عنوان: بررسی سوخت گاز و تاثیر و عملکرد آن بر روی خودروهای دوگانه سوز و خودروهای پایه گاز سوز، مهندسی مکانيک

رشته:  پروژه تخصصی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 14

بهمرا فایل پاورپوینت  ppt قابل ویرایش(30 اسلاید)

مقدمه
‏ بعد از یک قرن که موتورهای احتراق داخلی بیشترین خدمت را در صنعت حمل و نقل جاده ای بدوش کشیده ‏اند چند سالی است که شاهد تلاش برای تغییر سوختهای متعارف از این موتورها هستیم الزامات بکار گیری ‏سوختهای جایگزین عمدتا بدلیل حساسیت در زمینه آلودگیهای زیست محیطی بخصوص در کلان شهر های ‏امروزی ، بحث جوابگویی منابع نفتی ، وجود شوکها و نوسانات قیمت جهانی نفت و هزینه روز افزون فراورده ‏های نفتی در کنار یارانه غیر منصفانه به سوخت که نقش ما را در تولید سوخت کمرنگ نشان داده در ردیف ‏کشورهای وارد کننده قرار می دهدجلوه گر شده اند و هر روز اثرات خود را بیشتر پدیدار می سازند تا جایی که ‏این روزها جیره بندی سوخت را بعنوان راه حل مطرح کرده اند.‏
به لطف داشتن منابع عظیم گاز طبیعی و با پذیرفته شدن سوخت گاز طبیعی بعنوان سوخت جایگزین اولین ‏قدم اساسی دوران گذار از سوختهای مرسوم به درستی طی شده است. ‏

انواع گازهای مصرفی بعنوان سوخت خودرو: ‏
بصورت اجمالی خودروهای گاز طبیعی به دو صورت گاز طبیعی مایع ( ‏LNG‏ ) و گاز طبیعی فشرده ‏‏( ‏CNG‏ ) می توان مصرف کرد. گاز طبیعی مایع از تبرید گاز تا 160- درجه سانتی گراد بدست می آید و به ‏لحاظ چگالی انرژی با بنزین یا گازوئیل رقابت می کند. اما این روش از لحاظ قیمت گرانتر از روش دوم است و ‏نیاز به یک فرآیند اضافی در پالایشگاه دارد گاز طبیعی و فشرده که از تراکم گاز تا فشار 250 اتمسفر و ‏نگهداری آن در مخازن فولادی یا کامپوزیتی حاصل می شود.خودروهای گاز طبیعی سوز بصورت اختصاصا ‏گاز سوز بدون شک بهترین وضعیت برای یک خودروی گاز سوز است که باید موتور از ابتدا برای سوخت گاز ‏طراحی و تولید گردد

ویژگیهای گاز طبیعی:‏
ترکیبات گاز طبیعی
‏______________________________________________________‏

گاز طبيعی تركيبی از هيدروكربنها است، که از چاههای گاز و يا به همراه توليد نفت خام، توليد می شود.‏
گاز طبيعی اساساً از متان تشكيل شده‌ و بسته به محل جغرافيايی چاه گاز،‌ مقدار متان موجود در آن بين 80 تا ‏‏98 درصد تغییر می کند.(گاز طبیعی ایران تقریباً دارای 5/96 درصد متان است) بنابراين خواص اين گاز ‏بسيار مشابه با گاز متان است. ‏
به‌ غير از متان، مواد ديگری نیز درآن وجود دارد که به ‌ترتيب اهميت عبارتند از:‏
‎(1‎‏ اتان (بين 1 تا 8 درصد)‏
‏2) پروپان (تا 2 درصد)‏
‏3) بوتان و پنتان (كمتر از يك درصد)‏
همچنين موادی مانند نيتروژن ‏‎(N2)‎‏ ،دی‌اکسیدکربن ‏‎(CO2)‎، سولفید هیدروژن(‏H2S‏ ‏‎(‎‏ و آب نيز ممكن ‏است در گاز طبيعی يافت شود. درصدهای بيان ‌شده در بالا به ‌طور كلی صحيح    می باشند و برای چاههای ‏مختلف، این مقادیر تا حدودی تغییر می کند.‏
شايان ذكر است که برای استفاده در موتور خودروها، براساس استاندارد شركت ملی گاز از گاز طبيعی كه ‏شامل بيش از 80 درصد متان است، استفاده می شود.‏
عملكرد احتراقي گاز طبیعی
مطرح ترين مبحث در ‏CNG‏ و موتورهاي گازسوز خصوصاً آن دسته كه از حالت بنزيني تبديل به دوگانه سوز ‏شده‌اند، عملكرد احتراقي موتور مي‌باشد. اين مسئله از آن جهت اهميت دارد كه سوختن با نسبت مناسب، هم در ‏جهت كاهش آلايندگي و هم در جهت كاهش مصرف سوخت، تأثير مثبتي دارد و اين مقوله به طور تنگاتنگي ‏با عملكرد احتراقي موتور در ارتباط است. عملكرد احتراقي مناسب، آلايندگي كمتر، مصرف سوخت بهينه‌تر، و ‏راندمان حرارتي بالاتر را به دنبال دارد. ‏
ارزش حرارتی:‏
ارزش حرارتی یک سوخت که بر واحد جرم یا حجم بیان می‌شود،‌ بیانگر مقدار انرژي آزاد شده بر واحد ‏جرم يا حجم سوخت در يک واكنش شيميايي كامل، كه فقط منجر به توليد ‏CO2‎‏ و ‏H2O‏ مي‌شود، ‏مي‌باشد. ‏
مقدار ارزش حرارتی جرمی خالص گاز طبيعي حدود 10% از ارزش حرارتی جرمي خالص سوخت‌هاي مايع ‏موجود بيشتر است. به‌همين دليل ميزان مصرف جرمي سوخت موتورهاي گازسوز نسبت به مصرف جرمي ‏سوخت موتورهاي مشابه ديگر، كمتر مي‌باشد. البته این نکته قابل توجه است كه مقدار ارزش حرارتی خالص ‏گاز با زياد شدن درصد گازهاي بي‌اثر (‏N2‎، ‏CO2‎‏ و غیره)  كاهش مي‌يابد. ‏
خواص ضد كوبش:‏
اين خاصيت، ميزان تمایل به اشتعال خودبه‌خودی يک گاز را مشخص مي‌كند. اين پارامتر بستگي به فشار و ‏دمای داخل محفظه احتراق دارد.(دما و فشار در داخل محفظه احتراق نيز به عوامل بسيار زيادي از مشخصات ‏موتور مانند دور موتور، قطر سيلندر، نسبت تراكم، شكل محفظۀ احتراق و همچنين متغيرهاي احتراق مانند دماي ‏هوا، زمان شروع احتراق، سرعت شعله و غيره بستگي دارند.) همچنين ساختار شيميايي گاز در اين مشخصه از ‏اهميت بالايي برخوردار است.‏
احتراق گاز طبیعی:‏
سرعت پیشروی شعله برای گاز طبیعی حدود 60 درصد سرعت شعله بنزین است. این مسأله باعث کاهش بازده ‏موتور به دلیل افزایش انتقال حرارت به دیوارۀ محفظه احتراق که ناشی از افزایش مدت احتراق است، می‌شود. از ‏طرف دیگر پایین بودن سرعت شعله باعث می شود احتراق آن قدر به تأخير بیا‌فتد که سوپاپ دود باز شده و ‏انرژی حرارتی بسيار زيادي تلف ‌شود. این مشکلات را می‌توان با افزایش میزان آشفتگی در مخلوط هوا – ‏سوخت و تایمینگ مناسب جرقه و سوپاپها تا حد زیادی بهبود بخشید.‏