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