تعریف دوده

Download Report

Transcript تعریف دوده

‫ارئه دهنده‪ :‬امین شفیعی‬
‫استاد راهنما‪ :‬دکتر قاضی عسکر‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪(6‬‬
‫‪(7‬‬
‫‪(8‬‬
‫‪(9‬‬
‫‪2‬‬
‫مقدمه‬
‫تاریخچه‬
‫تعریف دوده‬
‫فرایند تولید دوده‬
‫پارامترهای فیزیکی مؤثر در تولید دوده‬
‫موتور دیزلی و پارامترهای مؤثر در طراحی آن‬
‫جلوگیری از خروج آالینده های موتور‬
‫استاندارد یورو‬
‫نتیجه گیری و آینده نگری‬
‫مزایا‬
‫‪3‬‬
‫معایب‬
‫‪ ‬طراح و سال تولید‪ :‬دکتر رودلف دیزل آلمانی‬
‫سال ‪1892‬‬
‫‪ ‬تکامل‪ :‬سال ‪ 1923‬با طراحی انژکتور‬
‫توسط آقای رابرت بوش بنیانگذارکارخانه‬
‫عظیم بوش‬
‫‪ ‬تا سال ‪ 1990‬سوخت کم و عمر زیاد‬
‫‪ ‬از سال ‪ 1990‬به بعد آالیندگی کم و‬
‫بازده باال‬
‫‪4‬‬
‫سوخت ‪ +‬هوا‬
‫هوا‬
‫‪5‬‬
‫موتور بنزینی‬
‫جرقه شمع‬
‫موتور دیزلی‬
‫تراکم‬
‫سوخت‬
‫احتراق‬
‫احتراق‬
‫‪ ‬به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم‬
‫‪ )1‬سیستم تزریق مستقیم‬
‫• عوامل مؤثر‪:‬‬
‫‪ ‬حرکت چرخشی هوا در زمان تراکم‬
‫‪ ‬نحوه پاشیدن سوخت از نظر شکل ‪،‬‬
‫ذرات و فشار‬
‫‪ ‬اختالط سوخت ‪ ،‬هوا و سرعت‬
‫تبخیر سوخت‬
‫‪6‬‬
‫‪ )2‬سیستم تزریق غیر مستقیم‬
‫• خصوصیات‪:‬‬
‫‪ ‬افزایش سرعت چرخشی هوا در زمان تراکم‬
‫‪ ‬اختالط سوخت و هوا در دو مرحله‬
‫‪7‬‬
‫‪‬‬
‫•‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫•‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫سیستم تزریق مستقیم‬
‫مزایا‬
‫بازده باال تر و ایجاد گشتاور بیشتر‬
‫تلفات حرارتی کم تر‬
‫طراحی ساده تر‬
‫معایب‬
‫عدم اختالط همگن و مناسب‬
‫تولید دوده بیشتر‬
‫استفاده از پمپ با فشار باال‬
‫قابل استفاده در موتورهای سنگین و صنعتی با دور پایین‬
‫‪8‬‬
‫‪‬‬
‫•‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫•‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫سیستم تزریق غیر مستقیم‬
‫مزایا‬
‫اختالط همگن و مناسب‬
‫تولید دوده کمتر‬
‫احتراق نرم تر و صدای کم تر‬
‫معایب‬
‫بازده پایین تر و گشتاور کم تر‬
‫تلفات حرارتی و سوخت باالتر‬
‫نیاز به گرمکن در محفظه احتراق‬
‫قابل استفاده در موتورهای سبک با دور باال‬
‫‪9‬‬
10
‫•‬
‫ذرات کوچکتر از ‪ 10‬میکرومتر از جداره ریه گذشته و وارد‬
‫جریان خون شده‬
‫‪‬‬
‫سرطان ریه‬
‫عفونت ریه‬
‫سخت شدن عروق و افزایش حمالت قلبی‬
‫سرطان خون‬
‫سرطان معده‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪11‬‬
‫‪ ‬مرگ و میر ناشی از آلودگی هوا به ذرات ‪ 6‬درصد از کل مرگ‬
‫و میر‬
‫‪‬‬
‫‪12‬‬
‫نام شهر‬
‫میانگین ساالنه ذرات برحسب‬
‫میلی گرم بر متر مکعب هوا‬
‫مرگ و میر در هر صد هزار‬
‫نفر‬
‫لس آنجلس‬
‫‪44‬‬
‫‪79‬‬
‫شیکاگو‬
‫‪34‬‬
‫‪49‬‬
‫نیویورگ‬
‫‪29‬‬
‫‪44‬‬
‫سالیانه ‪ 500000‬نفر در اثر مواجهه با ذرات معلق در هوا دچار‬
‫مرگ زودرس می شوند ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪13‬‬
‫سوخت مصرف نشده‬
‫محل تشکیل‪ :‬ناحیه غنی از سوخت‬
‫نسبت ‪ 8‬به ‪ 1‬کربن و هیدروژن واخیرا ‪ 1‬به ‪1‬‬
‫چگالی ‪ 1/84 ±0/10‬گرم بر میلی لیتر‬
‫اندازه ‪ 2‬تا ‪ 100‬میکرومتر‬
‫استیلن و ‪PAH‬‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪14‬‬
‫پیرولیز‬
‫هسته زایی‬
‫رشد سطحی‬
‫انعقاد‬
‫تراکم‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪(3‬‬
‫‪(4‬‬
‫‪(5‬‬
‫‪15‬‬
‫دما‬
‫فشار‬
‫نسبت استوکیومتری‬
‫ترکیب سوخت‬
‫ساختار سوخت‬
‫سرعت اکسیداسیون‬
‫سرعت پیرولیز‬
‫‪ (1‬دما‬
‫در شعله نفوذی تولید دوده‬
‫در شعله پیش مخلوط تولید دوده‬
‫‪)2‬‬
‫فشار‬
‫چگالی‬
‫طول پاشش‬
‫تولید دوده‬
‫اکسیژن‬
‫تولید دوده‬
‫اثر اکسیژن روی تولید دوده‪:‬‬
‫‪ ‬قرار گرفتن در ترکیب سوخت‬
‫‪ ‬نسبت آن با سوخت در لحظه احتراق‬
‫‪17‬‬
‫ترکیب سوخت روی هر دو نوع شعله تاثیر دارد‪ .‬عناصر موجود در‬
‫سوخت بدین شکل روی دوده اثر دارند‪:‬‬
‫تولید دوده‬
‫کربن‬
‫تولید دوده‬
‫هیدروژن‬
‫تولید دوده‬
‫اکسیژن‬
‫جرم و حجم دوده‬
‫سولفور‬
‫‪18‬‬
‫‪‬‬
‫روی شعله پیش مخلوط کن بی اثر‬
‫روی شعله نفوذی مؤثر‬
‫‪‬‬
‫تعریف پارامتری برای ارتباط بین دوده ‪ ،‬ارتفاع بحرانی شعله و ساختار‬
‫سوخت ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫) ‪TSI ( Threshold Soot Index‬‬
‫‪100 > 𝑇𝑆𝐼 > 0‬‬
‫‪+b‬‬
‫𝑊𝑀‬
‫‪ℎ‬‬
‫‪ a‬و ‪ b‬ثابت‬
‫‪ MW‬وزن مولکولی‬
‫‪ h‬ارتفاع بحرانی شعله (ارتفاعی که اولین ذرات دوده مشاهده میشود)‬
‫‪19‬‬
‫𝑎 = 𝐼𝑆𝑇‬
‫‪TSI‬‬
‫‪0‬‬
‫‪100‬‬
‫افزایش تولید دوده‬
‫نحوه محاسبه ثابت های ‪ a‬و ‪: b‬‬
‫𝑊𝑀‬
‫کمترین مقدار‬
‫‪ℎ‬‬
‫𝑊𝑀‬
‫بیشترین مقدار‬
‫‪ℎ‬‬
‫ان – هگزان‬
‫‪TSI=2‬‬
‫‪ - 1‬متیل – نفتالین‬
‫‪TSI=100‬‬
‫‪a = 3.52‬‬
‫‪b = -0.0331‬‬
‫آلکان < ایزو آلکان < سیکلوآلکان < آلکن < آلکین < بنزن < نفتالن‬
‫‪20‬‬
material
TSI
ethane
1.2
propane
1.3
n-butane
1.6
2,3-Dimethyl butane
3.2
2-Butene
4.3
n-hexane
2.0
cyclohexane
3.2
Methyl cyclohexane
4.6
Benzene
31
Toluene
50
Butyl benzene
70
21
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪22‬‬
‫‪ NOx‬نماد عمومی ‪ NO2 ، NO‬و سایر اکسیدهای نیتروژن‬
‫محیط غنی از اکسیژن‬
‫دمای باال‬
‫‪N2 + O‬‬
‫‪NO + N‬‬
‫‪N + O2‬‬
‫‪NO + O‬‬
‫‪2NO + O2‬‬
‫‪2NO2‬‬
‫‪ NO‬بیش از نود درصد خروجی اگزوز‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪23‬‬
‫محفظه احتراق‬
‫انژکتور‬
‫فشار پاشش‬
‫زمان شروع تزریق‬
‫طول زمان تزریق‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪24‬‬
‫هندسه محفظه احتراق‬
‫مژثر در حرکت گردبادی‬
‫به تاخیر افتادن احتراق‬
‫تعیین کننده بیشینیه دما و فشار‬
‫ایجاد احتراق کامل تر‬
‫انژکتور شیر پودر کننده سوخت‬
‫هوای ورودی‬
‫‪ ‬موتور بنزینی‬
‫هوای متراکم شده‬
‫‪ ‬موتور دیزلی‬
‫‪25‬‬
‫افزایش فشار پاشش‬
‫‪ ‬کاهش اندازه ذرات سوخت پاشش شده و تبخیر زودتر‬
‫‪ ‬افزایش طول پاشش‬
‫‪ ‬مخلوط شدن بهتر سوخت و هوا‬
‫‪ 1000‬بار‬
‫‪275 ‬بار‬
‫کاهش ‪ 58‬درصدی تولید دوده‬
‫‪26‬‬
‫‪ ‬عیب فشار پاشش باال‪:‬‬
‫‪ ‬افزایش تولید ‪NOX‬‬
‫در اثر کوتاه تر شدن طول شعله نفوذی و افزایش بیشینه شعله پیش‬
‫مخلوط کن‬
‫‪27‬‬
‫پیش انداختن زمان پاشش‪:‬‬
‫‪ ‬افزایش ‪ 4/6‬درصدی توان موتور‬
‫‪ ‬کاهش ‪ 50‬درصدی نشر دوده‬
‫‪ ‬افزایش تولید ‪NOx‬‬
‫دالیل‪:‬‬
‫‪ ‬زمان بیشتر برای اختالط سوخت و هوا‬
‫‪ ‬افزایش برایند فشار و ایجاد دمای بیشتر‬
‫‪28‬‬
‫افزایش طول پاشش‬
‫‪ ‬افزایش زمان پاشش با مقدار ثابت سوخت‬
‫‪ ‬کاهش دما‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪29‬‬
‫کاهش نشر ‪NOx‬‬
‫کاهش توان موتور‬
‫افزایش تولید دوده به مقدار ناچیز‬
‫اگر زمان پاشش ‪ 3‬درجه میل لنگ بعد از نقطه مرگ وطول پاشش‬
‫‪ 20‬درجه میل لنگ باشد‪:‬‬
‫‪ ‬در فشار پاشش ‪ 1000‬بار ‪ 51‬درصد کاهش دوده‬
‫‪ ‬در فشار پاشش ‪ 800‬بار ‪ 40‬درصد کاهش دوده و ‪ 9‬درصد‬
‫کاهش ‪. NOx‬‬
‫‪30‬‬
‫تصفیه خروجی‬
‫اگزوز‬
‫فیلتراسیون‬
‫‪31‬‬
‫کاتالیزوز‬
‫‪‬‬
‫‪(1‬‬
‫‪(2‬‬
‫‪32‬‬
‫فیلتر الکترواستاتیک‬
‫باردار کردن ذرات توسط میدان الکتریکی‬
‫جذب ذرات باردار روی الکترود‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫انواع کاتالیزور‬
‫اکسایش‬
‫دو راهه‬
‫اکسایش و کاهش‬
‫سه راهه‬
‫‪2CO + 2O2‬‬
‫‪2CO2‬‬
‫‪HC + O2‬‬
‫‪H2O + CO2‬‬
‫‪2NO + 2CO‬‬
‫‪N2 + 2CO2‬‬
‫‪HC + NO‬‬
‫‪N2 + H2O + CO2‬‬
‫‪33‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫کاتالیزور اکسنده‪ :‬پالتینیوم و پاالدیم‬
‫کاتالیزور کاهنده‪ :‬رودیم‬
‫بستر کاتالیزور‬
‫سرامیکی‬
‫فلزی‬
‫• بستر سرامیکی‬
‫‪ ‬ساختار‬
‫‪ ‬محلول ‪ washcoat‬شامل‬
‫آلومینا (‪ (Al2O3‬و سریا )‪(CeO2‬‬
‫ندنمملترن‬
‫‪34‬‬
‫‪ ‬تولید آسان تر ‪ ،‬قیمت ارزان تر و بازیافت‬
‫راحت تر‬
‫‪ ‬حساس به ضربه‬
‫‪ ‬بستر فلزی‬
‫‪ ‬آلیاژ فلزات با مقاومت حرارتی باال‬
‫‪ ‬مقاومت باال در برابر‬
‫ضربه و حرارت ‪ ،‬قابلیت‬
‫کاهش ضخامت دیواره‬
‫‪‬‬
‫‪35‬‬
‫سنسور کنترل اکسیژن‬
‫استانداردهای آالیندگی اروپا‬
‫این آالینده ها شامل‪:‬‬
‫‪ ، NOx‬هیدروکربن ها (‪ ، )THC‬هیدروکربن های بدون متان‬
‫(‪ ، )NMHC‬مونوکسید کربن (‪ )CO‬و ذرات معلق (‪.)PM‬‬
‫‪36‬‬
37
38
39
40
41
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪42‬‬
‫‪ 1389‬و ‪ 1390‬یورو‪2‬‬
‫‪ 1392 ، 1391‬و ‪ 1393‬یورو‪4‬‬
‫‪ 1394‬یورو‪( 6‬مطابق با استاندارد حد مجاز آلودگی در اروپا)‬
‫‪ ‬پارامترهای فیزیکی مؤثر در تولید دوده‬
‫دما ‪ ،‬فشار ‪ ،‬نسبت استوکیومتری ‪ ،‬ترکیب و ساختار سوخت‬
‫‪ ‬پارامترهای مؤثر در طراحی موتور دیزلی‬
‫محفظه احتراق‬
‫انژکتور‪ :‬فشار پاشش ‪ ،‬زمان شروع پاشش و طول زمان پاشش‬
‫‪43‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪44‬‬
‫تولید سوخت و افزودنی های آن‬
‫فیلتراسیون و کاتالیزور‬
‫طراحی موتور‬
45
46
47
‫با تشکر‬
‫‪48‬‬