انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320221023Modeling and optimization of performance and emissions of a diesel engine fueled with water-diesel emulsions containing metal-organic nanoparticles by machine learningمدلسازی و بهینه سازی عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزلی سوخت رسانی شده با امولسیون های آب- دیزل حاوی افزودنی نانوذرات فلزی-آلی به کمک یادگیری ماشین11916013610.22034/jfnc.2022.356627.1329FAسید حسن حسینیگروه مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی، دانشکده فنی و مهندسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایرانمرتضی آغباشلوگروه مهندسی ماشینهای کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهرانمیثم طباطباییگروه بیوتکنولوژی میکروبی ، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران ، سازمان تحقیقات کشاورزی، ترویج و آموزش، کرج، ایرانعلی حاجی احمدگروه مهندسی ماشینهای کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهرانعلیرضا ختائیآزمایشگاه تحقیقاتی فرآیندهای پیشرفته تصفیه آب و فاضلاب ، گروه شیمی کاربردی ، دانشکده شیمی ، دانشگاه تبریز ، تبریز ، ایرانمحمدحسین نادیانپژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانشهای بنیادی، تهران، ایرانJournal Article20220817The present study aimed to model and optimize the performance and emission characteristics of a diesel engine fueled with water-diesel emulsions containing metal-organic framework nanoparticles using a combination of adaptive neural-fuzzy inference system with optimal algorithm particle swarm generation (PSO-ANFIS). The multi-purpose particle swarm algorithm (MOPSO) was used to optimize engine performance and fuel composition. Water inclusion rate, engine load, and metal-organic framework nanoparticle concentration were considered as input parameters of the model. Brake specific fuel consumption, brake thermal efficiency, CO, CO<sub>2</sub>, UHC, NOx, and smoke were considered as model outputs. Sixteen experimental data were used in modeling and optimization processes. The results showed that the developed PSO-ANFIS models could accurately predict the objective functions. There was a good agreement between all the target data and the output of the developed models. According to the optimization results, water-diesel emulsion fuel containing 26.27 ppm metal-organic framework nanoparticles and 4.14 wt% water under engine load 60.15% of the full-load operating level was found to be optimal conditions.
.تحقیق حاضر، بهمنظور مدل سازی و بهینه سازی عملکرد و ویژگی های انتشار آلایندگی یک موتور دیزل سوخت رسانی شده با امولسیون آب-دیزل حاوی نانوذرات چارچوب فلزی-آلی با استفاده از ترکیب سامانه استنتاج عصبی-فازی تطبیقی با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO-ANFIS) انجام شده است. به منظور بهینه سازی پارامترهای عملکرد موتور و ترکیب سوخت از الگوریتم ازدحام ذرات چند منظوره (MOPSO) استفاده شده است. مقدار آب اضافه شده به امولسیون، بار موتور و غلظت افزودنی نانوذرات چارچوب فلزی-آلی به عنوان پارامترهای ورودی مدل در نظر گرفته شدند. مصرف سوخت ویژه ترمزی، بازده حرارتی ترمزی، CO، CO2، UHC، NOx و دوده به عنوان خروجی مدل در نظر گرفته شده اند. از 16 داده تجربی در فرآیند مدلسازی و بهینه سازی استفاده شده است. نتایج نشان داد مدل های توسعه یافته PSO-ANFIS با دقت کافی توابع هدف را پیش بینی میکند. بین تمامی دادههای هدف و خروجی مدل های توسعه یافته تطابق خوبی وجود داشت. با توجه به نتایج بهینهسازی مشاهده شد که سوخت امولسیون آب-دیزل حاوی 27/26 ppm نانوذره چارچوب فلزی-آلی و 14/4 درصد وزنی آب تحت بار موتور 15/60 درصد از بار کامل دارای شرایط بهینه میباشد.https://www.jfnc.ir/article_160136_4ac4b6f15d7c76d5d500c19581c3b957.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320221128Experimental investigation of the effects of the high cetane number fuel injection on the performance of a direct injection low-temperature combustion engineبررسی تجربی تاثیر زمان پاشش سوخت ستان بالا بر عملکرد یک موتور احتراق دماپایین پاشش مستقیم204916210510.22034/jfnc.2022.364427.1333FAسید ایمان پورموسوی کانیدانشکده مهندسی،دانشگاه بیرجند،جواد خادمگروه مکانیک- دانشکده مهندسی- دانشگاه بیرجند- بیرجند- ایران0000-0001-6051-0924کامیار نیکزادفردانشکده مهندسی، محیط زیست و کامپیوتر، دانشگاه کاونتری، کاونتری، انگلستانآنتونیو پائولو کارلوچیدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه سالنتو، لچه، ایتالیا،0000-0002-7035-4889Journal Article20221004In recent decades, low temperature combustion engines have been the focus of researchers as an effective strategy to achieve the optimal combustion model. In this method of combustion, initially, the fuel with high octane is sprayed in the inlet manifold and then another fuel with a high cetane number is injected into the combustion chamber at a different time. Combustion in reaction-controlled compression ignition engines does not use direct control tools and depends on the reactions' initial conditions and chemical kinetics. Considering the importance of ignition timing and its control in low-temperature combustion engine performance, in this study, using the control variables of ignition delay, fuel injection time and maximum pressure inside the cylinder, along with the fuel injection system as the ignition control operator, to the experimental investigation of the performance of a direct injection low temperature combustion engine has been discussed. The results show that the injection time of diesel fuel inside the cylinder is one of the most important factors influencing the performance and efficiency of the engine. For low methane injection rate (15 slm), with increasing delay in pilot fuel (diesel) injection time, the value of the maximum heat release rate and specific fuel consumption decreased, while the mean effective pressure and gross indicator efficiency increased. By controlling the reactivity of the mixture and the fuel injection time with more reactivity, it is possible to achieve the appropriate ignition time, which indicates the importance of the fuel injection time as an essential control parameter in the ignition control of a low-temperature engine. In general, the methane rate has a secondary effect on ID compared to SOI.در دهههای اخیر، موتورهای احتراق دماپایین بهعنوان راهبردی موثر برای رسیدن به مدل احتراقی بهینه مورد توجه محققین قرار گرفته اند. در این نوع مدل احتراقی، ابتدا سوخت با عدد اکتان بالا در راهگاه ورودی پاشیده شده و سپس در محفظه ی احتراق یک سوخت دیگر با عدد ستان بالا، در زمانهای مختلف تزریق میشود. احتراق در موتورهای اشتعال تراکمی واکنشکنترلی، از هیچ ابزار کنترلی مستقیمی استفاده نمیکند و به شرایط اولیه و سینتیک شیمیایی واکنشها وابسته است. با توجه به اهمیت زمان بندی احتراق و کنترل آن در عملکرد موتور احتراقی دماپایین، در این مطالعه با استفاده از متغیرهای کنترلی تأخیر در اشتعال، زمان پاشش سوخت و فشار بیشینه داخل سیلندر در کنار سیستم پاشش سوخت بهعنوان عملگر کنترل احتراق، به بررسی تجربی عملکرد یک موتور احتراقی دماپایین پاشش مستقیم پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که زمان پاشش سوخت دیزل در داخل سیلندر، از مهمترین فاکتورهای تأثیرگذار در عملکرد و کارایی موتور است. برای نرخ پاشش متان slm15، با افزایش تأخیر در زمان پاشش سوخت پایلوت (دیزل)، مقدار حداکثر نرخ آزادسازی حرارت و مصرف ویژه سوخت کاهش یافته در حالی که فشار موثر متوسط اندیکاتوری و بازده اندیکاتوری ناخالص افزایش مییابد. همچنین با کنترل واکنشپذیری مخلوط و زمان پاشش سوخت با واکنشپذیری بالا، میتوان به زمان احتراق مناسب دست یافت که نشان دهنده اهمیت زمان پاشش سوخت بهعنوان یک پارامتر کنترلی مهم در کنترل احتراق یک موتور دماپایین است. بطور کلی، نرخ پاشش متان تأثیر ثانویهای در مقایسه با زمان شروع پاشش بر تأخیر در اشتعال دارد.https://www.jfnc.ir/article_162105_9e14eb2b86385bab8676221a75f5c34e.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320221023Solketal production from glycerin as a gasoline fuel additive: Synthesis, physical and chemical properties, engine performance and emissionsتولید سولکتال از گلیسیرین بهعنوان افزودنی سوخت بنزین: سنتز، خواص فیزیکی و شیمیایی، عملکرد موتور و آلایندههای حاصل از احتراق507216589810.22034/jfnc.2023.367537.1335FAمحسن کشاورزیگروه مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی، دانشکده فنی و مهندسی کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایرانمرتضی آغباشلوگروه مهندسی ماشینهای کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهرانمیثم طباطباییمرکز عالی موسسه عالی، موسسه آبزی پروری و شیلات گرمسیری، دانشگاه مالزی ترنگانو، 21030 کوالا نروس، ترنگانو، مالزیعلی حاجی احمدگروه مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی، دانشکده فنی و مهندسی کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایرانهاجر رستگاریمرکز عالی موسسه عالی، موسسه آبزی پروری و شیلات گرمسیری، دانشگاه مالزی ترنگانو، 21030 کوالا نروس، ترنگانو، مالزیپویا محمدیمرکز عالی موسسه عالی ، موسسه آبزی پروری و شیلات گرمسیری، دانشگاه مالزی ترنگانو، 21030 کوالا نروس، ترنگانو، مالزیJournal Article20221028The driving force of typical urban vehicles is usually produced by spark-ignited internal combustion engines operating with gasoline as fuel. The combustion of gasoline fuel in spark ignition engines leads to air pollution in urban areas and also to the reduction of fossil fuel reserves. Due to the biological structure of the fuel, using ethanol as a blend with gasoline, along with other alternatives to fossil sources, is one of the solutions to decrease gasoline-based air pollution. Even though adding ethanol compounds allows better fuel combustion and reduces pollutants, these compounds lead to an elevated emission of nitrogen oxides into the air when used at higher percentages in blended with fuel. On the contrary, glycerin, a byproduct of the biodiesel production process, acts as a restricting factor in the mass production of biodiesel. Taking these into account, this study proposes a novel blend of biofuels for gasoline fuel by converting glycerin into solketal and then injecting it into ethanol-containing gasoline fuel. The proposed fuel blend provides optimal performance and comes with the least emission of pollutants. The results showed that adding 5% by volume of solketal to gasoline fuel containing 20% by volume of ethanol resulted in the best engine performance and lower air pollution compared with the combustion of pure gasoline alone and gasoline fuel containing 20% ethanol. In addition, brake specific fuel consumption with fuel containing 5% solketal at 25, 50 and 75% torques has decreased by five, two and seven tenths of percent, respectively. Also, the addition of 5% solketal, in addition to maintaining the positive effects of adding ethanol in reducing engine exhaust emissions, causes a significant reduction in the emission of nitrogen oxides by about 90%, which is one of the disadvantages of adding ethanol to fuel نیروی محرکه خودروهای شهری رایج معمولاً توسط موتورهای اشتعال جرقهای که با سوخت بنزین کار میکنند، تولید می شوند. احتراق سوخت بنزین در موتورهای اشتعال جرقه ای منجر به آلودگی هوای مناطق شهری و همچنین کاهش ذخایر سوختهای فسیلی میشود. افزودن اتانول بهدلیل ساختار زیستی آن، یکی از گزینههای کاهش میزان آلایندگی سوخت بنزین توأم با جایگزین منابع فسیلی است. اگرچه وجود اتانول سبب احتراق بهتر سوخت و کاهش آلایندههای حاصل از احتراق میشود، افزایش میزان اکسیدهای نیتروژن یکی از مشکلات زیستمحیطی استفاده از درصد ترکیب بالای اتانول در سوخت است. از طرف دیگر، گلیسیرین بهعنوان محصول جانبی فرایند تولید بیودیزل یک عامل محدودکننده در تولید انبوه بیودیزل است. در این مطالعه با تبدیل گلیسیرین به سولکتال و اختلاط آن با سوخت بنزین حاوی اتانول، ترکیب افزودنی منحصربهفرد از سوخت های زیستی برای سوخت بنزین با بهینه ترین عملکرد و کمترین میزان آلایندگی معرفی میشود. نتایج این مطالعه نشان داد که افزودن 5% حجمی سولکتال به سوخت بنزین حاوی 20% حجمی اتانول دارای بهترین عملکرد موتور است بهطوری که میزان توان ترمزی بهبود قابل ملاحظهای مخصوصاً در دور موتورهای بالا در مقایسه با سوخت بنزین حاوی 20% اتانول است. علاوه بر آن مصرف سوخت ویژه ترمزی با سوخت حاوی 5% سولکتال در گشتاورهای 25، 50 و 75% به ترتیب در حدود پنج، دو و هفت دهم درصد کاهش داشته است. همچنین افزودن 5% سولکتال علاوه بر حفظ تأثیرات مثبت افزودن اتانول در کاهش آلاینده های خروجی موتور، سبب کاهش معنیدار انتشار اکسیدهای نیتروژن تا حدود 90% که از معایب افزودن اتانول به سوخت است، میشود.https://www.jfnc.ir/article_165898_d3a288699ccf50f80ef413ec99809188.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320230121Introducing a novel spiral-channel combustion chamber and experimentally investigating the effect of nitrogen dilution on non-premixed micro methane-oxygen flame by spectroscopy methodمعرفی یک محفظه احتراق مارپیچ-کانالی جدید و بررسی تجربی اثر رقیقساز نیتروژن بر شعله غیر پیشآمیخته میکرو متان- اکسیژن به کمک روش طیفسنجی739916645510.22034/jfnc.2023.367267.1334FAسروش صرافان صادقیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)صادق تابع جماعتدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)امیررضا قهرمانیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)سینا نریمانی اصلدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)Journal Article20221025<strong>In this study, the experimental investigation of oxygen-methane combustion has been done by investigating the effect of nitrogen dilution in a novel spiral-channel combustion chamber along with the recovery of thermal energy of the products. The methane-oxygen non-premixed flame by a fixed equivalence ratio of 1.69, with nitrogen dilution percentages of 0%, 5%, 10%, and 18%, has been investigated with the spectroscopy method. The chamber is made of aluminum and created as a spiral-form channel to aid heat recovery. In this chamber, the combustion gases then pass a path parallel to the inlet flow, causing the inlet gases to be preheated. Also, oxygen is diluted and mixed with nitrogen before entering the chamber. Based on the results, by increasing of the diluent ratio the reduction of the H</strong><strong><sub>2</sub></strong><strong>O</strong><strong><sup>*</sup></strong><strong> radical radiation spectrum has been observed, where indicates complete combustion. In general, with the increase of the dilution ratio, the flame length increases, and in 5% and 10% dilution states, the best temperature distribution uniformity, and the completion of the combustion reaction chain are observed.</strong>در پژوهش حاضر، به بررسی تجربی احتراق، اکسیژن- متان با بررسی اثر رقیقسازی نیتروژن درون محفظههای کانالی تخت همراه با بازیابی انرژی حرارتی ناشی از دمای گازهای حاصل از احتراق پرداختهشده است و احتراق غیر پیش آمیخته متان- اکسیژن با نسبت همارزی ثابت 69/1 با درصدهای رقیقسازی نیتروژن 0%، 5%، 10% و 18% به کمک روش طیفسنجی مورد بررسی قرار گرفته است، برای این تحقیق از یک محفظه جدید طراحی و ساختهشده از جنس آلومینیوم استفاده شده است، این محفظه بر اساس طراحی مارپیچی-کانالی جهت کمک به بازیابی حرارتی طراحی شده است. در این محفظه جهت پیش گرم کردن گازهای ورودی، گازهای حاصل از احتراق پس از طی یک مسیر موازی با جریان ورودی باعث پیش گرم شدن گازهای ورودی میشوند. همچنین اکسیژن قبل از قسمت ورودی به محفظه توسط نیتروژن رقیق و مخلوط شده و سپس وارد محفظه میشود. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق با افزایش نسبت رقیقساز، کاهش طیف تابشی رادیکال که نمایانگر کاملتر بودن احتراق است مشاهده شده است. بهطورکلی با افزایش نسبت رقیقسازی افزایش طول شعله مشاهده میشود و در حالت رقیقسازی 5 و 10 درصد بهترین حالت یکنواختی توزیع دمایی و طول مناسب شعله مشاهده میشود.https://www.jfnc.ir/article_166455_19eb3c8f8b10a05fa0c2f1a0f5137fb1.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320230121Modeling of hydrogen production in catalytic membrane reactor through Ru-based catalysts with MgO and Nb2O5 as supportsمدلسازی تولید هیدروژن در راکتور غشایی-کاتالیزوری از طریق کاتالیزورهای مبتنی بر Ruبا MgO و Nb2O5 به عنوان پایه10011916679410.22034/jfnc.2023.368730.1336FAامین علمداریمهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیهJournal Article20221106Steam reforming of natural gas is the most used method to produce the hydrogen required for chemical industries. The increased demand for hydrogen consumption makes development of new technologies for hydrogen production. One of the proposed technologies is a catalytic membrane reactor due to removal of hydrogen from the reaction side and prevents the achievement of equilibrium conditions. This research investigates kinetic reaction model with utilization of Ru-based catalysts with MgO and Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> as the supports that develop the activity and selectivity of this reaction in the temperature range of 350<sup>º</sup>C-750<sup>º</sup>C and pressure range of 2-30 bar. The effects of different operational parameters such as temperature, pressure of the reaction, methane to steam ratio, membrane thickness, and sweep gas on total methane conversion and hydrogen production were studied. Based on the Δ-index, the optimum condition of catalytic membrane reactor was obtained within the operating condition ranges of temperature 410–475 <sup>0</sup>C, pressure ≥ 20 bar, thickness <10 μm, steam-to methane ratio 2< m < 3 and sweep factor s ≥ 10.
ا
اصلاح گاز طبیعی با بخار، پرکاربردترین روش برای تولید هیدروژن موردنیاز صنایع شیمیایی است. افزایش تقاضا برای مصرف هیدروژن باعث توسعه فناوریهای جدید برای تولید هیدروژن شده است. یکی از فناوریهای پیشنهادی، استفاده از راکتور غشایی-کاتالیزوری بهدلیل حذف هیدروژن از سمت واکنش و جلوگیری از دستیابی به شرایط تعادل است. این پژوهش به بررسی مدل سینتیکی با استفاده از کاتالیزورهای مبتنی بر Ru با MgO و Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> به عنوان پایه میپردازد که فعالیت و گزینشپذیری فرایند را در محدوده دمایی Cº750-350 و محدوده فشاری bar 30-2 بهبود میدهند. اثر پارامترهای عملیاتی مختلف مانند دمای واکنش، فشار واکنش، نسبت متان به بخار آب، ضخامت غشاء و فاکتور گاز حامل بر درصد تبدیل متان و میزان تولید هیدروژن بررسی میشود. بر اساس شاخص Δ، شرایط بهینه راکتور غشایی-کاتالیزوری در محدوده شرایط عملیاتی دمای Cº 475-410، فشار >=bar 20، ضخامت< μm 10، نسبت بخار به متان 2>m>3 و فاکتور گاز حامل =< 10 حاصل شد.https://www.jfnc.ir/article_166794_c5dc3670e455f3731cd83c8ebcb4d8c6.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320230425Experimental study of Ammonia-Methane mixture combustion in the micro gas turbine combustorمطالعه تجربی احتراق مخلوط آمونیاک-متان در محفظه احتراق میکروتوربین گازی12013817104810.22034/jfnc.2023.386973.1341FAمیلاد باستانیدانشکده هوافضا، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایرانصادق تابع جماعتدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیرحسین عشینیگروه پیشرانش، دانشکده هوافضا، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایرانJournal Article20230301To achieve the zero carbon emissions goal, it is of great importance to replace conventional hydrocarbon fuels with carbon-free fuels. In terms of carbon-free fuel, ammonia has several advantages over hydrogen, despite of problems such as low flame speed and high NOx emission. The present experimental study investigates the effect of adding ammonia to methane and its ratio on the combustion performance of a can-type micro-turbine combustion chamber under atmospheric condition at two different heat powers. The results show that with an increase in the percentage of ammonia in the fuel mixture, maximum flame temperature has decreased and combustion has delayed until the end of chamber. Also, the addition of ammonia, despite not reducing CO, results in a sharp increase in the NOx production. In addition, although the outlet temperature of the chamber has not changed much except for one condition, combustion efficiency of the chamber has decreased with the increase of ammonia ratio, and pattern factor is more than the case of pure natural gas. Therefore, although the use of methane/ammonia fuel mixture with stable combustion conditions in the existing chamber is possible, it requires modifications to achieve optimal combustion performance.a
<strong> </strong>
.برای رسیدن به هدف انتشار کربن صفر، جایگزین کردن سوختهای هیدروکربنی معمول با سوختهای بدون کربن، از اهمیت بالایی برخوردار است. از نظر سوخت بدون کربن، آمونیاک در کنار مشکلاتی چون سرعت شعله پایین و انتشار آلایندگی NOx بالا، مزایای متعددی نسبت به هیدروژن دارد. <br /><br />از این رو، مطالعه تجربی حاضر به بررسی اثر افزودن آمونیاک به متان و نسبت آن بر روی عملکرد احتراقی یک محفظه احتراق میکروتوربینی از نوع قوطی در شرایط اتمسفریک در دو توان حرارتی مختلف میپردازد. نتایج نشان میدهد که با افزایش درصد آمونیاک در سوخت، بیشینه دمای شعله کاهش پیدا کرده و احتراق تا ناحیهی انتهایی محفظه به تاخیر افتاده است. همچنین، افزودن آمونیاک، علیرغم عدم کاهش CO، افزایش شدید مقدار NOx تولیدی محفظه را به همراه دارد. بعلاوه، اگرچه دمای خروجی محفظه بجز یک حالت، تغییر چندانی نداشته ولی بازده احتراقی محفظه با افزایش نسبت آمونیاک، افت کرده و متغیر یکپارچگی در صورت استفاده از آمونیاک، بیشتر از حالت 100% گاز طبیعی است. بنابراین، اگرچه استفاده از مخلوط سوخت آمونیاک/ متان با شرایط احتراق پایدار در محفظهی موجود، ممکن است ولی برای رسیدن به عملکرد مطلوب احتراقی، اصلاحات جدی نیاز دارد.https://www.jfnc.ir/article_171048_962dac76f2a6d56431f6662eac441a0a.pdfانجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362915320220505The effect of ethanol as a biodiesel fuel additive on the performance and emissions of a dual-fuel diesel engineتاثیر اتانول به عنوان افزودنی سوخت بیودیزل در عملکرد و آلایندگی موتور دیزل دوگانه سوز13916417131210.22034/jfnc.2023.384795.1337FAسینا فیض اله زاده اردبیلیگروه بیوسیستم، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران0000-0002-7744-7906بهمن نجفیدانشگاه محقق اردبیلیامیر هاشمی نژاددانشگاه محقق اردبیلیJournal Article20230206Investigating the effects of pilot fuel containing low percentages of ethanol and water in the diesel-biodiesel fuel mixture in a dual-fuel combustion process with natural gas can have favorable results on the performance and emissions of a diesel engine. In the present study, three levels of ethanol (0, 2, and 4%), two levels of biodiesel (0 and 5%), and four levels of water (0, 0.3, 0.6, and 0.9%) were mixed with diesel fuel. All these fuel samples were considered as pilot fuel in the dual fuel combustion process with an 80% natural gas replacement percentage. Based on the obtained results, the presence of water, ethanol, and the combination of water-ethanol and natural gas can improve the diesel engine's performance by increasing the combustion chamber pressure and reducing the pollutants. The presence of oxygen content in ethanol can improve the combustion process by pushing the combustion toward complete combustion. The results of the optimization using the response surface method showed that the optimal point of engine performance at full load with a fuel sample containing biodiesel in the amount of 2.5 ml, ethanol in the amount of 11.5 ml, water in the amount of 9.3 ml and gas fuel occurs in 65%. Under this condition, compared to the control sample, the braking power increased by about 79%, and the specific fuel consumption decreased by about 58%. This fuel sample reduced the amounts of carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen oxides, and energy production costs by 54, 33, 29, and 39%, respectively, and increased sulfur oxides by 11%.
بررسی اثرات سوخت پایلوت حاوی درصدهای پایین اتانول و آب در مخلوط سوخت دیزل-بیودیزل در یک فرایند احتراق دوگانهسوز با گاز طبیعی میتواند نتایج مطلوبی بر عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل داشته باشد. در پژوهش حاضر، سه سطح اتانول (0، 2 و 4 درصد)، دو سطح بیودیزل (0 و 5 درصد) و چهار سطح آب (0، 3/0، 6/0و 9/0 درصد) با سوخت دیزل مخلوط شدند. تمام نمونه سوختها به عنوان سوخت پایلوت در فرایند احتراق دوسوخته با درصد جایگزینی گاز طبیعی 80 درصد در نظر گرفته شدند. بر اساس نتایج، حضور آب، اتانول و تلفیق آب-اتانول در کنار گاز طبیعی میتواند علاوه بر کاهش آلایندهها، با افزایش فشار درون محفظه احتراق، عملکرد موتور دیزل را به طور نسبی بهبود بخشد. حضور محتوای اکسیژن در اتانول میتواند موجب بهبود روند احتراق با سوق دادن احتراق به سمت احتراق کامل انجام گیرد. نتایج بهینه سازی با روش سطح پاسخ نشان داد، نقطه بهینه عملکرد موتور در بار کامل با نمونه سوخت حاوی بیودیزل به مقدار 5/2 میلی لیتر، اتانول به مقدار 5/11 میلیلیتر، آب به میزان 3/9 میلیلیتر و سوخت گازی به میزان 65 درصد رخ میدهد. در این شرایط، در مقایسه با نمونه شاهد، توان ترمزی در حدود 79 درصد افزایش یافت، و مصرف سوخت ویژه در حدود 58 درصد کاهش یافت. این نمونه سوخت مقادیر مونوکسیدکربن، دی اکسیدکربن، اکسیدهای نیتروژن و هزینه تولید انرژی را به ترتیب حدود 54، 33، 29، و 39 درصد کاهش و اکسیدهای گوگرد را حدود 11 درصد افزایش داد.https://www.jfnc.ir/article_171312_af4a8f72d95aa88bbf86bb04367544a2.pdf