دانلود پایان نامه ارشد : بررسی تجربی تاثیر ترکیبات بیو دیزل و دیزل بر آلایندگی و عملکرد موتور دیزلMT4-244

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش : تبدیل انرژی

عنوان : بررسی تجربی تاثیر ترکیبات بیو دیزل و دیزل بر آلایندگی و عملکرد موتور دیزلMT4-244

دانشگاه شهید بهشتی

دانشکده مهندسی مکانیک

 

 

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش تبدیل انرژی

 

 

عنوان

بررسیتجربی تاثیر ترکیبات بیودیزل و دیزل بر آلایندگی و عملکرد موتور دیزلMT4-244

 

 

 

 

استاد راهنما:

دکتر احمد فصیح فر

 

 

ماه شهریور، سال 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

رشد روز افزون استفاده از منابع فسیلی، افزایش گازهای گلخانه ای و استانداردهای سختگیرانه آلاینده های خودرو ها، مشوق اصلی استفاده از بیودیزل ها به عنوان سوخت جایگزین موتوهای دیزلی است.آلودگی هوا، گرم شدن کره زمین، محدودیت و گرانی منابع فسیلی از جمله مشکلات پیش روی جامعه بشری هستند، برای حل این مشکلات بیودیزل‌های ارزان قیمتی چون بیودیزل پسماند خوراکی می‌تواند کارآمد باشد.

در این پژوهش ترکیب های B0، B5، B10، B20 و B30از سوخت بیودیزل پسماند خوراکی با دیزل به عنوان سوخت در موتور MT4.244 مورد استفاده قرار گرفته است. ماتریس آزمایش‌ شامل دور موتور  RPM 1200، RPM14700، RPM1700 وRPM2000 بارهای 25%، 50%، 75% و 100%موتور است. در دور های پایین میزان اشفتگی کمتر از دور های بالاست و این مطلب سبب کاهش آشفتگی و کاهش کیفیت احتراق می شود، اما با افزایش میزان دور آشفتگی لازم ایجاد می شود. میزان دور بالا باعث می شود سوپاپ های خروجی زودتر باز شود و کیفیت که این مطلب سبب می شود سوخت پیش از این که احتراق کامل انجام دهد از سوپاپ خارج شود و احتراق ناقص بماند. نتایج عملکرد مبین افزایش اندک توان، گشتاور در دورهای بالا و کاهش آن در دورهای پاییناست.  NO_X BSFCافزایش داشته در حالی که آلایندهCO و دوده کاهش قابل ملاحظه ای داشته اند.

در سوخت های بیودیزل به دلیل حضور اکسیژن Coکمتر و CO₂ بیشتری تولید می شود. دلیل آن واکنش اکسیژن با Co و تولید دی اکسیدکربن است.

همچنین به دلیل منابعی که برای تولید بیودیزل استفاده می شود، (پسماند های خوراکی) هزینه ها کاهش می یابد.

 

واژه ­های کلیدی: بیودیزل، روغن خوراکی، عملکرد موتور، آلایندگی موتور، سوخت تجدیدپذیر

 

فهرست مطالب

 

فصل 1: مقدمه   1

1-1- مقدمه   2

1-2- شرح موضوع    3

1-3- اهمیت موضوع    3

1-4-  فصل‌بندی مطالب     6

فصل 2: مروری بر ادبیات موضوع    8

2-1- مقدمه   9

2-2- روغن‌های گیاهی به عنوان سوخت     9

2-3- پیشینه بیودیزل    15

 2-4- ساختار بیودیزل    15

2-5- خواص و استاندارد‌های بیودیزل    16

2-6- معایب و مزایای بیودیزل    17

2-7- آلایندگی    27

فصل 3: روش تحقیق     33

3-1- مقدمه   34

3-2- روغن پسماند خوراکی    34

3-3- تولید بیودیزل پسماند خوراکی    36

3-4- تعیین خواص روغن پسماند خوراکی    37

3-5- انجام تست‌ها  39

3-6- مشخصات موتور  39

3-7- سلول تست     41

3-8- دستگاه سنجش آلایندگی    42

3-9- ماتریس آزمایش      44

3-10- تحلیل خطا. 45

فصل 4: نتایج و تحلیل آنها  48

4-1- مقدمه   49

4-2- نتایج عملکرد موتور  49

4-3- نتایج آلایندگی موتور  70

فصل 5: جمع بندی و پیشنهادها  86

5-1- جمع بندی    87

5-2- پیشنهادها  88

مراجع    89

 

 فهرست اشکال

شکل (2-1) ساختار یک مولکول تری‌گلیسیرید. 10

شکل (2-2) درصد تغییرات توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه و راندمان حرارتی روغن‌های گیاهی و گازوئیل   12

شکل (2-3) میزان آلایندگی روغن‌های گیاهی در مقایسه با دیزل.. 12

شکل (2-4) تغییرات لزجت برای روغن جاتروفا درترکیب با دیزل وبه همراه پیشگرم کردن.. 13

شکل (2-5) ارزش حرارتی و دمای شعله آدیاباتیک متیل استر اسیدهای چرب.. 19

شکل (2-6) تأثیر غلظت ترکیبات استر بر راندمان حرارتی.. 20

شکل (2-7) تاخیراشتعال برای بیودیزل‌های متفاوت.. 21

شکل (2-8) دیاگرام ?-P در حالت بی باری در دور RPM 14700 برای موتور پاشش مستقیم.. 22

شکل (2-9) بازه احتراق جاتروفا بیودیزل‌ و دیزل و تأثیر %15 EGR بر آن.. 24

شکل (2-10) تغییرات تورک موتور برای سوخت‌های مختلف در دور RPM 1300.. 25

شکل (2-11) تغییرات تورک موتور برای سوخت‌های مختلف در دور RPM 1700.. 25

شکل (2-12) رابطه بین عدد ستان با طول زنجیره هیدروکربنی و درجه اشباع بودن.. 30

شکل (2-13) رابطه بین عدد ستان و تولید . 30

شکل (2-14) ساختار اشباع و غیر اشباع اسیدهای چرب.. 31

شکل (2-15) میزان هیدروکربن‌های نسوخته در بیودیزل و دیزل.. 31

شکل (3-1) شکل موتور MT 4.244. 40

شکل (3-2) سیستم داده برداری دیجیتالی سلول تست… 42

شکل (3-3) آنالایزر AVL DiCOM 4000. 43

شکل (3-4) شماتیک اتاق تست و تجهیزات مربوطه. 44

شکل (3-5) نتایج 3 بار تکرار و مقدار میانگین برای ناکس در دور RPM1200 و بار %100.. 47

شکل (4-1) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 1200.. 50

شکل (4-2) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 14700.. 51

شکل (4-3) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 1700.. 51

شکل (4-4) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل بار موتور در دور RPM 2000.. 52

شکل (4-5) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %25.. 53

شکل (4-6) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %50.. 54

شکل (4-7) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %75.. 55

شکل (4-8) تغییرات راندمان حرارتی در مقابل دور موتور در بار %100.. 55

شکل (4-9) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل در بار %100 برای دورهای مختلف… 56

شکل (4-10) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 1200 و بارهای مختلف… 58

شکل (4-11) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 14700 و بارهای مختلف… 58

شکل (4-12) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 1700 و بارهای مختلف… 58

شکل (4-13) گشتاور موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 2000 و بارهای مختلف… 59

شکل (4-14) توان موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل دردور RPM 2000 و بارهای مختلف… 59

شکل (4-15) توان موتور با درصدهای متفاوت بیودیزل و دیزل در بار %100 برای دورهای مختلف… 60

شکل (4-16) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 1200 برای ترکیب‌های مختلف    61

شکل (4-17) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 14700 برای ترکیب‌های مختلف    61

شکل (4-18) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 1700 برای ترکیب‌های مختلف    62

شکل (4-19) تأثیر افزایش بار موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دردور RPM 2000 برای ترکیب‌های مختلف    62

شکل (4-20) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 63

شکل (4-21) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 63

شکل (4-22) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 64

شکل (4-23) تأثیر افزایش دور موتور بر مصرف سوخت ویژه ترمزی دربار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 64

شکل (4-24) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 65

شکل (4-25) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 66

شکل (4-26) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 66

شکل (4-27) تأثیر افزایش دور موتور بر دمای گازهای خروجی در بار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 67

شکل (4-28) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    68

شکل (4-29) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    68

شکل (4-30) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    69

شکل (4-31) تأثیر افزایش بار موتور بر دمای گازهای خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف    69

شکل (4-32) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی از اگزوز در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 71

شکل (4-33) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 71

شکل (4-34) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 72

شکل (4-35) تأثیر افزایش دور موتور بر ناکس خروجی در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 72

شکل (4-36) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف… 73

شکل (4-37) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM14700 برای ترکیب‌های مختلف… 74

شکل (4-38) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM1700 برای ترکیب‌های مختلف… 74

شکل (4-39) تأثیر افزایش بار موتور بر ناکس خروجی در دور RPM2000 برای ترکیب‌های مختلف… 75

شکل (4-40) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 76

شکل (4-41) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 76

شکل (4-42) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 77

شکل (4-43) تأثیر افزایش دور موتور بر مونوکسیدکربن در بار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 78

شکل (4-44) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف… 78

شکل (4-45) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM14700 برای ترکیب‌های مختلف… 79

شکل (4-46) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM1700 برای ترکیب‌های مختلف… 80

شکل (4-47) تأثیر افزایش بار موتور بر مونوکسیدکربن در دور RPM2000 برای ترکیب‌های مختلف… 80

شکل (4-48) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %25 برای ترکیب‌های مختلف… 81

شکل (4-49) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %50 برای ترکیب‌های مختلف… 82

شکل (4-50) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %75 برای ترکیب‌های مختلف… 82

شکل (4-51) تأثیر افزایش دور موتور بر دوده در بار %100 برای ترکیب‌های مختلف… 83

شکل (4-52) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM1200 برای ترکیب‌های مختلف… 83

شکل (4-53) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM14700 برای ترکیب‌های مختلف… 84

شکل (4-54) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM1700 برای ترکیب‌های مختلف… 84

شکل (4-55) تأثیر افزایش بار موتور بر دوده در دور RPM2000 برای ترکیب‌های مختلف… 85

 

 

فهرست جداول

جدول(1-1) استانداردهای آلایندگی اروپا برای موتورهای دیزل سواری برحسب g/km.. 5

جدول(1-2) هزینه‌های تولید بیودیزل پسماند خوراکی[1]. 6

جدول(2-1) ساختار شیمیایی اسیدهای چرب متداول. [2]. 10

جدول(2-2) خواص روغن‌های گیاهی. [2]. 11

جدول(2-3) خواص بیودیزل از روغن‌های مختلف [2]. 16

جدول(2-4) استاندارد ASTM D6751 برای بیودیزل B100. 17

جدول(2-5) تاخیر اشتعال و پیک فشار و پیک نرخ گرما برای سه نمونه بیودیزل [16]. 23

جدول(3-1) اسیدهای چرب تشکیل دهنده روغن آفتاب‌گردان [26]. 35

جدول(3-2) اسیدهای چرب تشکیل دهنده روغن پسماند خوراکی [27]. 35

جدول(3-3) خواص بیودیزل پسماند خوراکی.. 37

جدول(3-4) مشخصات فنی موتور MT 4.244. 40

جدول(3-5) دقت پارامترهای اندازه گیری شده توسط دینامومتر. 41

جدول(3-6) دقت پارامترهای اندازه گیری شده توسط آنالایزر AVL DiCOM 4000. 43

جدول(3-7) ماتریس آزمایش…. 45

جدول(3-8) گشتاور خروجی موتور در سه بار تکرار در دور RPM1200 و بار %100.. 46

جدول(3-9) ناکس خروجی موتور در سه بار تکرار در دور RPM1200 و بار %100.. 46

جدول(3-10) دوده خروجی موتور در سه بار تکرار در دور RPM1200 و بار %100.. 46

 

 

 

1-1- مقدمه

رشد روز افزون استفاده از منابع فسیلی و محدودیت این منابع باعث افزایش قیمت این ماده ارزشمند و تبدیلآن به یک کالای استراتژیک اقتصادی شده است. اگر مشکلات زیست محیطی و گرم شدن کره زمین به خاطر آلایندگی حاصل از گازهای گلخانه‌ای را نیز به آن بیافزایم، اهمیت یافتن جایگزینی رابرای رفع نیاز روز افزون جهان به منابع جدید انرژی درمی‌یابیم. این مشکل در چند دهه اخیر نه‌تنها گریبان‌گیر واردکنندگان نفت بوده بلکه برای کشورهای نفت خیزی چون ایران نیز که با مشکلات گوناگون در زمینه تهیه سوخت رو به رو هستند، هم مسأله ساز شده است.

تاکنون مهمترین و معمول ترین سوخت جهت استفاده در سرویس‌های حمل و نقل، در بسیاری از کشورهای جهان بنزین و گازوئیل بوده است. اتومبیل‌هایی که بنزین یا گازوئیل را به عنوان سوخت مصرف می‌کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می‌شوند که خود، سبب تولید اوزون تروپسفری (اوزون در سطح زمین)می‌شوند. با آنکه تمهیدات مختلف جهت کاهش آلودگی ازمعاینه فنی خودورها گرفته تا نصب سیستم‌های کنترل انتشار آلاینده در اگزوز خودروها که در کشورهای پیشرفته بکار گرفته شده، اما این برنامه‌ها در شهرهای بزرگ تولید اوزون و سایر آلاینده‌ها را به طور چشم‌گیری کاهش نداده است.

سوخت‌های پاک دارای خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی هستند که آنها را پاک‌تر از بنزین و دیزل با ساختار و ترکیبات فعلی در عمل احتراق، می‌نماید. به‌طور کلی این سوخت‌ها حین احتراق، هیدروکربن(نسوخته) کمتری تولید کرده و مواد منتشر شده حاصل از احتراق آنها دارای فعالیت شیمیایی کمتر برای تشکیل اوزون و مواد سمی دیگر می‌باشند. استفاده از سوخت‌های جایگزین، شدت افزایش ودی‌اکسیدکربنرا که سبب گرم شدن کره زمین می‌شود نیز کاهشمی‌دهد. دانشمندان و محققان بسیاری به منظورجایگزینسوخت‌های مناسب‌ترآزمایش‌ها و تحقیقیات فراوان انجام دادند. از جمله جایگزین‌هایی که می توان از آنها در موتورهای احتراق تراکمی استفاده کرد، استر روغن‌های گیاهی یا بیودیزل‌هااست.از آنجا که روغن‌های گیاهی گران‌قیمتهستند، سبب می‌شوند که بیودیزل‌های تولید شده از منابع گیاهی گرانتر از سوخت دیزل معمولی شوند. از این‌رو یافتن روغن‌های گیاهی غیر خوراکی و استفاده از روغن‌های پسماند خوراکی جهت تولید بیودیزل می‌تواند از قیمت نهایی آنها بکاهد و باعث شود که تولید آنها از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

تعداد صفحه : 106

قیمت : 14700تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***