توسعة سازوکار سینتیک شیمیایی جدید برای احتراق مخلوط سوخت زیست‌‏دیزل و گاز طبیعی

نویسندگان

1 دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

doi
10.22034/er.2024.2006275.1007
چکیده

استفاده از گاز طبیعی-زیست‏‌دیزل در موتورهای احتراق سرد، با توجه به ویژگی‌‏های این دو سوخت، اخیراً مورد توجه محافل علمی احتراقی قرار گرفته است. فراوانی، قیمت کم و احتراق پاک گاز طبیعی و همچنین تجدیدپذیر بودن زیست‏‌دیزل از عوامل گرایش به این دو نوع سوخت در دنیاست. در این راستا آزمایش‌‏های تجربی مختلفی صورت پذیرفته است و در برای توسعه هرچه بیشتر نیازمند استفاده از شبیه‏‌سازی‌‏های عددی خواهد بود. مشکل اصلی در این مسیر، فقدان سازوکار احتراق زیست‏‌دیزل-گاز طبیعی است. در این راستا، یک سازوکار دقیق شامل 153 گونه و 727 واکنش، ارائه شده است. برای گاز طبیعی، سازوکار Drost با 49 گونه و 332 واکنش، با ترکیب گاز طبیعی با 90% CH4، 9% C2H6 و 1% C3H8 در نظر گرفته شده است. برای زیست‌‏دیزل از سازوکار Zhang با 156 گونه و 589 واکنش استفاده شده است که ترکیبات آن شامل 25% MD، 25% MD9D و 50% n-هپتان است. فرآیند توسعة سازوکار با روش های DRG، DRGEP، تحلیل شار مسیر، تحلیل حساسیت و QSSA صورت پذیرفته است. در بحث صحه‌‏سنجی نیز، مقایسه زمان‌های تأخیر احتراق سازوکارهای اصلی و توسعه‌یافته نشان می دهد که خطای میانگین محاسباتی (AME) بترتیب 10.77% برای 0% - NG و 11.2% برای 0% زیست‏‌دیزل است. همچنین AME سرعت شعله برای 0% زیست‌‏دیزل و 0% NG به ترتیب 7% و 8.3% محاسبه شده است. برای اطمینان بیشتر، از سازوکار توسعه یافته در شبیه‌‏سازی CFD یک موتور RCCI استفاده شده و نتایج قابل قبولی بدست آمده است.