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