موتورهای پيستونی هیدروژنی و CNG، پایان نامه مهندسي مکانیک | شبیه سازی، برنامه نویسی، پایان نامه

پایان نامه موتورهای پیستونی هیدروژنی و CNG، مهندسی مکانیک

عنوان: پایان نامه موتورهای پیستونی هیدروژنی و CNG، مهندسی مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: ۱۰۵

فهرست مطالب
عنوان
مقدمه
فصل اول: موتورهای هیدروژنی
۱-۱- خصوصیات احتراقی هیدروژن
۱-۱-۱- محدوده وسیع قابلیت اشتعال
۱-۱-۲- انرژی مشتعل شدن کم
۱-۱-۳- ضخامت کم لایه خاموش شدن
۱-۱-۴- دمای خودسوزی بالا (اکتان زیاد )
۱-۱-۵- سرعت سوختن زیاد در نسبت استوکیو متریک
۱-۱-۶- ضریب پخش زیاد
۱-۱-۷- چگالی خیلی کم
۱-۲- نسبت هوا به سوخت
۱-۳- مشکل احتراق پیش رس و راه حل آن
۱-۴- سیستم سوخت رسانی
۱-۴-۱- سیستم های کاربراتوری یا پاشش مرکزی
۱-۴-۲- سیستم های تزریق دریچه ای
۱-۴-۳- سیستم تزریق مستقیم
۱-۵- رقیق سازی حرارتی
۱-۶- طراحی موتور
۱-۷- سیستم های جرقه زنی
۱-۸- تهویه محفظه لنگ
۱-۹- بازده حرارتی
۱-۱۰- آلاینده ها
۱-۱۱- قدرت خروجی
۱-۱۲- ترکیب های گاز هیدروژن
۱-۱۳- وضعیت کنونی
۱-۱۴- موتورانژکتوری هیدروژنی دوزمانه
۱-۱۵- معرفی یک اتوموبیل هیدروژن BMW
۱-۱۵-۱- سوپاپ های پاشش (انژکتور) مخصوص برای هیدروژن
۱-۱۵-۲- تکنولوژی ایمنی
۱-۱۵-۳- تکنولوژی سوپاپ
۱-۱۵-۴- شاسی و تعلیق
۱-۱۵-۵- بدنه
فصل دوم: تولید و ذخیره سازی هیدروژن و CNG
۲-۱- مشخصات (خصوصیات) کلی فیزیکی و شیمیایی
۲-۲- مهم ترین روش های تولید هیدروژن
۲-۲-۱- گازهای طبیعی توزیع شده و تبدیل شیمیایی مایع تجدید شدنی
۲-۲-۲- الکترولیز (تجزیه الکتریکی)
۲-۲-۳- گرما شیمی دما بالا با تحریک خورشید
۲-۲-۴- تولید هیدروژن فوتو الکتریکی شیمیایی (نوری برقی شیمیایی)
۲-۲-۵- تولید هیدروژن بیولوژیکی
۲-۲-۶- جدا سازی کلی
۲-۲-۷- هیدروژن از زغال
۲-۲-۸- تولید هیدروژن با استفاده از انرژی هسته ای
۲-۳- مقایسه ذخیره سازی هیدروژن فشرده و CNG
۲-۳-۱- دانسیته انرژی
۲-۳-۲- کار تراکم
۲-۳-۳- محدوده حرکت
فصل سوم: موتورهای CNG سوز
۳-۱- فرمول CNG
۳-۲- موتورهای گازسوز
۳-۳- پدیدۀ کوبش
۳-۴- مشخصات گاز طبیعی
۳-۵- خواص شیمیایی
۳-۶- ارزش حرارتی سوخت
۳-۷ ارزش حرارتی حجمی مخلوط استوکیومتریک
۳-۸ خواص ضدکوبش
۳-۹ تمایل به پیش‌اشتعالی
۳-۹-۱ شاخص وب
۳-۱۰- سرعت شعله
۳-۱۱ مقایسه قیمت تمام‌شدۀ سوخت‌های مختلف
۳-۱۲- احتراق
۳-۱۳ نسبت هوا به سوخت نسبی (λ)
۳-۱۳-۱ فواید احتراق استوکیومتری
۳-۱۳-۲- نقاط ضعف احتراق استوکیومتری
۳-۱۳-۳- فواید استفاده از احتراق رقیق
۳-۱۳-۴ نقاط ضعف احتراق رقیق
۳-۱۴- سیستم احتراق
۳-۱۵- احتراق رقیق
۳-۱۶- غنی‌سازی به‌وسیله هیدروژن
۳-۱۷- طبقه‌بندی خودروهای گازسوز
۳-۱۸- موتورهای OEM و موتورهای تبدیل‌یافته
۳-۱۹- موتورهای دوگانه سوز
۳-۲۰- سیستم‌های سوخت‌رسانی درموتورهای دوسوخته
۳-۲۱- موتورهای بنزینی تبدیلشده به دوسوخته
۳-۲۲- موتورهای دیزل تبدیلشده به اختصاصاً گازسوز
۳-۲۳- هزینه تبدیل
۳-۲۴- اثر استفاده از گاز طبیعی بر راندمان موتورهای اشتعال جرقه‌ای
۳-۲۵- راندمان موتورهای دیزل تبدیلشده به اختصاصاً گازسوز
۳-۲۶- موتورهای دوگانه‌سوز
۳-۲۷- کاربرد موتورهای دوگانه‌سوز
۳-۲۸- سیستم‌های احتراق در موتورهای دوگانه‌سوز
۳-۲۹- موتورهای دوگانه‌سوز معمولی
۳-۳۰- موتورهای دوگانه‌سوز با آلایندگی NOx کم
۳-۳۱- موتورهای دوگانه‌سوز با پاشش مستقیم
نتیجه گیری:
منابع :
فهرست اشکال
عنوان
شکل ۱-۱: مقایسه حجم های اتاقک احتراق و ظرفیت انرژی را برای موتورهای هیدروژنی و بنزینی
شکل ۱-۲: طرح موتور
شکل ۱-۳: تهویه محفظه لنگ
شکل ۱-۴: یک نمونه منحنی NOx که با φ تغییر می کند برای یک موتور هیدروژنی
شکل ۱-۵: یگ گراف ساده تر که دیگر آلاینده ها برای موتور بنزینی
شکل ۱-۶: موتور هیدروژنی ۴ زمانه
شکل ۱-۷: نمودار قدرت خروجی موتور هیدروژنی و شماتیک زمان
شکل ۱-۸: محل قرار گیری موتور به طور شماتیک
شکل ۱-۹: مدل خودرو: BMW Hydrogen Racer
شکل ۱-۱۰: موتور سری های تولیدی ۱۲ سیلندر مخصوص هیدروژن
شکل ۱-۱۱: سیستم سوپاپ BMW شرایط بهینه را برای کاربر هیدروژن
شکل ۲-۱: اندازه های حاصل Z برای هیدروژن و گاز طبیعی
شکل ۲-۲: مقایسه بین چگالی مولی هر دو گاز در دمای و فشار یک
شکل ۳-۱: فرمول CNG
شکل ۳-۲: کلیه ترکیبات
شکل ۳-۳: شماتیک کلی خودرو cngسوز
شکل ۳-۴: سرعت شعله گازهای مختلف برحسب نسبت هم ارزی سوخت به هوا
شکل ۳-۵ تغییرات آلاینده های خروجی با رقیق و غنی کردن مخلوط برای یک موتور جرقه ای
شکل ۳-۶: مقدار NOx برحسب نسبت هوا به سوخت و راندمان
شکل ۳-۷: تاثیر زمان جرقه و عدد اکتان بر نسبت تراکم مجاز
شکل ۳-۸: تأثیر نسبت تراکم و زمان جرقه بر حد دمای گازهای خروجی
شکل ۳-۹: اثر نسبت تراکم و زمان جرقه روی راندمان حرارتی
شکل ۳-۱۰: مقایسه بین میزان آلودگی بنزین و گاز طبیعی فشرده غنی‌شده با هیدروژن
شکل ۳-۱۱: سیستم سوخت‌رسانی میکسری
شکل ۳-۱۲: سیستم سوخت‌رسانی پاشش چند نقطه‌ای
شکل ۳-۱۳: یک نوع انژکتور که در موتورهای گازسوز استفاده می‌شود
شکل ۳-۱۴: اثر افزایش مقدار گاز طبیعی در موتورهای دوگانه‌سوز
شکل ۳-۱۵: شمای کلی از یک موتور دوگانه‌سوز
شکل ۳-۱۶: مقدار BMEP متداول برای برخی از موتورها
شکل ۳-۱۷: مقدار NOx متداول برای برخی از موتورها
شکل ۳-۱۸: نحوۀ پاشش گاز و گازوئیل در داخل سیلندر
شکل ۳-۱۹: موقعیت قرارگیری شیر هیدرولیکی گاز
شکل ۳-۲۰: انژکتور دوگانه تزریق کننده گاز و سوخت مایع

فهرست جداول
عنوان
جدول ۱-۱: رکوردهای اولین فقط هیدروژن سوز
جدول ۲-۱: مشخصات هیدروژن- متان- بنرین و گازوئیل بعضی از اطلاعات داده شده
جدول ۲-۲: گاز طبیعی فرض می شد تا ترکیبی از گاز لوله کشی
جدول ۲-۳: انرژی های کار مورد نیاز برای متراکم کردن گاز طبیعی و هیدروژن
جدول ۲-۴: نیز مقدار هیدروژن فشرده و CNG که ممکن است در یک مخزن آزمایش CNG که حجم ۳۲٫۶۱ دارد ذخیره شود
جدول ۳-۱: ترکیب گازهای مختلف
جدول ۳-۲: خواص بعضی از سوختهای رایج
جدول ۳-۳: ترکیب گازهای طبیعی موجود در برخی از چاههای معروف دنیا
جدول ۳-۴: ارزش حرارتی سوخت های چاه های مختلف
جدول ۳-۵: درصد هزینه های مختلف در قیمت سوخت
جدول ۳-۶: اثر خواص مختلف سوخت بر عملکرد موتور احتراق داخلی
جدول ۳-۷: کاهش در میزان آلاینده‌های CO و NOx پس از افزودن هیدروژن
جدول ۳-۸: اثر تغییر از بنزین به OEM گازسوز
جدول ۳-۹: مقایسه دو موتور با سوخت های گاز طبیعی و دیزل
جدول ۳-۱۰: اثرات اصلی در تبدیل موتور از بنزین سوز به گاز سوز
جدول ۳-۱۱: مقایسه بین سیستم های مختلف سوخت رسانی
جدول ۳-۱۲: مقایسه انرژی داخلی بنزین و CNG

مقدمه

– خصوصیات احتراقی هیدروژن که مربوط می شود به استفاده اش به عنوان یک سوخت احتراقی.
– نسبت هوا به سوخت مخلوطهای هیدروژن و چگونگی مقایسه آن با دیگر سوخت ها.
– انواع مشکلات خود اشتعالی که در موتورهای هیدروژنی اتفاق می افتد.
– انواع سیستم های جرقه که ممکن است با موتورهای احتراق داخلی هیدروژنی استفاده شود.
– نتایج تهویه محفظه لنگ که به هیدروژن مورد استفاده در یک موتور احتراق داخلی وابسته است.
– بازده حرارتی موتور هیدروژنی.
– انواع آلودگی هایی که با موتور هیدروژنی همراه هستند.
– قدرت خروجی موتور هیدروژنی.
– تاثیر مخلوط شدن هیدروژن با دیگر سوخت های هیدروکربوری.
موتورهای هیدروژنی به دلیل خواص سوخت هیدروژن می تواند در نسبت سوخت به هوای ۷۴/۱ کار کند ، این نسبت برای موتورهای دیگر بسیار بیشتر است یعنی آنها برای اینکه روشن بمانند باید با سوخت بیشتری کار کنند. سوخت هیدروژن بسیار شبیه گاز طبیعی است زیرا؛ هر دو باید به صورت گاز در مخزن خودرو ذخیره شوند و دمای احتراق بالایی دارند ،سرعت احتراق در نسبت استوکیومتریک بالا است . کم بودن انرژی اشتعال ، ضخامت لایه خاموش کم ،محدوده زیاد اشتعال پذیری و چگالی کم از دیگر خواص هیدروژن است . نسبت استوکیومتریک هیدروژن ۳۳٫۳۴/۱ است ، در حالی که برای بنزین ۱۴٫۷:۱ است این نشان می دهد که برای سوختن کامل هیدروژن نسبت به بنزین با صرفه تر است . البته چون حجم مخصوص هیدروژن نیبت به بنزین بسیار بیشتر است ، اگر این سوخت در مانیفولد با هوا ترکیب شود حجم زیادی از سیلندر را اشغال خواهد کردو باعث کاهش قدرت خروجی می شود . بهترین نوع سیستم سوخت رسانی انژکتوری است که سوخت را در اواسط کورس مکش به داخل سیلندر تزریق می کند. در این موتورها حتما باید سیستم تهویه محفظه لنگ به همراه سوپاپ فشار وجو داشته باشد زیرا هیدروژن اگر به محفظه نفوذ کرده باشد در زمان استارت ممکن است منفجر شود.

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.