ایران كشور ما دارای منابع سرشار نفت و گاز میباشد و چنانكه بر همه روشن است مقادیر عظیم گازهای طبیعی حاصل از استخراج نفت تا همین چند سال بیش بدون هیچگونه استفاده سوزانده شده و از بین میرفت
قیمت فایل فقط 8,900 تومان
نفت
ایران كشور ما دارای منابع سرشار نفت و گاز میباشد و چنانكه بر همه روشن است مقادیر عظیم گازهای طبیعی حاصل از استخراج نفت تا همین چند سال بیش بدون هیچگونه استفاده سوزانده شده و از بین میرفت. بنابراین با وجود گاز طبیعی فراوان در ایران و در نتیجه در دسترس بودن و ارزانی آن و سوختن تمیز با ارزش حرارتی قابل ملاحظه آن همه اینها و خیلی خواص دیگر میتواند انسان را بر آن دارد كه از گاز نیز مثل سایر مواد سوختنی حاصل از نفت درسوخت ماشینها و دستگاههای سوختی استفاده كنند بطوركلی در دنیا امروزه مهمترین سوخت مورد استفاده در انواع موتورهای درون سوز شامل : بنزین ، گازوئیل، گاز و گاز مایع میباشند كه همه از تركیبات هیدركربورها میباشند.كه میزان استفاده از هر كدام از مواد سوختنی فوق در هر منطقه در درجه اول به فراوانی و ارزانی بستگی دارد.
هدف از این بررسی آشنائی به خواص گاز مایع و امكان استفاده از آن در موتورهای درون سوز میباشد. و چنانكه خواهیم دید موتورهای گاز مایع سوز شبیه انواع بنزینی است. ولی نظر به سوخت ویژهای كه در این موتورها بكار میرود ، نیاز به برخی و سایل و ابزاری مخصوص بخو د دارد . مطالب مورد بحث در این مجموعه صرفا یك بررسی مقدماتی جهت شناسایی ساختمان سیستم سوخت رسانی موتورهای گاز مایع سوز و نحوه كارآنها میباشد .
كه در ادامه این بحث به بررسی كامل انواع سوخت های گازی مورد استفاده در موتورهای بنزینی و همچنین به نحوه كار موتورهای بنزینی و گازی میپردازیم كه همچنین به بررسی انواع آلایندههای موجود در موتورهای بنزینی و گازی و همچنین مقایسه بین آنها از نظر میزان آلایندهها و همچنین به بررسی تاثیر گاز سوز كردن موتورهای بنزینی از نظر عملكرد موتور و مقایسه بین موتورهای بنزینی و گازی از نظر عملكرد میپردازیم كه به صورت یك سری نمودارها و دادههای آماری به دست آمده از یك سری منابع ، آورده شده و در كل به نتیجه گاز سوز كردن موتور میپردازیم و در پایان یادآور میشویم كه در صورت گاز سوز شدن صحیح اتومیبلها كاركرد آنها تفاوت چشم گیری نكرده و قدرت و كشش ماشین حدود 5 درصد نسبت به بهترین حالت كار با بنزین ( كه معمولا ماشینها هیچ وقت در این حالت نمیباشد) پائین میآید كه به هیچ وجه محسوس نمیباشد.
وسایل نقلیه سوخت جایگزین................................ Vehcile Fuelled Alternativel AFV
فشار موثر متوسط ترمز........................... Pressure EFFective Mean Break BMEP
هیات نظارت بر منابع هوای كالیفرنیا........... Board Resources Air California CARB
گاز طبیعی فشرده شده............................................. Gas Natural Compressed CNG
سیستم كاهش غلظت اكسیژن نیتروژن در موتورهای كم مصرف..................... De_No x
عامل خرابی....................................................................................................................... DF
تزریق مستقیم.................................................................................... Enjection Direct DI
خودروهای سازگار با محیط زیست Vehicle friendly Environmentally Ennaced EEV
چرخه مجدد گازهای خروجی................................ Recirculation Gas Exhaust EGR
اتحادیه و سایل نقلیه گازی اروپا Associution Vehicle Gas Natural European ENGVA
خود روهایی كه آلایندگی آنها معادل صفر است Vehicle Emmission Zero Equivalent EZEV
تزریق مستقیم بنزین.................................................... Enjection Direct Gasoline GDI
هیدروكربنها..................................................................................... Carbons Hydro HC
موتور احتراق داخلی............................................. Engine Combustion Internal ICE
وسایل نقلیه سبك.................................................................... Vehicle Duty Light LDV
گاز مایع طبیعی.................................................................. Gas Natural Liquified LNG
صافی Nox رقیق........................................................................................................... LNT
گازمایع نفت طبیعی...................................................... Gas Petroleum Liquified LPG
اتحادیه گاز مایع نفت طبیعی.............. Association Gas Petroleum Liquified LPGA
وسایل نقلیه گاز طبیعی........................................................ Vehicle Gas Natural NGV
اتحادیه وسایل نقلیه گاز طبیعی............... Association Vehicle Gas Natural NGVA
هیدرو كربنهای غیر متان............................... gases organic methane Non- NMHC
اكسیدهای نیتروژن........................................................................ oxides Nitrogen NOx
تولید كنندگان قطعات اولیه.......................... Manufacture Equipment original OEM
مواد خاص.................................................................................... Matter Particular PM
قسمت در میلیون........................................................................... million Per Part PPM
اتسوگیو متری.................................................................................... Stoichiometric SM
وسایل نقلیه با آلودگی بسیار كم................. Vehicle Emission Low Super SULEV
كل هیدروكربنها............................................................... Carbons Hydro Total THC
وسایل نقلیه با آلودگی فوق العاده كم................. Vehicle Emission Low ultra ULEV
وسایل نقلیه با آلودگی صفر............................................. Vehicle Emission Zero ZEV
-بایستی دارای ارزش حرارتی قابل ملاحظهای باشد
-درحرارتهای كم نیز بتواند بصورت بخار در آیند
-بخار سوخت بتواند با مخلوط مناسب اكسیژن فوراً بسوزد
-تولیداتی كه از احتراق چنین سوختهایی حاصل میشود بایستی زیان آور نبوده و برای سلامت محیط زیست خطرناك نباشد
-آنها را بتوان در شرایط طبیعی حمل و نقل كرده ، چه از نظر سادگی عمل و چه از نظر اصول ایمنی
- تولید آنها از نظر اقتصادی مناسب باشد.
-سیستم مصرف مصرف كننده اقتصادی باشد.
سوختن بطورعموم عبارت است از تركیب با اكسیژن كه به منجر به ایجاد محصولی بنام اكسید میشود. سوختن ممكن است خیلی سریع و یا كند باشد. مثلا زنگ زدگی آهن به نتیجه تركیب آهن با اكسیژن بمدت طولانی است و یا سوختن ذغال چوب خیلی سریع انجام میشود.
در موتورهای درون سوز نیز تركیب ماده سوختنی با اكسیژن اتفاق میافتد و نتیجه تولید اكسیدهای كربن كه اغلب شامل منواكسید و دی اكسید كربن و همین طور مقداری بخار آب و حرارت میباشد.[1]
مانند :
CO2+2H2O+Q CH4+2O2 :متان
C8H18+12.5O2 8CO2+9H2O+Q : اكتان
معمولترین سوختهای رایج در موتورهای درون سوز، عبارت از، بنزین ، نفت ، گاز و گاز مایع و گازوئیل میباشد. كه چهار نوع اول در موتورهائی كه با سیستم جرقه شمع كار میكند مورد استفاده قرار میگیرند و گازوئیل نیز سوخت موتورهای دیزل را شامل میشود.
باید دانست كه 23 درصد حجم هوا را اكسیژن تشكیل میدهد، كه در سوختن تاثیر دارد و 77 درصد بقیه شامل نیتروژن و سایر گازها است كه در عمل احتراق تاثیری ندارد. البته نیتروژن در حرارتهای بالا تا حدودی میسوزد و ایجاد اكسیدهای ازت كرده، كه در آلودگی محیط زیست تاثیر بسزایی دارند.
بطوركلی یك مخلوط سوخت وهوا به نسبت 1 : 15 با در نظر گرفتن وزن صحیح آنها یك احتراق . كامل و طبیعی دارد. در صورتیكه مخلوط از نظر سوخت قوی تر باشد آنرا غنی و اگر هوا بیشتر باشد آنرا رقیق میگویند كه مخلوط سوختهای غنی را میتوان از ایجاد دوده در اگزوز، كاهش یا ضعف قدرت و بالاخره گرم كردن موتور تشخیص داد. همینطور برای شناسائی مخلوط رقیق میتوان از ایجاد شدن Back f iring در مدخل ورودی گاز و كاربراتور كه مهمترین عامل شناسائی این پدیده است، و همچنین دیر روشن شدن موتور ، ضعیف شدن قدرت موتورو بالاخره گرم كردن به این موضوع پی برد.
با توجه به منحنی شماره (1-1) كه در مورد بنزین است و از تغییر تنظیم كاربراتور بوجود آمدهاند نشان میرسد كه ماكزیمم راندمان ، زمانی خواهد بود كه نسبت میزان هوا به سوخت 1 : 16 باشد و ماكزیمم قدرت هنگامی صورت میگیرد كه این میزان 1 : 12 میباشد. بنابراین تنظیم صحیح جایی بین این دو حد قرار دارد.
|
با توجه به منحنیها مشاهده میشود، تنظیم كاربورا تور در حالتی كه نسبت اختلاط هوا و
سوخت 1 : 14 باشد میتوان راندمان واقعی را تا 96 در صد راندمان ماكزیمم بالا ببرد. از منحنیهای قسمت پائین شكل نیز مشاهد میشود كه در حالت اختلاط 1 : 15 میزان تولید منواكسید كربن كه گازی بیرنگ و تقریبا بی بو و لی خطرناك است به حداقل خود میرسد ، و تمام گاز سوخته شده بصورت دی اكسید كربن از اگزوز خارج میشود.
با توجه به جدول شماره (1-1) ملاحظه میشود، گاز طبیعی ( Natural gas ) گرچه سوخت مناسب و دارای ارزش حرارتی خیلی خوب در حدود 55830 كیلوژول در هر كیلوگرم (24000 Btu . در پوند) میباشد. معهذا آنرا نمیتوان براحتی بصورت مایع مورد استفاده قرار داد. زیرا باید دانست كه برای تبدیل آن به مایع در حدود 15000 تا 18000 سانتی متر جیوه ( 197 تا 236 اتمسفر) فشار لازم است و در نتیجه لزوم ایجاد مخازن عظیم و یا كم حجم ولی سنگین بمنظور تحمل فشار چنین گازی مقرون بصرفه نخواهد بود.
نوع سوخت | وزن كیلوگرم در هر لیتر | ارزش حرارتی | میزان سوخت مورد نیاز به ازای | ||
كیلوگرم | لیتر | كیلوگرم | لیتر | ||
گاز طبیعی | - | 55830 | * 40977 | 064/0 | * 087/0 |
بوتان | 58/0 | 49622 | 28747 | 072/0 | 125/0 |
بنزین | 74/0 | 46525 | 34608 | 076/0 | 103/0 |
* برحسب متر مكعب
در جدول شماره (1-2) سوختهای گازی مورد استفاده در موتورهای درون سوز با مشخصات آنها آورده شده است.
تركیب شیمیایی | فرمول شیمیایی | نقطه جوش بر حسب درجه سانتی گراد | نام معمول | حالت در شرایط فشار جو در Cْ10- | نسبت وزن هوا به سوخت | درجه اكتان |
متان | CH4 | 8/163 - | گازطبیعی | گاز |
| 110 |
اتان | C2 H6 | 8/88 - | گازطبیعی | گاز |
| 104 |
پروپان | C3H10 | 4/44 - | گازمایع قابل اشتعال | گاز | 1 : 15 تا1 : 16 | 100 |
بوتان معمولی | C4 H10 | 0 | گازمایع | گاز | 1 : 15 | 92 |
ایزوبوتان | C4 H10 | 2/10 - | گاز مایع | گاز | 1 :5/15 |
|
گازهای متان و اتان دارای نقطه جوش خیلی پایین بوده و مایع كردن آنها مانند گازطبیعی فوق العاده مشكل است و فشار خیلی زیادی در حد گاز طبیعی برای این كار لازم میباشد. و در نتیجه نگهداری و انبار كردن آنها نیز بعلت نیاز به مخازن سنگین و حجیم مقرون بصرفه نیست .
گازهای پروپان و بوتان در شرایط عادی بصورت گاز بوده ، ولی میتوان آنها را تحت فشار بصورت مایع در آورد و در مخزن ذخیره كرده و مورد استفاده قرار داد. باید دانست تركیبات بعداز بوتان مثل پنتان C5 H12 و هگزان C6 H16 و غیره بصورت مایع میباشند كه جزو گازها محسوب نمیشوند و تشكیل دهنده مواد سوختی دیگر مثل بنزین هستند
در حال حاضر در موتورهای بنزینی از انواع مختلف گازها استفاده میشود ، كه به بررسی تعدادی از آنها كه در حال حاضر بیشتر از بقیه موارد مورد استفاده قرار میگیرد میپردازیم .
گازهای طبیعی مورد استفاده در حمل و نقل غالبا به دو صورت گاز طبیعی فشرده ( CNG ) و گاز طبیعی مایع (LNG ) میباشد.
هنگامی كه گاز طبیعی تحت فشار اتمسفر به دمای تقریبا Fْ260- نزدیك شود تبدیل به مایع میشود كه این گاز مایع را گاز طبیعی یا LNG گویند. هر حجم این گاز طبیعی معادل گاز طبیعی فضا اشغال میكند . وزن این گاز تقریبا معادل نصف وزن آب است یا بطور دقیق معادل 45 % وزن آب است.
گاز طبیعی مایع بدون بو ، بدون رنگ ، غیرخورنده و غیر سمی میباشد و این گاز در حالت بخار با 5 الی 15 درصد با هوا میسوزد.
گاز طبیعی تركیب شده از گازهای متان در حدود 90 درصد وشامل اتان ، پروپان و هیدروكربنهای سنگین میباشد . و همچنین از مقدار كمی نیتروژن، اكسیژن، دی اكسید كربن و تركیبات گوگرد و آب كه در خط لوله گاز طبیعی پیدا میشود. مایع كردن این گاز باعث از بین رفتن اكسیژن ، دی اكسید كربن و تركیبات گوگرد و آب میشود. كه با مایع كردن این گاز طبیعی میتوان آن رابه 100 % گاز متان تبدیل كرد.
گاز مایع طبیعی در استوانههای دو جداره باعایق بندی بسیار خوب ذخیره میشود ، تانكهای ذخیره این گاز دارای نسبت عرض به ارتفاع كم میباشد . كه فشار ذخیره سازی آنها در این مخازن كم و در حدود Pisg 5 و یا كمتر باید باشد. این مایع برای اینكه مستقل از فشار بخواهد مایع قرار بگیرد باید در دمای كمتر از 117- قرار گرفته شود.
عایق بندی كه برای سرد نگه داشتن گاز مایع طبیعی بكار میرود باز هم نمیتواند جوابگو باشد بخاطر همین آن را در یك محفظه بنام یخ جوشان كه یك مایع بسیار سرد در دمای جوش میباشد نگه میدارند هنگامی كه گرما به مخزن داده میشود مایع میجوشد و به بخار تبدیل میشود دما تغییر نمیكند. این بخار از مخزن خارج شده و فشار در داخل مخزن ثابت میماند و اگر بخار خارج نشود فشار و دما بالا میروند، این مانند حالتی است كه آب مایع در حال جوش در دیگ بخار(بویلر) میباشد. LNG یك گاز طبیعی است كه مانند بقیه گازها و سوختها حمل و نقل و ذخیره میشود
استفاده از گاز LNG به چند دلیل میباشد كه شامل دلیلهای زیر است.
1-LNG گازی میباشد. كه در هنگام سوخت به صورت گازمی سوزد و منافع استفاده از این گاز هنگامی مورد توجه قرار میگیرد كه با سوخت بنزین و گازوئیل مقایسه شود.
2-سوخت گاز طبیعی نسبت به سوختهای معمولی(بنزین و گازوئیل ) دارای آلودگی كمتر میباشند كه این آلودگی شامل مواد خاص( PM ) ، مونواكسیدكربن (Co ) ،تركیبات نیتروژن Nox و هیدروكربنهای غیر متان (NMHC )
3-LNG چگالی بالاتری نسبت به دیگر سوختهای جایگزین دارد كه با یك مقایسه به این سوختها برای بدست آوردن برد یكسان 105 گالن از LNG معادل یك گالن از بنزین و 107 گالن از LNG معادل یك گالن گازوئیل میباشد.
4-LNG از نظر انرژی ارزانتر از بنزین و گازوئیل میباشد.
5-زمان سوخت گیری LNG معادل سوختهایی است كه جایگزین آنها شده است.
6-LNG میتواند مانند دیگر سوختها ی مایع توسط وسایل نقلیه به ایستگاههای سوخت گیری برداشته شود.
7-علاوه بر وجود بعضی از عدم اعتمادها نسبت به LNG ولی آزمایشها نشان میدهد كهLNG كه به عنوان سوخت نسبت به گازوئیل خطرناكتر نیست و امن تر میباشد . دمای احتراق این سوخت Fْ500 از گازوئیل بیشتری میباشد . و در حدود 5 الی 15درصد با هوا تركیب میشود و در هوای آزاد منفجر نمیشود.
گاز طبیعی فشرده(CNG ) گازی است كه فشرده شده و در تانكهای سیلندر جوش داده شده ذخیره میشود. كه فشار ذخیره سازی Psi 3600 (پوند براینچ مربع ) است و تركیبات آن مانند تركیبات گاز طبیعی درون خط لولههای محلی میباشد كه مقداری از آب آن گرفته شده است. LNG و CNG به صورت گاز كم فشار و در فشار حدود Psig 300 وارد موتور میشود و CNG معمولا به اشتباه به عنوان تنهاسوخت قابل مصرف در وسایل نقلیه عنوان میشود كه LNG میتواند جهت تولید CNG استفاده میشود. كه بیشتر در ماشین های سنگین از آنها استفاده میشود.
LPG (Liquid Petroleum gas) كه در بعضی موارد پروپان مایع هم خوانده میشود كه معمولا با LNG اشتباه میگیرند كه فرق بین LNG و LPG در موارد زیر است.
1-LPG اكثرا از پروپان تشكیل شده است در حدود 95 درصد آن را پروپان تشكیل داده است و مقادیر كمی از بوتان.
2-LPG تنها با اعمال فشار میتوان در تانك ذخیره شود.
3-LPG معمولا گازهای سیلندری میباشد. كه موارد استفاده بیشترLPG در ماشینهای سبك میباشد .
استفاده از گازطبیعی فشرده( CNG ) در خودروهای سبك و نیمه سبك موضوعی است كه هم اكنون در برنامه وزارت نفت قرار دارد. از طرفی تحقیقات جدید در دنیا به مزیت هاهای استفاده از گاز طبیعی مایع (LNG ) نیز اشارت قابل ملاحظهای دارد.
LNG در مقایسه با گاز طبیعی فشرده شده (CNG ) دارای مزیتهایی است . عدد اكتان بالاتر، یكنواختی، ثبات ، كیفیت و سرعت سوخت گیری بالاتر ( حدود 10 الی40 گالن در هر دقیقه ) از مزیتهای آن به حساب میآید. LNG ازلحاظ چگالی حجمی انرژی وسایر خصوصیات، مشابه گازوئیل است و در خودروهای سنگین میتوان ازآن بعنوان سوخت استفاده نمود. این نوع خودروها برعكس خودروهای سواری با محدودیت فضا جهت ذخیره سازیLNG مواجه نیستند. از سوی دیگر به سبب توقفهای طولانی در خودروهای سواری ، سوختLNG مناسب این نوع خودروها نیست زیرا به مرور زمان تبخیر میشود. البته باید داشت كه هم سرعت تبخیر و هم میزان تبخیر ،بستگی مستقیم به مقدار و سرعت نشتیLNG دارد. ابعاد و نوع محیطی كه در آن LNG تبخیر میشودو نیز شرایط جوی ومیزان فشار LNG بر سرعت و میزان تبخیر تا حدی تاثیر گذار است. مقادیر كم LNG كه از خودرو نشت میكند به محض تماس با سطح زمین بخار میشود .
-در دمای منفی 160 درجه فارنهایت، بخار LNG در هوا شناور میشود و به سرعت در فضای محیط ، منتشر میشود. هرگونه نشتی عمده كه باعث ایجاد بخار متراكمی از LNG شود بر اثر حرارت زمین به سرعت در فضا منتشر میشود كه در این بین باد نیز درانتشار بخار حاصل از تبخیر LNG موثر است.
-برای خودروهایی كه عمر مفید آنها حدود 3 سال است و یا مصرف سالیانه آنها تقریبا 1200 گالن میباشد (خودروهای سواری و سبك ) ، سوخت CNG مناسب تر است. البته باید توجه داشت كه این امر باعث نمیشود تا از اهمیتLNG كاسته شود. بدین ترتیب كه CNG مورد را میتوان از تبخیر LNG و با هزینهای بسیار پایین به دست آورد . بنابراین خودروهایی با سوخت LNG همچنین خودروهایی كه سوخت CNG مصرف میكنند میتوانند از یك جایگاه توزیع سوخت برای سوخت گیری استفاده كنند.
LNG به عنوان سوخت دارای ویژگیهای متعددی است كه عبارتند از:
1-چگالی بالا: از آنجایی كه LNG بصورت مایع میباشد ، مایع مقدار زیادی از این سوخت را در فضای كوچكی ذخیره نمود. در خودروها عوامل چون حداقل وزن ، سوخت، و بیشترین مسافت پیموده شده در هر گالن از مزیتهای یك سوخت به حساب میآیند و در انتخاب نوع سوخت از اهمیت بالایی برخوردار میباشند.
2-سرعت سوختگیری : زمان سوختگیری كامیونها بزرگ با سوخت LNG حدود 4 الی 6 دقیقه است اخیراً میزان خلوص متان در LNG تولید شده ، بیش از99 درصد رسیده است این خلوص بالا در سوخت LNG ، عملكرد منظم و صحیح سیستم سوخت رسانی وموتورخودروها میشود، در نتیجه میزان مصرف و نیز آلایندگی خودروها به نحو چشمگیر كاهش مییابد.
3-قابل حمل و دسترسی آسان : سوخت LNG را میتوان در مخازنی به ظرفیت پانزده هزار و پانصد گالن، روی تریلرها، واگنهای قطار و یا كامیونهای كوچكتر و نیز در مخازن 30 میلیون گالنی در كشتیهای مخصوص حمل LNG از جایی به جای دیگر منتقل نمود. برای انتقال LNG به جایگاههای توزیع سوخت ، بیشتر از تریلرهای مخصوص این كار استفاده میشود.
4-تاسیسات توزیع سوخت كم هزینه تر : برای بدست آوردن LNG غالبا گاز طبیعی را به صورت مایع در آورده سپس بوسیله كامیون آنرا حمل میكنند، بدین ترتیب با كمترین هزینه از تاسیسات موجود نظیر خطوط لوله انتقال گاز طبیعی و منابع تامین گاز ارزان قیمت میتوان حداكثر استفاده را نمود.
جهت دریافت فایل نفت لطفا آن را خریداری نمایید
قیمت فایل فقط 8,900 تومان
برچسب ها : نفت , دانلود نفت , گاز , اقصاد , پروژه دانشجویی , دانلود پژوهش , دانلود تحقیق , پایان نامه , دانلود پروژه , وسایل نقلیه سوخت جایگزین , فشار موثر متوسط ترمز , هیدروكربنها , تزریق مستقیم بنزین , جایگاههای توزیع سوخت