مطالعه نقش افزودن هیدروژن به گاز طبیعی بر پارامترهای عملکردی موتور احتراق داخلی

پایان نامه حاضر یک مطالعه همه جانبه و کلی درباره کاربرد مخلوط های گاز طبیعی و هیدروژن در موتورهای احتراق داخلی می باشد. در این پروژه سعی شده که با بیان تاریخچه تحقیقات صورت گرفته در این زمینه و با ارزیابی جامع سوخت های هیدروژن و گاز طبیعی بصورت جداگانه و مقایسه ای، دید صحیحی از این دو سوخت در اختیار قرار داده شود. بیشتر انرژی های مورد استفاده در دنیا، سوخت های فسیلی هستند. سوختن این سوخت ها ضایعات مضری بر جای میگذارند که این ضایعات اثرات خطرناکی بر محیط زیست خواهند داشت. نه تنها استفاده پیوسته از مقادیر زیاد سوخت های فسیلی، یک خطر جدی برای محیط زیست به حساب می آید بلکه مقادیر این سوختها نیزمحدوداست. مساله دیگر در رابطه با نفت، آلودگی های به جا مانده نظیر co2، nox، co و هیدروکربنها hc است. در این ارتباط، به کارگیری روش هایی جهت استفاده از سوخت های تجدید پذیر به عنوان افزودنی یا مخلوط با سوخت های فسیلی می تواند زمینه لازم را جهت کاهش مصرف سوخت های فسیلی و کنار گذاشتن تدریجی آنها تا پیشرفت و کسب دانش لازم جهت استفاده کامل از منابع تجدید پذیر مهیا کند. از دیدگاه قابلیت تطبیق پذیری موتورهای احتراق داخلی، هیدروژن به دفعات به عنوان سوخت جایگزین استفاده شده است و به این علت کاندید اصلی به کارگیری به عنوان سوخت جایگزین سوخت های فسیلی است. هیدروژن مشکلات عملی سوخت های مایع نظیر محبوس شدن بخار، سخت شدن دیواره سرد، تبخیر ناکافی، مخلوط رقیق و غیره را ندارد. هیدروژن مشخصات سوخت تمیز را دارد. وقتی هیدروژن سوخته می شود محصولات سمی نظیر هیدروکربنها، مونواکسیدکربن، اکسیدسولفور، اسیدهای ارگانیک و دی اکسید کربن تولید نمی شوند و به عوض آن محصول اصلی آب است. در دنیای امروزی جایی که تأثیرات گرم شدن کره زمین یک مساله جدی است فایده اصلی سوخت هیدروژن این است که گاز گلخانه ای دی اکسید کربن را اصلا تولید نمی کند. سوخت های جایگزین فعلی (ng و هیدروژن ) مورد مطالعه قرار گرفته اند و طبق تحقیقات ثابت شده اند که ایمن، اقتصادی و دارای مزایای علمی و مفید در چرخه حیات هستند. محاسبات بر اساس مدل شبه بعدی (quasi-dimensional) و با ترکیبات حجمی 10%، 20% و 30% هیدروژن توسط نرم افزار matlab صورت گرفته است. از آنجا که درصد بالایی از سوخت گاز طبیعی را متان تشکیل داده است، در این پروژه از خواص سوخت متان در محاسبات استفاده شده است. مدل احتراقی استفاده شده مدل توربولنت entrainment می باشد. مدل احتراقی بکار گرفته شده مدل وشنی (woschni) می باشد. به طور کلی با افزودن h2 ، آلودگی های hc، co2 و co کاهش، ولی آلودگی nox افزایش می یابد.که در این پژوهش نیز اینگونه نتیجه گرفته شده است. راندمان، به درصد h2 ، زمان جرقه، نسبت تراکم، نسبت هم ارزی و غیره وابسته است. مصرف سوخت با افزودن هیدروژن به متان کاهش می یابد و بازده حرارتی افزایش می یابد.