تأثیر زمان پاشش بر آنالیز انرژی و اکسرژی یک موتور دیزل با سوخت بیودیزل

ماشین های کشاورزی

مقاله 15، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 13، 1396، صفحه 177-191   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v7i1.50058

نویسندگان

امین فرهادی^{* 1}؛ سجاد رستمی¹؛ برات قبادیان²؛ شاهین بشارتی¹

¹گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

²گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر، روش تجزیه و تحلیل اکسرژی به‌طور گسترده در طراحی، شبیه‌سازی و ارزیابی عملکرد انواع مختلف موتورها برای شناسایی تلفات و محاسبه بازده استفاده شده است. ازطرفی، بیودیزل خود را به‌عنوان یک سوخت جایگزین مناسب در موتور دیزل معرفی کرده است. در این مطالعه با توجه به قوانین اول و دوم ترمودینامیک به بررسی کیفیت و کمیت انرژی در موتور دیزل OM314 با مخلوط سوخت های دیزل و بیودیزل B20 در زمان‌های پاشش 10، 15 و 20 درجه قبل از نقطه‌ی مرگ بالا پرداخته شده است. با جلو انداختن زمان پاشش، افزایش دمای بیشیینه‌ سیلندر و با عقب انداختن زمان پاشش کاهش در فشار بیشیینه‌ درون سیلندر مشاهده گردید. با جلو انداختن زمان پاشش پارامترهای کاردهی تلف شده به‌واسطه‌ انتقال گرما، کاردهی اندیکاتوری، بازده‌ی انرژی و اکسرژی افزایش و با عقب انداختن زمان پاشش بازده انرژی و اکسرژی کاهش یافت. همچنین تأثیر سرعت‌های مختلف موتور بر پارامترهای قابلیت کاردهی یا اکسرژی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان دادکه پارامترهای قابلیت کاردهی در سوخت دیزل به‌خاطر اکسرژی شیمیایی بالاتر سوخت دیزل تا حدودی از سوخت B20بیشتر می‌باشند. با افزایش سرعت موتور در زمان پاشش 15 درجه قبل از نقطه‌ی مرگ بالا قابلیت کاردهی کل افزایش و کاردهی تلف شده به‌واسطه‌ی انتقال گرما در 1600 دور بر دقیقه کاهش و در 2000 دور بر دقیقه افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

اکسرژی؛ انرژی؛ بیودیزل؛ زمان پاشش

مراجع

1. Awad, S., E. G. Varuvel, K. Loubar, and M. Tazerout. 2013. Single zone combustion modeling of biodiesel from wastes in diesel engine. Fuel 106: 558-568.

2. Bari, S., C. Yu, and T. Lim. 2004. Effect of fuel injection timing with waste cooking oil as a fuel in a direct injection diesel engine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 218: 93-104.

3. Canakci, M., and M. Hosoz. 2006. Energy and exergy analyses of a diesel engine fuelled with various biodiesels. Energy Sources, Part B 1: 379-394.

4. Dincer, I. 2000. Thermodynamics, exergy and environmental impact. Energy sources 22: 723-732.

5. Dinman, J. D. 2009. The eukaryotic ribosome: current status and challenges. Journal of Biological Chemistry 284: 11761-11765.

6. Ferguson, C., and A. Kirkpatric. 2001. Internal combustion engine. Wiley, new york.

7. Fu, J., J. Liu, R. Feng, Y. Yang, L. Wang, and Y. Wang. 2013. Energy and exergy analysis on gasoline engine based on mapping characteristics experiment. Applied Energy 102: 622-630.

8. Ghojel, J. I. 1982. A study of combustion chamber arrangements and heat release in DI diesel engines. SAE Technical Paper. 821034.

9. Graboski, M. S., and R. L. McCormick. 1998. Combustion of fat and vegetable oil derived fuels in diesel engines. Progress in Energy and Combustion Science 24: 125-164.

10. Gumus, M. 2010. A comprehensive experimental investigation of combustion and heat release characteristics of a biodiesel (hazelnut kernel oil methyl ester) fueled direct injection compression ignition engine. Fuel 89: 2802-2814.

11. Haik, Y. M. Y. Selim, and T. Abdulrehman. 2011. Combustion of algae oil methyl ester in an indirect injection diesel engine. Energy 36: 1827-1835.

12. Heywood, J. B. 1988. Internal combustion engine fundamentals. Mcgraw-hill New York.

13. Jafarmadar, S., and M. Mansoury. 2015. Exergy analysis of air injection at various loads in a natural aspirated direct injection diesel engine using multidimensional model. Fuel 154: 123-131.

14. Jindal, S. 2011. Effect of injection timing on combustion and performance of a direct injection diesel engine running on Jatropha methyl ester. International Journal of Energy and Environment 2: 113-122.

15. Li, K. W. 1995. Applied thermodynamics: availability method and energy conversion. CRC Press.

16. Kegl, B. 2006. Experimental investigation of optimal timing of the diesel engine injection pump using biodiesel fuel. Energy & Fuels 20: 1460-1470.

17. Miyamoto, N., T. Chikahisa, T. Murayama, and R. Sawyer. 1985. Description and analysis of diesel engine rate of combustion and performance using Wiebe's functions. SAE Technical Paper. 850107.

18. Moran, M. J., H. N. Shapiro, B. R. Munson, and D. P. DeWitt. 2003. Introduction to thermal systems engineering. Thermodynamics, Fluid Mechanics, and Heat Transfer, John Wiley & Sons.

19. Nemati, A., V. Fathi, R. Barzegar, and S. Khalilarya. 2013. Numerical investigation of the effect of injection timing under various equivalence ratios on energy and exergy terms in a direct injection SI hydrogen fueled engine. International Journal of Hydrogen Energy 38: 1189-1199.

20. Parlak, A., H. Yaşar, C. Haşimogˇlu, and A. Kolip. 2005. The effects of injection timing on NO x emissions of a low heat rejection indirect diesel injection engine. Applied Thermal Engineering 25: 3042-3052.

21. Primus, R., and P. Flynn. 1986. The assessment of losses in diesel engines using second law analysis. Computer-Aided Engineering and Energy Systems 3: 61-68.

22. Prince, R. C., C. Haitmanek, and C. C. Lee. 2008. The primary aerobic biodegradation of biodiesel B20. Chemosphere 71: 1446-1451.

23. Rakopoulos, C., and E. Giakoumis. 2006. Second-law analyses applied to internal combustion engines operation. Progress in Energy and Combustion science 32: 2-47.

24. Ramadhas, A. S., S. Jayaraj, and C. Muraleedharan. 2006. Theoretical modeling and experimental studies on biodiesel-fueled engine. Renewable Energy 31: 1813-1826.

25. Rosen, M. A. 2002. Clarifying thermodynamic efficiencies and losses via exergy. Exergy, an International Journal 2: 3-5.

26. Rostami, S. 2012. Theoretical Modeling and Experimental Investigation of Pressure and Injection Timing Effects on a CI Engine Performance Characteristics using Biodiesel Fuel. Ph.D Thesis, Tarbiat Modares University. (In Farsi).

27. Sekmen, P., and Z. Yilbaşi. 2011. Application of energy and exergy analyses to a CI engine using biodiesel fuel. Mathematical and Computational Applications 16: 797.

28. Sezer, İ., and A. Bilgin. 2013. Effects of charge properties on exergy balance in spark ignition engines. Fuel 112: 523-530.

29. Woschni, G. 1967. A universally applicable equation for the instantaneous heat transfer coefficient in the internal combustion engine. SAE Technical paper. Report no. 0148-791.

30. Zheng, J., and J. A. Caton. 2012. Second law analysis of a low temperature combustion diesel engine: effect of injection timing and exhaust gas recirculation. Energy 38: 78-84.