انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171023Modeling the effects of Carbon nanotubes added to diesel-biodiesel fuel blends on performance and emissions of a diesel engine using artificial neural networkمدلسازی اثر نانولولههای کربن اضافه شده به مخلوط سوخت دیزل-بیودیزل بر عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل با استفاده از شبکه عصبی11651829FAسید حسن حسینیدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگاناحمد تقی زاده علی سراییدانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانبرات قبادیاناستاد، مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تربیت مدرس تهران،احمد عباس زاده مایواندانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگانJournal Article20170629Biodiesel and some nano-catalysts are an important additive to diesel fuel and can improve the engine performance and reduce emissions. In this study, biodiesel was added to pure diesel with ratios of 5 and 10 percent. Then, the carbon nanotubes were mixed as additive with these blends with concentrations of 30, 60, and 90 ppm to evaluate the performance, emissions, and vibration levels in a diesel engine. An ANN model, based on standard back-propagation learning algorithm for the engine, was developed. Multi-layer perception network (MLP) was used. The input or independent parameters were fuel blend, engine speed, fuel density, fuel viscosity, LHV, intake manifold pressure, fuel consumption, exhaust gas temperature, oxygen contained in exhaust gases, oil temperature, relative humidity and ambient air pressure. The target parameters were performance, emissions and RMS and Kurtosis of engine vibrations. The results showed that the specific fuel consumption and CO and UHC emissions decreased, while NOx emission increased. Also, the ANN model showed the training algorithm of back-propagation with 20-20 neurons in hidden layers (logsig-logsig) is able to predict different parameters with good performance and accuracy. The corresponding R-values for training, validation and testing were 0.9999, 0.9985 and 0.9994, respectively. <br /> بیودیزل و همچنین برخی نانوکاتالیستها به عنوان افزودنی به سوخت دیزل میتواند باعث بهبود عملکرد و کاهش آلاینده-های موتور شود. در تحقیق حاضر، بیودیزل با نسبت 5 و 10 درصد ( B5 و B10) در مخلوط با سوخت دیزل استفاده شد. سپس نانولولههای کربن با غلظت 30، 60 و ppm90 به مخلوط سوخت برای ارزیابی عملکرد، آلایندگی و ارتعاش موتور دیزل استفاده گردید. از شبکه عصبی چندلایه با قاعده یادگیری پس انتشار خطا رو به جلو برای مدلسازی استفاده گردید. نوع سوخت، دور موتور، چگالی، ویسکوزیته و ارزش حرارتی سوخت، فشار مانیفولد ورودی، مصرف سوخت، دمای گازهای خروجی، اکسیژن موجود در گازهای خروجی، دمای روغن، رطوبت و فشار نسبی هوای محیط بهعنوان پارامترهای لایه ورودی یا مستقل در نظر گرفته شدند. عملکرد، آلایندگی و ارتعاش موتور بهعنوان پارامترهای لایه خروجی درنظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که مصرف سوخت ویژه موتور و آلایندگیهای CO و UHC کاهش یافته، در حالی که آلاینده NOx افزایشی بوده است. همچنین، مدل شبکه عصبی با الگوی آموزش پس انتشار خطا با 20-20 نرون در لایههای مخفی سیگموئیدی-سیگموئیدی توانایی پیشبینی پارامترهای مختلف را با عملکرد و دقت خوبی دارد. مقادیر عددی ضریب رگرسیونی (R) آموزش، ارزیابی و آزمون مدل بهینه شبکه به ترتیب 9999/0، 9985/0 و 9994/0 بهدست آمد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171204Effects of Important Parameters on Biodiesel Production using Heterogeneous Potassium Carbonate/Alumina Catalyst and Rapeseed Oilبررسی اثر برخی پارامترهای مهم در تولید بیودیزل با استفاده از کاتالیست ناهمگن پتاسیم کربنات/آلومینا و روغن کلزا172753666FAالمیرا یزدانیاندانشگاه علم و فناوری مازندراننوشین قلیپور زنجانیاستادیار، مهندسی شیمی، پژوهشگاه استاندارد، گروه پژوهشی پتروشیمی، البرز،آرش کامران پیرزماندانشگاه علم وفناوری مازندرانJournal Article20170819Biodiesel, due to its environmental benefits and similar properties with diesel, is considered as a fossil fuel alternative. Rapeseed oil is used to produce biodiesel in presence of K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. For catalyst preparation K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> was loaded on the Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> as support using impregnation. Taguchi’s experimental setup was used in a completely randomized design with two replications for transesterification reaction and investigating the effects of reaction time, temperature and catalyst concentration on biodiesel production efficiency and to optimize the number of experiments. Also, molar ratio of 15 to 1 (alcohol:oil), catalyst concentrations of 0.5, 1, 1.5, 2, 3 and 5 wt.%, reaction temperatures of 55, 65 and 75 °C, reaction times of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 hr. and stirring rate of 600 rpm was used for transesterification reaction. Highest biodiesel yield (99%) was obtained by transesterification process at 65 °C using 2 wt. % of K2CO3/Al2O3 for 2 hr. Comparing these results to other researcher’s results shows that the loading ratio of K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> compared to KNO<sub>3</sub> and Ca(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> can increase the biodiesel production efficiency in alumina-based catalysts. Analysis of variance analysis with regard to catalyst, reaction time and temperature variables indicates that temperature changes have no significant effect on the efficiency of methyl ester production, but the effects of time and catalyst concentration on the reaction rate is quite significant.
سوخت زیستی بیودیزل، بهدلیل مزایای زیست محیطی و شباهت برخی خصوصیات آن با نفت گاز، بهعنوان جایگزینی مناسب برای سوختهای فسیلی مورد توجه است. در این تحقیق، برای تولید بیودیزل از روغن پسماند کلزا در حضور کاتالیست K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> استفاده شد. برای آمادهسازی کاتالیست از روش حلکردن K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub><sub> </sub>بر Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> <sub> </sub>استفاده شد. برای انجام واکنش ترانس استریفیکاسیون و بررسی اثر پارامترهای مختلف زمان واکنش، دما و درصد وزنی کاتالیست بر بازده تولید بیودیزل و بهینهکردن تعداد آزمایشها، از طراحی آزمایش تاگوچی، در طرح کاملاً تصادفی با دو تکرار، استفاده شد. همچنین، نسبت مولی متانول به روغن 15 به 1، میزان کاتالیست 5<sub>/</sub>0، 1، 5<sub>/</sub>1، 2، 3 و 5 درصد وزنی، دمای واکنش 55، 65 و 75 درجه سانتیگراد، زمان واکنش 5<sub>/</sub>0، 1، 5<sub>/</sub>1، 2، 5<sub>/</sub>2 و 3 ساعت و دور همزن rpm 600 درنظر گرفته شد. بهترین بازده تولید بیودیزل (99 درصد)، پس از 2 ساعت با استفاده از 1 درصد وزنی کاتالیست ناهمگن پتاسیمکربنات/آلومینا در دمای C°65 حاصل میشود. از سوی دیگر، مقایسه نتایج حاصل با مطالعات سایر محققان نشان میدهد بارگذاری K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>نسبت به KNO<sub>3</sub>و Ca(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>، میتواند بازده تولید بیودیزل را در کاتالیستهای با پایه آلومینا افزایش دهد. تحلیل واریانس با درنظر گرفتن متغیرهای میزان کاتالیست، زمان و دمای واکنش، بیانگر آن است که تغییرات دما اثر معنادار بر بازده تولید متیل استر ندارد، لیکن اثر تغییرات زمان و میزان کاتالیست مورد استفاده بر درصد تبدیل واکنش کاملاً معنادار است.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171023Experimental determination of direct injection homogeneous charge compression ignition (DI-HCCI) combustion regimeتعیین تجربی رژیم احتراقی مخلوط همگن در یک موتور اشتعال تراکمی283953993FAمرتضی فتحیدانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلامید جهانیاندانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل0000-0002-5968-5185داود دومیری گنجیدانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلJournal Article20170820Homogeneous charge compression ignition (HCCI) is an advantageous combustion concept for internal combustion engines in terms of efficiency and pollutant emissions. However, the limited operating range of this combustion concept suppressed its successful utilization. One applicable method to use this combustion concept in engines is to combine it with other similar combustion strategies, such as diesel and partially premixed combustion (PPC), while each combustion concept come into work during its optimum operating range. In this study, the transition from partially premixed combustion (PPC) to homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion is determined based on investigating the performance and emission characteristics obtained from experimental data. The determination is based on the fact that in the direct-injection (DI) HCCI combustion, the stratification generated from the fuel injection is not an influencing factor. The results reveal that in the case of very early fuel injection timing (when the whole injection is completed before 60 crank angle degrees to top dead center) the HCCI combustion regime is obtained.احتراق اشتعال تراکمی بار همگن، مفهوم احتراقی مفیدی از نظر بازدهی و میزان آلایندهها برای موتورهای درونسوز است. لیکن بازة کارکردی محدود این راهبرد احتراقی سبب شده است که استفاده کاربردی از آن در موتورها تاکنون موفق نبوده باشد. یکی از روشهای کاربردی نمودن آن در موتورها این است که با دیگر انواع احتراق مشابه، همچون احتراق دیزلی و احتراق پیشآمیخته جزئی ترکیب گردد و هر راهبرد در بازة کارکردی بهینة خود ایفای نقش نماید.در این مطالعه با بررسی مشخصات عملکردی و آلایندگی حاصل از نتایج آزمون بر روی یک موتور، شرایط گذر از رژیم احتراق پیشآمیخته جزئی به احتراق اشتعال تراکمی مخلوط همگن بازتعریف میگردد. اساس این شناسایی بر این اصل استوار است که در شرایط اشتعال تراکمی مخلوط همگن با پاشش مستقیم سوخت به درون محفظه احتراق، چینهبندی حاصل از زمانبندی سوختپاشی، پارامتری با اثرگذاری چشمگیر نیست. نتایج نشان میدهند که در شرایطی که پاشش سوخت بسیار زود اتفاق میافتد (تکمیل کل فرآیند سوختپاشی پیش از 60 درجة زاویة لنگ قبل از نقطة مرگ بالا) رژیم احتراقی حاصله اشتعال تراکمی مخلوط همگن است.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171023Effect of cobalt in activity reduction of close aluminums in the HZSM-5 framework and its role in enhancing light olefins production in Catalytic cracking of LPG fuelتأثیر کبالت در کاهش فعالیت آلومینیوم های همسایه در شبکه زئولیت ZSM-5 و نقش آن در افزایش تولید اولفینهای سبک در شکست کاتالیستی سوخت LPG415254043FAسعید عباسی زادهدانشگاه تربیت مدرسرامین کریم زادهدانشگاه تربیت مدرس دانشکده شیمیJournal Article20170619In this investigation, HZSM-5 zeolite with AlCl3 as aluminum source were synthesized by hydrothermal method and modified with cobalt. HZSM-5 and Co/HZSM-5 zeolites were used to investigate the product distribution in LPG fuel cracking. The prepared HZSM-5 and Co/HZSM-5 catalysts were characterized by XRD, FTIR, SEM, BET, XRF, NH3-TPD and Al MAS NMR analyses. The results of NH3-TPD showed that the acidity of Co/HZSM-5 zeolite was lower than HZSM-5. Aluminum distribution in the framework of HZSM-5 was determined by chemical analysis of XRF and reflectance UV-Visible analysis. The results indicated that the proportion of close Al atoms and single Al atoms in the zeolite framework was found to be 28.6% and 71.4%, respectively. The obtained olefin yield for Co/HZSM-5 (48.1%) was higher than HZSM-5 (45.4%) in catalytic cracking of LPG fuel. The yield of C5+ heavy products, the formed coke and deactivation rate for Co/HZSM-5 catalyst were lower than unmodified HZSM-5.در این تحقیق، زئولیت HZSM-5 به روش هیدروترمال سنتز شد و با استفاده از کبالت، اصلاح گردید. زئولیتهای <br /> HZSM-5 و Co/HZSM-5 به منظور بررسی توزیع محصولات در واکنش شکست کاتالیستی سوخت LPG مورد استفاده قرار گرفته است. کاتالیستهای تهیه شده با استفاده از آنالیزهای XRD، SEM، BET، XRF و NH3-TPD مشخصهیابی شدند. نتایج آنالیز NH3-TPD نشان داد که اسیدیته کاتالیست اصلاح شده Co/HZSM-5 نسبت به HZSM-5کمتر است. توزیع آلومینیوم شبکه زئولیت HZSM-5 با استفاده از آنالیز شیمیایی XRF و UV-Visible بازتابی تعیین شد. نتایج نشان داد که سهم آلومینیومهای همسایه و آلومینیوم های منفرد در شبکه زئولیت به ترتیب 6/28 و 4/71 درصد بوده است. بازده اولفینهای سبک در شکست کاتالیستی سوخت LPG توسط زئولیت اصلاح شده با کبالت (1/48 درصد) نسبت به زئولیت HZSM-5 (4/45 درصد) بالاتر بوده است. همچنین، بازده محصولات سنگین C5+، میزان کک تشکیل شده و نرخ غیرفعال شدن برای کاتالیست Co-HZSM-5 نسبت به زئولیت اصلاح نشده پایینتر است.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171216Applying the Homogeneity Factor to Evaluate the Effects of Pilot Injection Characteristics on Air-Fuel Mixing Quality and Engine Performance in a Turbo-Charged High Speed Direct Injection (HSDI) Diesel Engineبکارگیری ضریب همگنی جهت ارزیابی تاثیرات مشخصه های پیش پاشش سوخت بر کیفیت فرآیند اختلاط سوخت و هوا و نحوه عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی پاشش مستقیم سرعت بالا پرخوران537154057FAرئوف مبشریدانشگاه حضرت آیت الله العظمی بروجردی (ره)مهدی صدیقدانشگاه حضرت آیت الله العظمی بروجردی (ره)Journal Article20170302In current research, the simultaneous effects of pilot fuel quantity and pilot injection timing on air-fuel mixing process, engine performance and the amount of pollutant emissions have been investigated in a High Speed Direct Injection (HSDI) turbo-charged diesel engine. For this purpose, a modified parameter called “Homogeneity Factor (HF)” has been applied as a new measure for analyzing the air-fuel mixing process. The simulated results has been firstly compared with the experimental data and a very good agreement has been achieved for simulating the in-cylinder pressure, the heat release rate and the amount of pollutant emissions. The results show that the pilot fuel quantity is more effective on air-fuel mixing quality than pilot injection timing. By advancing the start of pilot injection timing, the maximum amount of Homogeneity Factor (HF) during pilot injection, is achieved at an earlier time. As a result, for earlier SOP timing, a sufficient mixing is available to achieve a more homogeneous at the time of ignition.تاثیرات همزمان میزان سوخت پیشپاشش و زمانبندی پیشپاشش بر فرآیند اختلاط سوخت و هوا، عملکرد موتور و مقدار آلایندههای تولیدی در یک موتور اشتعال تراکمی پاشش مستقیم سرعت بالای پرخوران بررسی شده است. برای این منظور از پارامتر اصلاح شدهای با نام «ضریب همگنی» به عنوان معیاری جدید در ارزیابی کیفیت فرآیند اختلاط سوخت و هوا بهره برده شده است. ابتدا نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است و تطابق مناسبی جهت پیشبینی مقادیر فشار داخل سیلندر، میزان حرارت آزاد شده و مقادیر آلایندههای تولیدی حاصل شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهد، مقدار سوخت پیشپاشش تاثیرات به مراتب بیشتری بر کیفیت اختلاط سوخت و هوا در مقایسه با زمانبندی پیش پاشش سوخت دارد به نحوی که با جلوانداختن زمان پیش پاشش سوخت، بیشینه مقدار «ضریب همگنی» در زمانی سریعتر حاصل گردیده و مدت زمان بیشتری برای ایجاد مخلوطی همگنتر جهت اشتعال فراهم خواهد شد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171219Numerical study of hydrogen and steam injection in order to reduce
Carbon monoxide production due to Carbon dioxide injection
into Oxidizer in Oxy-Fuel combustionمطالعه عددی تاثیر تزریق هیدروژن و بخارآب به منظور کاهش میزان مونوکسیدکربن تولید شده ناشی از تزریق دیاکسید کربن درون اکسید کننده در احتراق سوخت-اکسیژن739154247FAعلی اصغریدانشگاه تربیت مدرسکیومرث مظاهریدانشگاه تربیت مدرسعلیرضا علی پوردانشگاه شهید چمران اهواز0000-0003-0523-8344اسماعیل ابراهیمی فردوئیدانشگاه تربیت مدرسJournal Article20170722در مقاله حاضر تزریق بخار آب درون اکسیدکننده و تزریق هیدروژن درون سوخت به منظور کاهش میزان مونوکسید کربن تولید شده در فرآیند احتراق سوخت-اکسیژن همراه با تزریق CO2 درون اکسیدکننده مطالعه شده است. بدین منظور از شبیهسازی یک بعدی با استفاده از حلگر شعله نفوذی جریان متقابل و شبیهسازی سه بعدی با کمک نرم افزار اپن فوم استفاده شده است. در حل یک بعدی به بررسی تاثیر تزریق بخار آب درون اکسیدکننده و هیدروژن درون سوخت پرداخته شده و تاثیر آن بر میزان شاخص انتشار مونوکسید کربن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این شبیهسازی نشان دهنده آن است که تزریق بخار آب درون اکسیدکننده منجر به کاهش شاخص انتشارمونوکسیدکربن در فرآیند احتراق سوخت-اکسیژن میشود، در حالیکه تزریق هیدروژن درون سوخت منجر به افزایش میزان شاخص انتشار مونوکسید کربن میشود؛ از اینرو در مطالعه سهبعدی با توجه به هزینه محاسباتی بسیار بالا در آن تنها به بررسی تاثیر تزریق بخار آب درون اکسیدکننده به عنوان راه حلی مناسب جهت کاهش مونوکسید کربن تولید شده پرداخته شده است. نتایج بدست آمده در شبیهسازی سه بعدی نشان میدهند که تزریق بخارآب در جریان اکسیدکننده باعث کاهش تولید مونوکسیدکربن در ناحیه واکنشی و کاهش میزان انتشار مونوکسیدکربن از خروجی کوره میشود.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-362910220171023Statistical optimization using central composite design for the oxidative dehydrogenation process of LPG fuel on Fe / HZSM-5 in the presence of external electric fieldبهینه سازی آماری با استفاده از طراحی مرکب مرکزی برای فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی سوخت LPG بر روی Fe/HZSM-5 در حضور میدان الکتریکی خارجی9311254252FAامین علمداریدانشگاه تربیت مدرسرامین کریم زادهدانشگاه تربیت مدرس دانشکده شیمیJournal Article20170901The change in the Fermi level at the catalyst surface affects the catalytic activity. One way to change this level is to use an external electric field in the heterogeneous catalytic process. In this research, HZSM-5 was loaded with iron oxide and inserted in an external electric field with the proper strength for analyzing catalytic activity. This research is the first report presented for the synergistic effect of zeolite and external electric field to produce olefin, which has a higher activity than conventional methods. In a high voltage electric field, the energy band deviates, and the deviation of energy band increased the activity. The experimental design of the CCD was done using Design-Expert 7.3 software so that the relationship between the four process variables, namely: temperature, electrical current, the distance between the two electrodes, and the amount of metal load, are obtained. The square model was significant for response variables. The results indicate that the maximum yield (50.42%) can be resulted at 662.5 ° C, the intensity of the electric current input 3.67 mA, the distance between the two electrodes of 8 mm and the loading of the metal 6.7 3 wt.%.تغییر سطح فرمی در سطح کاتالیست بر فعالیت کاتالیستی اثر میگذارد. یک روش برای تغییر این سطح، استفاده از میدان الکتریکی خارجی در فرایند کاتالیستی هتروژن است. در این پژوهش HZSM-5 بارگذاری شده با اکسید فلز آهن در یک میدان الکتریکی خارجی با قدرت مناسب برای تجزیه و تحلیل فعالیت کاتالیزوری قرار داده شد. این پژوهش اولین گزارش ارائه شده برای اثر تشدید زئولیت و میدان الکتریکی خارجی برای تولید اولفین است که فعالیت بالاتری نسبت به روشهای معمول دارد. در میدان الکتریکی ولتاژ بالا، نوار انرژی منحرف میشود و انحراف نوار انرژی موجب افزایش فعالیت میشود. طراحی آزمایش CCD با استفاده از نرم افزار Design-Expert 7.3 انجام شد تا ارتباط بین چهار متغیر فرایندی، یعنی: دما، شدت جریان الکتریکی، فاصله دو الکترود و مقدار بارگذاری فلز حاصل شود. مدل مربع برای متغیرهای پاسخ معنیدار بود. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که حداکثر مقدار بازده (42/50%) را میتوان در دمای 5/662 درجه سانتیگراد، شدت جریان الکتریکی ورودی 36/7 میلی آمپر، فاصله دو الکترود 8 میلی متر و بارگذاری فلز 67/3 درصد وزنی به دست آورد.