فهرست مطالب

چکیده:………………………………………………………………….. 1

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل1 – کلیات

سیکل تولید توان تراکمی (دیزل) راندمان حرارتی بالا و میزان تولید دی‌اکسیدکربن پایینی دارد، اما همیشه با مسئله تولید اکسیدهای نیتروژن، دوده و ذرات معلق مواجه بوده است.
سوخت دیزل که به اختصار آنرا گازوئیل می‌نامیم، از منابع فسیلی بدست می‌آید و همواره دارای مقادیری آب و گوگرد (به صورت سولفور) بوده است. سولفور موجود در سوخت دیزل در فرایندهای پس از احتراق شرکت کرده و تولید اکسید گوگرد می‌نماید. اکسید گوگرد در ترکیب با آب، تشکیل اسید سولفوریک می‌دهد و خوردگیهایی را در مسیر خود، در بدنه سیلندر، درگاه خروجی و اگزوز ایجاد می‌نماید. علاوه‌براین اکسید گوگرد خارج شده از اگزوز، در آب باران حل می‌شود، اسید سولفوریک تولید میکند و یکی از منابع اصلی ریزش بارانهای اسیدی را تشکیل می‌دهد.
براساس تحقیقات انجام شده، مقدار ذرات معلق و دوده تولید شده در موتورهای دیزل رابطه مستقیمی با میزان سولفور و آروماتیکهای موجود در سوخت مصرفی دارد. بطوریکه هرچه میزان سولفور و آروماتیکها در سوخت دیزل بیشتر باشد، میزات دوده و ذرات معلق تولید شده در موتور دیزل بیشتر خواهد بود[1,2].
از آنجاییکه موتورهای دیزلی که امروزه تولید می‌شوند، از نظر میزان مصرف، آلایندگی، توان و گشتاور برتری غیر قابل انکاری نسبت به موتورهای سیکل اتو (احتراق جرقه‌ای) یافته‌اند، 45 درصد اتومبیلهای تولیدی امروز در اروپا و امریکا با موتورهای دیزل ارائه می‌شوند. به همین دلیل دستیابی به سوخت دیزل کم سولفور از سال 1992 در دستور کار وزارت انرژی ایالات متحده و اتحادیه اروپا قرار گرفته است.
میزان سولفور موجود در سوخت دیزل، بستگی زیادی به منبع فسیلی تولید آن دارد. تا قبل از سال 2001 سوخت دیزلی که حاوی کمتر از 500 واحد در میلیون گوگرد (<500ppm) بود، سوخت کم سولفور خوانده می‌شد. از ابتدای سال 2001، سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده قوانین جدیدی را برای کاهش میزان گوگرد سوخت دیزل و براساس استاندارد ASTM D975 وضع کرد که طبق آن میزان گوگرد سوخت دیزل تا سال 2005 باید به زیر 50 واحد در میلیون کاهش میافت، تا براساس آن تولید کنندگان موتور و خودرو بتوانند میزان تولید آلاینده های خود را با قوانین جدید تطابق دهند.

مقدمه ………………………………………………………………………2

مصرف ویژه انرژی

مصرف ویژه انرژی

فصل2 – روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی

استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی یا استفاده از مخلوط روغن گیاهی با سوخت دیزل، رویای مقرون به صرفه‌ایست که در مقیاس کوچک و در مصرف کوتاه مدت به تحقق رسیده است. مزیت این روش اینست که روغن گیاهی تجدیدپذیر می‌باشد، ارزش حرارتی بالایی دارد و بدون هیچ فرایندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی در موتور دیزل معایبی نیز دارد، از جمله احتراق ناقص، شک در نازل، تهنشین شدن کربن در موتور و مخزن، رقیق سازی روغن روانکار، چسبنده سازی رینگها و نقص در روانکاری[3].
یکی از سوختهایی که دکتر رادولف دیزل برای استفاده در موتور خود بکار برد، روغن گیاهی بود. اولین تجربه استفاده از روغن گیاهی با شکست مواجه شد ولی موتور دیزل رادولف دیزل در سال 1900 در نمایشگاه پاریس با روغن بادام زمینی خالص کار کرد[4].فرایند تولید روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانیروغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی از خانواده تری‌گلیسریدها هستند که از دانه های روغنی گیاهان و چربیهای ذخیره شده در بدن حیوانات بدست می‌آید. فرمول خانواده تری‌گلسیریدها C55H98O6 است که در شکل زیر نمایی از آرایش مولکولی آن هم به نمایش درآمده است.

فرایند تولید روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی……………………. 4
خواص جریان سرد ……………………………………………………….6
مزایای اختلاط روغنها و چربیها با سوخت دیزل……………………… 7
عملکرد موتور و آلایندگی………………………………………………. 7
مزایای روغنهای گیاهی به سوخت دیزل…………………………….. 8
معایب روغنهای گیاهی به سوخت دیزل…………………………….. 9

میزان تولید اکسیدهای نیتروژن در موتور دیزل بر اثر افزایش اتانول در سوخت دیزل تا 30 درصد حجمی

میزان تولید اکسیدهای نیتروژن در موتور دیزل بر اثر افزایش اتانول در سوخت دیزل تا 30 درصد حجمی

فصل3- بیو دیزل Bio-Diesel 12

بیودیزل عبارت است از استرهای منو‌الکیل اسیدهای چرب با زنجیر طویل که از منابع طبیعی تجدیدپذیر مانند روغنهای گیاهی یا چربیهای حیوانی تهیه می‌شود و می‌توان آنرا به عنوان جایگزین سوخت دیزل، اختلاط با آن و یا به عنوان افزودنی به سوخت دیزل استفاده کرد. طول زنجیر بیودیزل 16 تا 20 کربن است که در یک سر آن اکسیژن دارد.
از آمیختن 20 درصد بیودیزل با گازوئیل، مخلوطی بدست می‌آید با نام اختصاری B20 که می‌تواند درکلیه تجهیزات مربوط به سوخت دیزل مورد استفاده قرار بگیرد. مخلوطهایی با نسبتهای بالاتر- مثل B100 – در موتورهای ساخته شده از سال 1994 به بعد، با اندک تغییرات و یا حتی بدون نیاز به آن، می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

فرایند تولید بیودیزل
برای تهیه بیودیزل، از روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی استفاده می‌شود. چربیها و روغنها با 10 درصد وزنی الکل کوتاه زنجیر، نظیر متانول در حضور کاتالیزور اسید سولفوریک و در دمای 65 تا 80 درجه سانتیگراد گرم و به مدت 2 ساعت با هم مخلوط می‌شوند. پس از آن مخلوط با هیدروکسید سدیم یا پتاسیم شسته می‌شود تا از ناخالصیها، متانول واکنش نداده و کاتالیزور پاک شود. هیدروکسیدها از انواع باز هستند و اسیدی بودن متیل استر را کاهش می‌دهند و ترکیبات شیمیایی به نام استرهای متیل اسید چرب را در محیط قلیایی به وجود می‌آورند. متیل استر طی فرایند تبخیر و میعان، خالص می‌شود. در این فرایند 10 درصد وزنی گلسیرین، که در صنایع بهداشتی و آرایشی کاربرد دارد، نیز به عنوان محصول فرعی تولید می‌شود. شکل 1 نمای کلی از مراحل تولید را نشان می‌دهد.

فرایند تولید بیودیزل……………………………………………………. 12
تفاوتهای بیودیزل و گازوئیل…………………………………………… 14
مزایای استفاده از بیودیزل نسبت به سوخت دیزل……………….. 20
موانع بکارگیری………………………………………………………… 29
نتیجه گیری…………………………………………………………….. 30

میزان تولید آلاینده ها در موتور دیزل بر اثر افزایش میزان بیودیزل در سوخت دیزل

میزان تولید آلاینده ها در موتور دیزل بر اثر افزایش میزان بیودیزل در سوخت دیزل

فصل4 – الکل

استفاده از سوختهای الکلی در موتورهای احتراق داخلی بعنوان سوخت، موضوع جدیدی نیست. در سال 1872 که Otto موتورهای احتراق داخلی را اختراع نمود، بنزین در دسترس نبود و از اتیل الکل به عنوان سوخت این موتور استفاده می‌شد. سوختهای الکلی (مانند متانول و اتانول)، سوختهای مایع با راندمان و عدد اکتان بالا هستند که در عین حال میزان انتشار مواد آلاینده و ترکیبات تولید کننده اوزون درگازهای حاصل از احتراق آنها کم است، لذا بعنوان سوختهای جایگزین مطرح و در مناطقی نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اگرچه الکل سوخت مناسبی برای موتور محسوب می‌گردد، لیکن برای مصارف خانگی یا مصرف کننده‌های غیر متحرک انرژی، سوخت جایگزین مناسبی نیست. زیرا برای تولید آن باید انرژی مصرف شود و در مصارف گرمایی بهتر است این انرژی بطور مستقیم مصرف شود[29].

فرایند تولید اتانول………………………………………………………. 31
استفاده از اتانول در موتورهای احتراق جرقه‌ای……………………. 31
استفاده از اتانول در موتورهای احتراق تراکمی…………………….. 33
تفاوتهای اتانول با سوخت دیزل……………………………………….. 34
مزایای اختلاط اتانول با سوخت دیزل…………………………………. 39
معایب افزودن اتانول به سوخت دیزل…………………………………. 43
فشار بخار بالا و پدیده تشکیل حباب…………………………………. 44
تغییرات لازم در موتور دیزل برای بکارگیری E-Diesel ا………………..45
موانع تکنولوژیک………………………………………………………… 46

میزان تولید آلایندهها در رژیمهای زمانبندی احتراق

میزان تولید آلایندهها در رژیمهای زمانبندی احتراق

فصل5 – گاز

گاز طبیعی شامل بیش از 95 درصد متان و ترکیبات سنگینتر مانند اتان یا پروپان و درصد ناچیزی از ترکیبات ناخالصی مانند CO2 و ترکیبات گوگردی از مخازن گاز یا به صورت گازهای همراه با نفت از منابع نفت خام استخراج می‌گردد. جهت استفاده از آن به صورت تجاری ابتدا در پالایشگاههای گاز که در نزدیکی منابع استخراج قرار دارند، مورد تصفیه فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته و سپس با مشخصات فنی مورد نیاز خطوط انتقال به پایانه های تحویل گاز جهت مصارف متعدد انتقال می‌یابد. در مسیر خطوط انتقال گاز ایستگاههای تقویت فشار نیز مورد نیاز است. با توجه به فراوانی منابع گاز، کیفیت مطلوب سوختن و مطابقت انتشار میزان آلاینده خروجی از اگزوز با مقررات محیط زیست و نهایتاً قیمت ارزان آن نسبت به سایر منابع انرژی، به عنوان اصلی‌ترین شکل انرژی جایگزین در اغلب نقاط دنیا مطرح است. برای مصرف گاز طبیعی در خودروها با توجه به دانسیته انرژی کم آن باید تا فشار bar200 متراکم و در مخازن فلزی یا کامپوزیتی که برای این فشار عملیاتی طراحی شده است، نگهداری نمایند[29].
1. گاز طبیعی فشرده شده[29]……………………………………… 47
مزایای استفاده از گاز طبیعی فشرده شده …………………………47
2. گاز طبیعی مایع شده[29] ………………………………………….49
اجزاء سیستم خودروهای با سوخت .LNG: ا………………………….50
انتشار گازهای آلاینده:………………………………………………….. 55

فصل6 – سوخت دیزل کم سولفور ULSD

مزایای استفاده از ULSD نسبت به سوخت دیزل………………. 60

میزان سولفور مجاز در سوخت دیزل در برخی کشورها تا سال 2010

میزان سولفور مجاز در سوخت دیزل در برخی کشورها تا سال 2010

فصل7- اترها

محتوی اکسیژن: محتوی اکسیژن دی متیل اتر بالاست و همین موضوع میزان تولید ذرات معلق را تا حد صفر پایین می‌آورد. برای کاهش بیشتر میزان اکسیدهای نیتروژن، می‌توان مقادیر زیادی از گازهای اگزوز را به محفظه احتراق بازگرداند [36].
ذرات معلق در محدوده های غنی از سوخت و در حرارت بالا تولید می‌شود. کاهش باندهای کربن- کربن تولید ذرات معلق را پایین می‌آورد. دی متیل اتر باند کربن-کربن ندارد و محتوی اکسیژن آن بالاست. بنابراین مقدار کمی هم ذرات معلق تولید می‌کند[45].
تاخیر اشتعال کوتاه تر باعث می‌شود که سوخت کمتری پاشیده شود و مقدار سوخت کمتری در خلال احتراق پیش مخلوط بسوزد و انتالپی احتراق کمتری آزاد شود و حداکثر دمای احتراق پایین بیاید. این امر و پایین بودن دمای شعله آدیاباتیک دی متیل اتر نسبت به گازوئیل موجب کاهش میزان تولید اکسیدهای نیتروژن می‌شود. با این حال از به تاخیر انداختن شروع پاشش نیز برای کاهش هرچه بیشتر اکسیدهای نیتروژن می‌توان بهره برد[45].
مونوکسیدکربن در محدوده های بسیار غلیظ، جاییکه هوای کافی برای احتراق نیست، تشکیل می‌شود. تبخیر و اختلاط سریع دی متیل اتر با هوا، از تشکیل محدوده‌های غلیظ جلوگیری می‌کند و به همین دلیل

تفاوتهای بیودیزل و گازوئیل:……………………………………………. 64
مزایای استفاده از بیودیزل نسبت به سوخت دیزل………………….. 67
7.2. دی اتیل اتر (Diethyl Ether) ا……………………………………..73

فصل8 – گاز به روش مصنوعی مایع شده FT (Fischer Tropsch)

 

فصل9- هیدروژن

فرایند تولید هیدروژن [29] …………………………………………….89
تفاوتهای هیدروژن و گازوئیل…………………………………………. 90
مزایای استفاده از هیدروژن نسبت به سوخت دیزل………………. 94
تغییرات لازم در موتور دیزل برای سازگاری با سوخت بیودیزل…… 100
موانع بکارگیری……………………………………………………….. 100
نتیجه گیری……………………………………………………………. 100
منابع …………………………………………………………………….101



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان