پایان نامه بررسی تجربی تاثیر ترکیبات بیو دیزل و دیزل بر آلایندگی و عملکرد موتور دیزلMT4-244

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد  مهندسی مکانیک

گرایش : تبدیل انرژی

عنوان : بررسی تجربی تاثیر ترکیبات بیو دیزل و دیزل بر آلایندگی و عملکرد موتور دیزلMT4-244

دانشگاه شهید بهشتی

دانشکده مهندسی مکانیک

 

 

پایان نامه ارشد مهندسی مکانیک

گرایش تبدیل انرژی

 

 

عنوان

بررسیتجربی تاثیر ترکیبات بیودیزل و دیزل بر آلایندگی و عملکرد موتور دیزلMT4-244

 

 

 

 

استاد راهنما:

دکتر احمد فصیح فر

 

 

ماه شهریور، سال 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکيده

رشد روز افزون استفاده از منابع فسیلی، افزایش گازهای گلخانه ای و استانداردهای سختگیرانه آلاینده های خودرو ها، مشوق اصلی استفاده از بیودیزل ها به عنوان سوخت جایگزین موتوهای دیزلی است.آلودگی هوا، گرم شدن کره زمین، محدودیت و گرانی منابع فسیلی از جمله مشکلات پیش روی جامعه بشری هستند، برای حل این مشکلات بیودیزل‌های ارزان قیمتی چون بیودیزل پسماند خوراکی می‌تواند کارآمد باشد.

در این پژوهش ترکیب های B0، B5، B10، B20 و B30از سوخت بیودیزل پسماند خوراکی با دیزل به عنوان سوخت در موتور MT4.244 مورد استفاده قرار گرفته است. ماتریس آزمایش‌ شامل دور موتور  RPM 1200، RPM17300، RPM1700 وRPM2000 بارهای 25%، 50%، 75% و 100%موتور است. در دور های پایین میزان اشفتگی کمتر از دور های بالاست و این مطلب سبب کاهش آشفتگی و کاهش کیفیت احتراق می شود، اما با افزایش میزان دور آشفتگی لازم ایجاد می شود. میزان دور بالا باعث می شود سوپاپ های خروجی زودتر باز شود و کیفیت که این مطلب سبب می شود سوخت پیش از این که احتراق کامل انجام دهد از سوپاپ خارج شود و احتراق ناقص بماند. نتایج عملکرد مبین افزایش اندک توان، گشتاور در دورهای بالا و کاهش آن در دورهای پاییناست.  NOX BSFCافزایش داشته در حالی که آلایندهCO و دوده کاهش قابل ملاحظه ای داشته اند.

در سوخت های بیودیزل به دلیل حضور اکسیژن Coکمتر و CO2 بیشتری تولید می شود. دلیل آن واکنش اکسیژن با Co و تولید دی اکسیدکربن است.

همچنین به دلیل منابعی که برای تولید بیودیزل استفاده می شود، (پسماند های خوراکی) هزینه ها کاهش می یابد.

 

واژه ­های کلیدی: بیودیزل، روغن خوراکی، عملکرد موتور، آلایندگی موتور، سوخت تجدیدپذیر

 

فهرست مطالب

 

فصل 1: مقدمه   1

1-1- مقدمه   2

1-2- شرح موضوع    3

1-3- اهمیت موضوع    3

1-4-  فصل‌بندی مطالب     6

فصل 2: مروری بر ادبیات موضوع    8

2-1- مقدمه   9

2-2- روغن‌های گیاهی به عنوان سوخت     9

2-3- پیشینه بیودیزل    15

 2-4- ساختار بیودیزل    15

2-5- خواص و استاندارد‌های بیودیزل    16

2-6- معایب و مزایای بیودیزل    17

2-7- آلایندگی    27

فصل 3: روش تحقیق     33

3-1- مقدمه   34

3-2- روغن پسماند خوراکی    34

3-3- تولید بیودیزل پسماند خوراکی    36

3-4- تعیین خواص روغن پسماند خوراکی    37

3-5- انجام تست‌ها  39

3-6- مشخصات موتور  39

3-7- سلول تست     41

3-8- دستگاه سنجش آلایندگی    42

3-9- ماتریس آزمایش      44

3-10- تحلیل خطا. 45

فصل 4: نتایج و تحلیل آنها  48

4-1- مقدمه   49

4-2- نتایج عملکرد موتور  49

4-3- نتایج آلایندگی موتور  70

فصل 5: جمع بندی و پیشنهادها  86

5-1- جمع بندی    87

5-2- پیشنهادها  88

مراجع    89

 

 فهرست اشکال

شکل (2-1) ساختار يک مولکول تري‌گليسيريد. 10

شکل (2-2) درصد تغییرات توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه و راندمان حرارتی روغن‌های گیاهی و گازوئیل   12

شکل (2-3) میزان آلایندگی روغن‌های گیاهی در مقایسه با دیزل.. 12

شکل (2-4) تغييرات لزجت براي روغن جاتروفا درترکيب با ديزل وبه همراه پيشگرم کردن.. 13

شکل (2-5) ارزش حرارتی و دمای شعله آدیاباتیک متیل استر اسیدهای چرب.. 19

شکل (2-6) تأثیر غلظت ترکيبات استر بر راندمان حرارتي.. 20

شکل (2-7) تاخيراشتعال براي بيوديزل‌هاي متفاوت.. 21

شکل (2-8) دياگرام ?-P در حالت بي باري در دور RPM 17300 براي موتور پاشش مستقيم.. 22

شکل (2-9) بازه احتراق جاتروفا بيوديزل‌ و ديزل و تأثیر %15 EGR بر آن.. 24

شکل (2-10) تغييرات تورک موتور براي سوخت‌هاي مختلف در دور RPM 1300.. 25

شکل (2-11) تغييرات تورک موتور براي سوخت‌هاي مختلف در دور RPM 1700.. 25

شکل (2-12) رابطه بين عدد ستان با طول زنجيره هيدروکربني و درجه اشباع بودن.. 30

شکل (2-13) رابطه بين عدد ستان و توليد . 30

شکل (2-14) ساختار اشباع و غير اشباع اسيدهاي چرب.. 31

شکل (2-15) ميزان هيدروکربن‌هاي نسوخته در بيوديزل و ديزل.. 31

شکل (3-1) شکل موتور MT 4.244. 40

شکل (3-2) سیستم داده برداری دیجیتالی سلول تست… 42

شکل (3-3) آنالایزر AVL DiCOM 4000. 43

شکل (3-4) شماتیک اتاق تست و تجهیزات مربوطه. 44

شکل (3-5) نتایج 3 بار تکرار و مقدار میانگین برای ناکس در دور RPM1200 و بار %100.. 47

شکل (4-1) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 1200.. 50

شکل (4-2) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 17300.. 51

شکل (4-3) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 1700.. 51

شکل (4-4) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 2000.. 52

شکل (4-5) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %25.. 53

شکل (4-6) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %50.. 54

شکل (4-7) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %75.. 55

شکل (4-8) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %100.. 55

شکل (4-9) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل در بار %100 برای دورهای مختلف… 56

شکل (4-10) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 1200 و بارهای مختلف… 58

شکل (4-11) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 17300 و بارهای مختلف… 58

شکل (4-12) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 1700 و بارهای مختلف… 58

شکل (4-13) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 2000 و بارهای مختلف… 59

شکل (4-14) توان موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 2000 و بارهای مختلف… 59

شکل (4-15) توان موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل در بار %100 برای دورهای مختلف… 60

شکل (4-16) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 1200 برای ترکیب‌های مختلف    61

شکل (4-17) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 17300 برای ترکیب‌های مختلف    61

شکل (4-18) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 1700 برای ترکیب‌های مختلف    62

شکل (4-19) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 2000 برای ترکیب‌های مختلف    62

شکل (4-20) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 63

شکل (4-21) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 63

شکل (4-22) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 64

شکل (4-23) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 64

شکل (4-24) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 65

شکل (4-25) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 66

شکل (4-26) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 66

شکل (4-27) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 67

شکل (4-28) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    68

شکل (4-29) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    68

شکل (4-30) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    69

شکل (4-31) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    69

شکل (4-32) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی از اگزوز در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 71

شکل (4-33) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 71

شکل (4-34) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 72

شکل (4-35) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 72

شکل (4-36) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف… 73

شکل (4-37) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM17300 برای ترکیب‌های مختلف… 74

شکل (4-38) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM1700 برای ترکیب‌های مختلف… 74

شکل (4-39) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM2000 برای ترکیب‌های مختلف… 75

شکل (4-40) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 76

شکل (4-41) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 76

شکل (4-42) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 77

شکل (4-43) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 78

شکل (4-44) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف… 78

شکل (4-45) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM17300 برای ترکیب‌های مختلف… 79

شکل (4-46) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM1700 برای ترکیب‌های مختلف… 80

شکل (4-47) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM2000 برای ترکیب‌های مختلف… 80

شکل (4-48) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 81

شکل (4-49) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 82

شکل (4-50) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 82

شکل (4-51) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 83

شکل (4-52) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف… 83

شکل (4-53) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM17300 برای ترکیب‌های مختلف… 84

شکل (4-54) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM1700 برای ترکیب‌های مختلف… 84

شکل (4-55) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM2000 برای ترکیب‌های مختلف… 85

 


 

فهرست جداول

جدول(1-1) استانداردهای آلایندگی اروپا برای موتورهای دیزل سواری برحسب g/km.. 5

جدول(1-2) هزینه‌های تولید بیودیزل پسماند خوراکی[1]. 6

جدول(2-1) ساختار شيميايي اسيدهاي چرب متداول. [2]. 10

جدول(2-2) خواص روغن‌هاي گياهي. [2]. 11

جدول(2-3) خواص بيوديزل از روغن‌هاي مختلف [2]. 16

جدول(2-4) استاندارد ASTM D6751 برای بیودیزل B100. 17

جدول(2-5) تاخير اشتعال و پيک فشار و پيک نرخ گرما برای سه نمونه بیودیزل [16]. 23

جدول(3-1) اسیدهای چرب تشکیل دهنده روغن آفتاب‌گردان [26]. 35

جدول(3-2) اسیدهای چرب تشکیل دهنده روغن پسماند خوراکی [27]. 35

جدول(3-3) خواص بیودیزل پسماند خوراکی.. 37

جدول(3-4) مشخصات فنی موتور MT 4.244. 40

جدول(3-5) دقت پارامترهای اندازه گیری شده توسط دینامومتر. 41

جدول(3-6) دقت پارامترهای اندازه گیری شده توسط آنالایزر AVL DiCOM 4000. 43

جدول(3-7) ماتریس آزمایش…. 45

جدول(3-8) گشتاور خروجی موتور در سه بار تکرار در دور RPM1200 و بار %100.. 46

جدول(3-9) ناکس خروجی موتور در سه بار تکرار در دور RPM1200 و بار %100.. 46

جدول(3-10) دوده خروجی موتور در سه بار تکرار در دور RPM1200 و بار %100.. 46

 

 

 

1-1- مقدمه

رشد روز افزون استفاده از منابع فسيلي و محدودیت اين منابع باعث افزايش قيمت اين ماده ارزشمند و تبديلآن به يک کالاي استراتژيک اقتصادي شده است. اگر مشکلات زيست محيطي و گرم شدن کره زمین به خاطر آلايندگي حاصل از گازهاي گلخانه‌اي را نيز به آن بيافزايم، اهميت يافتن جایگزیني رابرای رفع نياز روز افزون جهان به منابع جديد انرژي درمی‌یابیم. اين مشکل در چند دهه اخیر نه‌تنها گریبان‌گیر واردکنندگان نفت بوده بلکه برای کشورهای نفت خیزی چون ایران نیز که با مشکلات گوناگون در زمينه تهيه سوخت رو به رو هستند، هم مسأله ساز شده است.

تاکنون مهمترين و معمول ترين سوخت جهت استفاده در سرويس‌هاي حمل و نقل، در بسياري از کشورهاي جهان بنزين و گازوئيل بوده است. اتومبيل‌هايي که بنزين يا گازوئيل را به عنوان سوخت مصرف مي‌کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاينده با ترکيبات شيميايي پيچيده مي‌شوند که خود، سبب توليد اوزون تروپسفری (اوزون در سطح زمين)مي‌شوند. با آنکه تمهيدات مختلف جهت کاهش آلودگي ازمعاينه فني خودورها گرفته تا نصب سيستم‌هاي کنترل انتشار آلاينده در اگزوز خودروها که در کشورهاي پيشرفته بکار گرفته شده، اما اين برنامه‌ها در شهرهاي بزرگ توليد اوزون و ساير آلاينده‌ها را به طور چشم‌گیری کاهش نداده است.

سوخت‌هاي پاک داراي خواص فيزيکي و شيميايي ذاتي هستند که آنها را پاک‌تر از بنزين و دیزل با ساختار و ترکيبات فعلي در عمل احتراق، مي‌نمايد. به‌طور کلي اين سوخت‌ها حين احتراق، هيدروکربن(نسوخته) کمتري توليد کرده و مواد منتشر شده حاصل از احتراق آنها داراي فعاليت شيميايي کمتر براي تشکيل اوزون و مواد سمي ديگر مي‌باشند. استفاده از سوخت‌هاي جايگزين، شدت افزايش ودي‌اکسيدکربنرا که سبب گرم شدن کره زمين می‌شود نيز کاهشمي‌دهد. دانشمندان و محققان بسياري به منظورجايگزينسوخت‌هاي مناسب‌ترآزمايش‌ها و تحقيقيات فراوان انجام دادند. از جمله جايگزين‌هایی که مي توان از آنها در موتورهاي احتراق تراکمي استفاده کرد، استر روغن‌هاي گياهي یا بيوديزل‌هااست.از آنجا که روغن‌های گياهي گران‌قيمتهستند، سبب می‌شوند که بيوديزل‌های تولید شده از منابع گیاهی گرانتر از سوخت ديزل معمولي شوند. از این‌رو یافتن روغن‌های گیاهی غیر خوراکی و استفاده از روغن‌های پسماند خوراکی جهت تولید بیودیزل می‌تواند از قیمت نهایی آنها بکاهد و باعث شود که تولید آنها از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

تعداد صفحه : 106

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید