عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر امولسیون آب-گازوییل بر عملکرد، آلایندگی و صدای موتور دیزل
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 927;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76066;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 927;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76066
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمدرضا سیفی
- استاد راهنما
- سیدرضا حسن بیگی بیدگلی
- چکیده
- امروزه موتورهای دیزل در انجام کارهای مختلف مورد استفاده قرار می¬گیرند. احتراق ناقص این موتورها آلاینده¬های نامطلوبی تولید می¬کند که بر وضعیت جوی تاثیر گذاشته و باعث بروز مشکلاتی مانند گرم شدن کره زمین، آلودگی هوا، بارانهای اسیدی، مشکلات تنفسی وغیره می¬گردند. استفاده از امولسیون آب گازوییل به¬عنوان یک سوخت جایگزین، یکی از ساده¬ترین راهکارهای کاهش آلایندگی موتور دیزل است و به کمترین اصلاحات در موتور نیاز دارد. در سال¬های اخیر توجه فزاینده¬ای به استفاده از این سوخت شده است. با توجه به صدای تولیدی زیاد موتور دیزل و لزوم حضور انسان در نزدیکی آن (به¬ویژه در عملیات کشاورزی)، صدای موتور دیزل نیز باید با استفاده از این امولسیون بررسی شود. با توجه به نبود اطلاعات کافی در رابطه با تغییر میزان آلایندگی در موتورهای دیزل قدیمی (مرسوم در تراکتورهای موجود در کشور) و عدم وجود مطالعه¬ای در رابطه با تغییر صدای انتشار یافته از موتور با استفاده از امولسیون آب گازوییل، در این پژوهش تغییر مشخصه¬های عملکردی موتور دیزل و آلایندگی سوختی و صوتی آن با استفاده از این امولسیون (حاوی 2، 5، 8 و 10 درصد آب) بررسی شد. در مرحله اول آزمایش¬ها، مشخصه-های مهم سوخت، مشخصه¬های عملکردی و صدای یک موتور پرکینز در موقعیت گوش راننده و اطرافیان برای سوخت دیزل امولسیون اندازه¬گیری شد. در مرحله دوم، علاوه بر مشخصه¬های فوق، مصرف ویژه سوخت و آلاینده¬ها نیز در یک موتور دیزل لومباردینی دو سیلندر اندازه¬گیری شدند. نتایج نشان داد که حضور 10 درصد آب در سوخت دیزل، باعث افزایش 1/2 درصدی و 2/32 درصدی در جرم حجمی و گرانروی سینماتیک آن شده و نقطه ابری را 5/2 برابر می¬کند. افزایش در سرعت موتور به¬میزان 500 دور بر دقیقه باعث افزایش 3/30 درصدی توان و کاهش 5/3 درصدی گشتاور موتور پرکینز می¬شود. حضور 2 درصد آب در امولسیون، افزایش معنی¬دار توان موتور پرکینز را در سطح یک درصد به¬دنبال دارد؛ اما با افزایش بیشتر آب تا 10 درصد، توان و گشتاور خروجی موتور 3 درصد کاهش یافت. صدای غالب موتور ناشی از احتراق بود. با افزایش سرعت موتور سهم منابع مکانیکی در صدای آن افزایش یافت که مقدار متوسط این افزایش 5/3 درصد برای موتور پرکینز و 7/1 درصد برای موتور لومباردینی بود. 8/2 و 7/1 درصد افزایش در صدای کلی موتورهای پرکینز و لومباردینی با افزایش 300 و
- Abstract
- Diesel engines are efficient and economic power sources that are widely used in heavy duty applications and farming practices. Their high mechanical efficiency widens their application to for light duty vehicles. However, incomplete combustion of these engines leads to unwanted emissions, which leads to global warming, air pollution, acid rain and respiratory problems. The usage of water-diesel emulsion as an altenative fuel is one of the easiest methods to decrease the engine disadvantages, which needs the least engine modofications. In recent years, several studies were done about the uasge of this fuel in diesel engines. Regarding to high noise emission of diesel engines and the necessity of human presence near them (especially in farming practices), their sound emitted should be measured using this emulsion. There is limited information about the effect of water-diesel emulsion usage in the emission of old fasioned diesel engines with widespread usage in farming practices. Also, no study were carried out to measure the diesel engine noise emission using water-diesel emulsion. So, the aim of this study is the investigation of the diesel engine performance, emission and sound using water-diesel emulsions (with 2, 5, 8, 10 volumetric percentage of water). Investigations were done in two phases. In the first phase, fuel chracteristics of emulsion prepared with an ultrasonic probe were measured. Then, the tractor engine performance and its noise emission in driver's ear and bystander position were measured and compared with neat diesel. In the second phase, in addition to previously mentioned parameters, brake specific fuel consumption and exhaust emission of a two cylinders diesel engine were measured using emulsions prepared with a mechanical agitator. Results showed that the presence of 10 volumetric percentage of water in diesel increased kinematic viscosity and density by 2.1% and 32.2%, respectively comparing with the neat diesel values and also increased the fuel cloud point about 2.5 times more than the obtained value for neat diesel. 30.3% increase and 3.5% decrease was observed for the tractor engine power and torque when the engine speed increased by 500 rpm. The presence of 2 volumetric percentage of water in the emulsion prepared with ultrasonic waves increased the tractor engine power significantly at 1% probability level (P < 0.01). Further increase in water percentage for emulsion to 10 volumetric percentage decreased the output engine torque by 3%. The greatest engine sound was observed at combustion frequency. The contribution of noise emitted from engine mechanical components in the engine noise emitted increased approximately by 3.5% for tractor engine and by 1.7% for another diesel engine when increasing the engine speed. 300 rpm rise in the tractor engine speed showed 2.8% increase in the overall engine sound. This increase was 1.7% for another diesel engine when its speed increased by 1250 rpm. The change in the engine sound fueled with emulsions was lower than its values for neat diesel. The amount of increase in the engine brake specific fuel consumption was 26.5% when its speed increased from 1500 to 2750 rpm. When 2 volumetric percentage of water was added to neat diesel, the engine brake specific fuel consumption decreased by 6%. The maximum CO emission was observed for emulsion with 10 volumetric percentage of water and was 26% greater than the obtained value for neat diesel. The minimum amounts of emission were obtained for emulsions with 5 and 8 volumetric percentages of water and were 16.4% lower than the engine CO2 emission fueled with neat diesel. The emulsion usage with 5 volumetric percentage of water showed the greatest decrease in HC (7.2%) and NOx (30.8%) emissions and the greatest increase in O2 emission (6%) comparing with the values obtained for neat diesel. Finally it could be concluded since water in diesel emulsion uasage with low percentage of water in diesel engine improved the engine performance and decreased its exhaust emission without increasing its noise emission, it could be a suitable alternative fuel for using in diesel engines. Keywords: diesel engine, engine performance, exhaust and noise emission, water-diesel emulsion.
