sharafi sharmineh ID 5

1 دانشگاه آزاد اسلامی

2

3

4

5 دانشگاه آزاد اسلامی

doi
10.22034/jfnc.2024.436561.1372
چکیده

برای بهبود عملکرد موتورهای گازسوز، سوخت هیدروژن به‌دلیل ارزش حرارتی بالاتر، محدوده اشتعال وسیع‌تر، سرعت شعله بیشتر، احتراق سریع­تر و دمای احتراق کمتر، به عنوان مکمل، به همراه گاز طبیعی، به مخلوط ورودی موتور اضافه شد. یک موتور گازسوز از رده Light Duty، به‌عنوان موتور پایه، انتخاب شد. فرایند شبیه‌سازی موتور در نرم­افزار GT-Power انجام شد و با استفاده از نتایج آزمون عملکردی موتور پایه با سوخت گاز، صحه­ گذاری صورت گرفت. درصدهای مختلف ترکیب دو سوخت گاز طبیعی و هیدروژن با اعمال شرایط مختلف پایش احتراقی، بر روی مدل شبیه­ سازی اعمال شده و ضمن بررسی شاخص­ های عملکردی موتور مانند گشتاور، BSFC، بازده حجمی، BMEP، فشار درون سیلندر و NOx، بهترین درصدها برای مخلوط سوخت تعیین شده است. نتایج نشان می­دهد که افزودن سوخت هیدروژن به گاز طبیعی، باعث بهبود مشخصه­ های عملکردی موتور می­شود. براساس نتایج به‌دست آمده، با درصدهای هیدروژن معادل 10% تا 20% در ترکیب با گاز، شاخص­ های عملکردی بهبود می­ یابند و برای مقادیر هیدروژن بیشتر از 30% در ترکیب سوخت، اثر قابل ملاحظه ای در بهبود رفتار موتور رخ نخواهد داد.

کلیدواژه‌ها
ابتدا "ضریب تصحیح نرخ آزادسازی حرارت"، به روی مدل وارد می­شود. این ضریب تصحیح تا تطبیق کامل منحنی فشار سیلندر - درجه میل­لنگِ منتج از آزمون عملکردی و منتج از خروجی محاسبات مدل شبیه­سازی، ادامه می­یابد. این تطبیق به عنوان معیار اصلی تصمیم­گیری، خواهد بود., بعد از صحه­گذاری بند فوق، بررسی تطبیق مقادیر مدل شبیه­سازی با مقادیر نتایج آزمون دیگر شاخص­ها انجام می‌گیرد. شاخص­های اصلی عبارتند از (آ) توان، (ب): گشتاور، (ج): فشار موثر متوسط ترمزی، (د): مصرف ویژه سوخت ترمزی، (ه): فشار قبل و بعد از کمپرسور، (و): فشار قبل و بعد از اینترکولر، (ز): دمای قبل و بعد از اینترکولر و (ح): دمای ورودی به کاتالیست موتور., اگر در همین مرحله، برای همه شاخص­های اشاره شده در بند 2، بین نتایج محاسبات مدل با نتایج آزمون تطبیق وجود داشته باشد، فرایند کالیبراسیون خاتمه خواهد یافت., اگر بعد از بررسی بند 3، مشخص شود که در آن شاخص­ها، بین نتایج آزمون و شبیه­سازی، اختلاف وجود دارد، ضریب تصحیح هر کدام از شاخص­ها، برحسب میزان اختلاف، به روی آن شاخص اعمال تا تصحیح آن انجام شود., اگر بعد از اقدام بند 4، تطبیق ردیف 1، از دست نرود، تطبیق­های اعمال شده در بند 3 به روی شاخص­های بند 2، ذخیره شده و مدل کالیبره می­شود., اگر بعد از اقدام بند 4، تطبیق مقادیر فشار سیلندر، بر هم بریزد، مجدداً فرایند از بند 1 آغاز و ضریب تصحیح مجدد به روی نرخ آزادسازی حرارت اعمال خواهد شد. این اقدام آنقدر ادامه خواهد یافت تا نتیجه بند 5 به‌دست آید., Pandey, K.H.Shahapurkar, S.Guluwadi, G.A.Mengesha, B.Gadissa, N.R.Banapurmath, C.Vadlamudi, S.Krishnappa, and T.M.Yunus Khan, "Studies on the performance of engines powered with hydrogen-enriched Biogas", Energies., vol.16, pp.43-49. 2023., RIS, EndNote, Mendeley, BibTeX, APA, MLA, HARVARD, CHICAGO, VANCOUVER