پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

بررسی عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل تک سیلندر پاشش مستقیم با مخلوط‌های مختلف سوخت‌های دیزل، بیودیزل، بیواتانول و آمونیاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
2 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران.
چکیده
چکیده
سوخت‌های فسیلی مانند گازوئیل همواره نقش کلیدی در تولید انرژی ایفا کرده‌اند. با توجه به تجدیدناپذیر بودن منابع سوخت‌های فسیلی و آلایندگی ناشی از احتراق آن‌ها، مشکلات زیست‌محیطی متعددی ایجاد شده است. ازاین‌رو، استفاده از منابع انرژی پاک، تجدیدپذیر، ایمن و مقرون‌به‌صرفه که بتوانند نیازهای انرژی جهان را یتأمین کنند، از اهمیت حیاتی برخوردار است. تحقیقات نشان داده‌اند که سوخت‌های تجدیدپذیر به‌تنهایی برای استفاده در موتورهای دیزل مناسب نیستند؛ ازاین‌رو، ترکیب چندین سوخت مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر به‌طور هم‌زمان تأثیر مخلوط چهارگانه سوخت (دیزل، بیودیزل، بیواتانول و آمونیاک) بر عملکرد و آلایندگی موتور دیزل تک‌سیلندر پاشش مستقیم بررسی و از روش سطح پاسخ (RSM) به عنوان یک روش آماری پیشرفته برای بهینه‌سازی عامل‌های سوخت و عملیات موتور استفاده شد. نتایج نشان داد که مخلوط بهینه شامل 40% دیزل، 20% بیودیزل، 20% بیواتانول و 20% آمونیاک، توانست مقدار CO و HC را به ترتیب تا 65% و 60% کاهش دهد، هرچند انتشار NOx به میزان 21% افزایش یافت. هم‌چنین، عملکرد موتور با کاهش سهم دیزل در مخلوط سوخت از 100% به 40%، 23% کاهش یافت، اما اضافه کردن آمونیاک تا حدودی این کاهش را جبران کرد. این مطالعه نشان‌دهنده اهمیت استفاده از ترکیب‌های مختلف سوخت‌های جایگزین برای استفاده در موتورهای درونسوز است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Asghari, M., B. H. Samani and R. Ebrahimi (2022). "Review on non-thermal plasma technology for biodiesel production: Mechanisms, reactors configuration, hybrid reactors." Energy Conversion and Management 258: 115514.
Dimitriou, P. and R. Javaid (2020). "A review of ammonia as a compression ignition engine fuel." International Journal of Hydrogen Energy 45(11): 7098-7118.
Janakiraman, S., T. Lakshmanan and P. Raghu (2021). "Experimental investigative analysis of ternary (diesel+ biodiesel+ bio-ethanol) fuel blended with metal-doped titanium oxide nanoadditives tested on a diesel engine." Energy 235: 121148.
Nadimi, E., G. Przybyła, M. T. Lewandowski and W. Adamczyk (2023). "Effects of ammonia on combustion, emissions, and performance of the ammonia/diesel dual-fuel compression ignition engine." Journal of the Energy Institute 107: 101158.
Najafi, B., R. Ebrahimzade and A. Hajiri (2011). "Effect of Ethanol, Biodiesel and Diesel Blend Fuel on Performance and Pollutants Parameters of Diesel Engine." Amirkabir Journal of Mechanical Engineering 43(1): 11-17.
pirzad, moeini, shekarriz and kazemifar (2015). "Application of ethanol/gasoline mixtures with appropriate additives as diesel engine fuel." Oil research 25(82): 184-190.
Ritchie, H., M. Roser and P. Rosado (2020). "CO and greenhouse gas emissions." Our world in data.
Rivera, X. C. S., E. Topriska, M. Kolokotroni and A. Azapagic (2018). "Environmental sustainability of renewable hydrogen in comparison with conventional cooking fuels." Journal of Cleaner Production 196: 863-879.
Scharl, V. and T. Sattelmayer (2022). "Ignition and Combustion Characteristics of Diesel Piloted Ammonia Injections." Fuel Communications: 100068.
Shahir, S., H. Masjuki, M. Kalam, A. Imran, I. R. Fattah and A. Sanjid (2014). "Feasibility of diesel–biodiesel–ethanol/bioethanol blend as existing CI engine fuel: An assessment of properties, material compatibility, safety and combustion." Renewable and Sustainable Energy Reviews 32: 379-395.
Wu, Y., Y. Zhang, C. Xia, A. Chinnathambi, O. Nasif, B. Gavurová, M. Sekar, A. Anderson, N. T. L. Chi and A. Pugazhendhi (2023). "Assessing the effects of ammonia (NH3) as the secondary fuel on the combustion and emission characteristics with nano-additives." Fuel 336: 126831.
Yapicioglu, A. and I. Dincer (2018). "Performance assesment of hydrogen and ammonia combustion with various fuels for power generators." International Journal of Hydrogen Energy 43(45): 21037-21048.
Yang, Z., Fei, C., Li, Y., Wang, D., & Sun, C. (2023). Experimental study of the effect of physical and chemical properties of alcohols on the spray combustion characteristics of alcohol-diesel blended fuels. Energy, 263, 126158.
Zentou, H., Z. Z. Abidin, M. Zouanti and D. Greetham (2017). "Effect of operating conditions on molasses fermentation for bioethanol production." International Journal of Applied Engineering Research 12(15): 5202-5506.
Zöldy, M. (2011). "Ethanol–biodiesel–diesel blends as a diesel extender option on compression ignition engines." Transport 26(3): 303-309.
Meysami, F and M. Ghazikhani (2013). The Effect of Using Biodiesel on the Performance and Emission of Diesel Engine under Variable Load Conditions. 21st Annual International Conference on Mechanical Engineering.