تحلیل اکسرژی حاصل از احتراق سوخت‌های دیزل و بیودیزل در یک موتور دیزل

ماشین های کشاورزی

مقاله 12، دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 17، 1398، صفحه 155-166   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v9i1.65150

نویسنده

گل محمد خوب بخت^*

گروه مهندسی کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

شبیه‌سازی مدل موتور احتراق داخلی یک ابزار موفق برای مطالعه عملکرد موتور و کمک به ارزیابی و پیشرفت‌های جدید می‌باشد. مدل‌های ترمودینامیکی چرخه واقعی موتور ابزاری مناسب برای تجزیه و تحلیل کامل عملکرد موتور و حساسیت پارامترهای عملیاتی مختلف می‌باشد. در این تحقیق به تحلیل اکسرژی حاصل از احتراق موتور چهار سیلندر، دیزل OM 924 پرداخته شد و همچنین تاثیر پارامترهای عملکردی موتور بر روی بازده اکسرژی برای اختلاط سوختی دیزل– بیودیزل پرداخته شد. با افزایش بار موتور و میزان بیودیزل در سوخت اختلاطی بازده اکسرژی به‌ترتیب کاهش و افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش سرعت موتور تحت تمام شرایط کاری موتور این دو مشخصه ابتدا افزایش و در سرعت‌های میانی به بیشترین مقدار خود رسیدند و سپس کاهش پیدا کردند. بیشترین مقدار بازده اکسرژی (72/37 درصد) در سرعت دورانی 2036 دور بر دقیقه در بار اعمالی 95 درصد و برای سوخت دیزل خالص (D100B0) رخ داد. نتایج حاصل از تحلیل اکسرژی نشان داد که 65/44 درصد اکسرژی سوخت به‌طور کامل از بین می‌رود و قابل تبدیل به‌کار نیست و بازده اکسرژی برابر با 62/32 درصد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

اکسرژی؛ دیزل؛ بیودیزل؛ سطح پاسخ

مراجع

1. Abdul Halim, S. F., A. H. Kamaruddin, and W. J. N. Fernando. 2009. Continuous biosynthesis of biodiesel from waste cooking palm oil in a packed bed reactor: Optimization using response surface methodology (RSM) and mass transfer studies. Bioresource Technology 100:710-6.

2. Agudelo, J. H., E. Gutierrez, and P. Benjumea. 2009. Experimental combustion analysis of a HSDI diesel engine fuelled with palm oil biodiesel-diesel fuel blends. Dyna Colombia 76: 103-1138 September.

3. Caliskan, H., M. E. Tat, A. Hepbasli, and J. H. Van Gerpen. 2010. Exergy analysis of engines fuelled with biodiesel from high oleic soybeans based on experimental values. International Journal of Exergy 7: 20-36.

4. Canakci, M., A. N. E. Ozsezen, and E. A. Arcaklioglu. 2009. Prediction of performance and exhaust emissions of a diesel engine fueled with biodiesel produced from waste frying palm oil. Expert Systems with Applications 36: 9268-80.

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

6. Castillo, E. D. 2007. Process Optimization: A Statistical Approach. New York: Springer.

7. Caton, J. A. 2000. On the destruction of availability (exergy) due to combustion process e with specific application to internal-combustion engines. Energy 25:1097e117.

8. De Menezes, E. W., R. da Silva, R. Catalun ˜a, and R. J. C. Ortega. 2006. Effect of ethers and ether/ethanol additives on the physicochemical properties of diesel fuel and on engine tests. Fuel 85: 815-822.

9. Dincer, I., and M. A. Rosen. 2007. Exergy: Energy Environment and Sustainable Development. Elsevier 2007; ISBN: 0080445292, EAN: 9780080445298.

10. Ebiana, A. B., R. T. Savadekar, and K. V. Patel. 2006. Entropy Generation/Availability EnergyLoss Analysis inside MIT Gas Spring and “Two-Space” Test Rigs, NASA/CR-2006- 214339.

11. Farhadi, A., S. Rostami, B. Ghobadian, and S. H. Besharati. 2017. The effect of injection timing on energy and exergy analysis of a diesel engine with biodiesel fuel. Journal of Agricultural Machinery 7: 177-191. (In Farsi).

12. Hulwan, D. B., and S. V. Joshi. 2011. Performance, emission and combustion characteristic of a multicylinder DI diesel engine running on diesel–ethanol–biodiesel blends of high ethanol content. Applied Energy 88: 5042-5055.

13. Kotas, T. J. 1995. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, Krieger Publishing Company, Malabar, Florida, 1995.

14. Lyn, W. T. 1962. Study of burning rate and nature of combustion in diesel engines, Proceedings of Ninth International Symposium on Combustion, The Combustion Institute: 1069-1082.

15. Moran, M. J., and H. N. Shapiro. 2000. Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Third Edition, John Wiley & Sons, New York: 1572-8943.

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

17. Rakopoulos, C. D., M. A. Scott, D. C. Kyritsis, and E. G. Giakoumis. 2008. Availability analysis of hydrogen/natural gas blends combustion in internal combustion engines. Energy 33: 248-255.

18. Rosen, M. A., I. Dincer, and M. Kanoglu. 2007. Rol of exergy in increasing efficiency and sustainability and reducing environmental impact. Journal of Energy Policy 36: 128-137.

19. VanGerpen, J. H., and H. H Shapiro. 1990. Second law analysis of diesel engine combustion. Transactions of the ASME e Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 112: 129e37.

20. Yasar, H. 2008. First and second law analysis of low heat rejection diesel engine. Journal of the Energy Institute 81: 48-5.