بررسی تاثیر زمان پاشش بر اگزرژی در یک موتور اشتعال تراکمی کنترل واکنشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

4 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد شبستر، شبستر، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر زمان شروع تزریق بر جملات مختلف اگزرژی موتور اشتعال تراکمی کنترل واکنشی ((RCCI با سوخت گاز طبیعی و هپتان نرمال که به ترتیب سوخت با واکنش‌پذیری پایین و بالا در نظر گرفته شده‌اند، می‌باشد. موتور با استفاده از یک مدل سه بعدی شبیه سازی شده و داده های به دست آمده با داده های تجربی روش عددی مقایسه شده و صحت مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. اگزرژی ترمومکانیکی، اگزرژی شیمیایی، کار، اگزرژی انتقال یافته در اثر انتقال گرما و مقدار بازگشت ناپذیری در هر گام زمانی محاسبه شده اند. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که با زودهنگام کردن زمان شروع پاشش سوخت، به دلیل وجود زمان بیشتر اختلاط سوخت و هوا، سوخت کاملتر می‌سوزد. همین امر باعث می‌شود تا دمای بار داخل سیلندر بالا ‌باشد که موجب می‌شود تا اگزرژی انتقال گرما به دلیل افزایش انتقال گرما زیاد شود. به علاوه بالا بودن دما در حالتی که زمان شروع پاشش زودهنگام شده است، باعث می‌شود که بازگشت‌ناپذیری به دلیل افزایش تعداد واکنش‌های شیمیایی، افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]           Charmley W. J. B., The Federal Government's Role in Reducing Heavy Duty Diesel Emissions, SAE Paper 2004-0.1-2708, 2004.
[2]           Caton J. A., Thermodynamic Advantages of Low Temperature Combustion (LTC) Engines Using Low Heat Rejection (LHR) Concepts, SAE Paper 2011-0.1-0.312, 2011.
[3]           Kamimoto T., Yokota H. and Kobayashi H., Effect of High Pressure Injection on Soot Formation Processes in a Rapid Compression Machine to Simulate Diesel Flames, SAE Paper 871610, 1987, 1987.
[4]           Li J., Yang W. and Zhou D., Review on the management of RCCI engines, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017.
[5]           A. K. Amjad, et al, Availability analysis of nheptane and natural gas blends combustion in HCCI engines, Energy, 2011.
[6]           Feng H., et al, Availability analysis of n-heptane/iso-octane blends during low-temperature engine combustion using a single-zone combustion model, Energy Conversion and Management, 2014.
[7]           Neshat E., Saray R.K. and Hosseini V., Investigation of the effect of reformer gas on PRFs HCCI combustion based on exergy analysis, International Journal of Hydrogen Energy, 2016.
[8]           A. a. S. K. T. Khaliq, Second Law Assessment of a Wet Ethanol Fuelled HCCI Engine Combined With Organic Rankine Cycle, ASME Journal of Energy Resources Technology, 2012.
[9]           Khaliqa A., et al, Energetic and exergetic analyses of a hydrogen-fuelled HCCI engine for environmentally benign operation, International Journal of Sustainable Energy, 2014.
[10]         Li Y., et al, Thermodynamic energy and exergy analysis of three different engine combustion regimes, Applied Energy, 2016.
[11]         Li Y., et al, Comparing the Exergy Destruction of Methanol and Gasoline in Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) Engine, SAE Paper 2004-0.1-2708, 2017.
[12]         Rahimi A., Fatehifar E., Saray R. K., Development of an optimized chemical kinetic mechanism for homogeneous charge compression ignition combustion of a fuel blend of n-heptane and natural gas using a genetic algorithm, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, Vol. 224, No. 9, pp. 1141-1159, 2010.
[13]         S. a. N. J. Jafarmadar, Exergy analysis of natural gas/DME combustion in homogeneous charge compression ignition engines (HCCI) using zerodimensional model with detailed chemical kinetics mechanism, International journal of Exergy, 2014.
[14]         S. a. P. N. Jafarmadar, Exergy analysis of diesel/biodiesel combustion in a homogenous charge compression ignition (HCCI) engine using three-dimensional model, Renewable Energy, 2016.
[15]         Rakopoulosb C. D., et al, Availability analysis of hydrogen/natural gas blends combustion in internal combustion engines. Energy, Energy, 2008. .
[16]         Poorghasemi K., Saray R. K., Ansari E., Irdmousa B. K., Shahbakhti M., Naber J. D., Effect of diesel injection strategies on natural gas/diesel RCCI combustion characteristics in a light duty diesel engine, Applied Energy, Vol. 199, pp. 430-446, 2017.
[17]         Wang H., Yao M. and Reitz R.D., Development of a Reduced Primary Reference Fuel Mechanism for Internal Combustion Engine Combustion Simulations, Energy & Fuels, 2013.