Numerical Simulation of Combustion Process in a Compression Ignition Engine Using Biodiesel and Diesel Blending

محمد, خاني and دکتر بهمن, نجفي and دکتر منصور, راسخ (2008) Numerical Simulation of Combustion Process in a Compression Ignition Engine Using Biodiesel and Diesel Blending. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
فصل3،2،1و4.pdf

Download (2MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Nowadays, fossil fuels are the world’s major energy sources. However with considering the effects of using these sources in air pollution and global warming and also their perish ability the need for alternative fuels which are environmental and renewable is felt. Biodiesel is mono-alkyl esters of fatty acids, hence it is a clean renewable and safe fuel. It has properties the same as NO.2 diesel and can be used in compression ignition engines. To analyze the effect of biodiesel in combustion process, it is necessary to have experimental tests which are too expensive and time consuming. Simulation of the processes that occur inside the combustion chamber by computers, due to their low cost and getting quick results can be a good alternative for the experimental tests. In this study a single zone model based on dual wiebe function is used for simulation of combustion process of biodiesel fuel, its various mixtures with diesel and also prediction of engine performance parameters. To confirm the model, six different mixtures of diesel and biodiesel containing 0 to 100% biodiesel (B00, B20, B40, B60, B80 and B100) in a direct injection diesel engine equipped with turbocharger were examined. By assessment of experimental results in full load, it was found that in maximum torque revolution due to high viscosity of biodiesel, injector pump was not able to provide enough pressure to atomize the biodiesel fuel. Therefore the incomplete combustion phenomenon occurred and this adversely affects the engine performance. In maximum power revolution with increasing injection pressure, biodiesel was well atomized and due to its oxygen content the combustion had a higher quality relative to pure diesel. Simulation of combustion process for maximum torque revolution (1400 rpm) was conducted. Extracted results were compared with the experimental test results. There was a good agreement between the predicted values for combustion chamber pressure and heat release rate with experimental values. According to the results of the model the fuel mixture containing 22% biodiesel can be chosen as the optimum mixture.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: شبيه سازي عددي فرآيند احتراق مخلوط سوخت بيوديزل با گازوئيل در يک موتور احتراق تراکمي
Persian Abstract: در حال حاضر منابع سوخت¬هاي فسيلي تأمين کننده عمده¬ي انرژي جهان مي¬باشند اما با توجه به تأثير استفاده از اين منابع در آلايندگي و گرم شدن کره زمين و همچنين فناپذير بودن اين منابع، نياز به سوخت-هاي جايگزيني که دوستدار محيط زيست و تجديدپذير باشند احساس مي-گردد. بيوديزل که منوالکيل استرهاي اسيدهاي چرب مي¬باشد، مي¬تواند بعنوان يک سوخت پاک، تجديدپذير، ايمن و با خواصي نزديک به گازوئيل شماره 2 در موتورهاي احتراق تراکمي استفاده شود. براي بررسي تأثير بيوديزل بر فرآيند احتراق، احتياج به آزمون عملي سوخت در موتور بوده که بسيار هزينه¬بر و وقت¬گير مي¬باشد. شبيه¬سازي فرآيندهايي که در داخل محفظه احتراق رخ مي¬دهد توسط رايانه¬ها، بدليل کم ¬هزينه بودن و سرعت عمل بالا، مي¬تواند جايگزين مناسبي براي آزمون¬هاي عملي باشد. در اين تحقيق از يک مدل احتراق تک منطقه¬اي برپايه تابع وايب دوتايي، براي شبيه¬سازي فرآيند احتراق سوخت بيوديزل و ترکيبات مختلف آن با گازوئيل و همچنين پيش¬بيني پارامترهاي عملکردي موتور استفاده گرديد. جهت تأييد مدل تعداد شش ترکيب مختلف گازوئيل و بيوديزل، حاوي 0 تا 100% بيوديزل (B00، B20، B40 ، B60، B80 و B100) بر روي يک موتور ديزل پاشش مستقيم مجهز به توربوشارژر مورد آزمون قرار گرفت. با بررسي نتايج تجربي که برای دو دور حداکثر توان و حداکثر گشتاور و در بار کامل موتور انجام گرفته بود، مشخص شد که در دور حداکثر گشتاور بدليل ويسکوزيته بالاي بيوديزل پمپ انژکتور قادر به تأمين فشار لازم جهت اتميزه کردن مناسب آن نمي¬باشد، در نتيجه پديده¬ي احتراق ناقص رخ داده که تاثير نامطلوبي بر عملکرد و آلايندگي موتور داشت. اما در دور حداکثر توان با افزايش فشار پاشش سوخت، بيوديزل بخوبی اتميزه شده و بدليل محتواي اکسيژن آن احتراق با کيفيت بالاتري نسبت به گازوئيل خالص صورت گرفت. در اين تحقيق شبيه¬سازي فرآيند احتراق برای دور حداکثر گشتاور( rpm1400) انجام گرفت و نتايج استخراجي از آن با نتايج تجربي پارامترهاي عملکردي موتور در اين دور مقايسه گرديد. نتايج آزمون¬هاي تجربي و شبيه¬سازي عددي توافق خوبي را بين مقادير پيشگوئي شده¬ي فشار داخل محفظه احتراق و نرخ آزادسازي حرارت و مقادير تجربي نشان داد. براساس نتايج مدل مخلوط سوخت حاوي 22% بيوديزل را مي¬توان بعنوان مخلوط بهينه انتخاب نمود.
Supervisor:
SupervisorE-mail
دکتر بهمن, نجفيUNSPECIFIED
دکتر منصور, راسخUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
--, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Faculty of Engineering > Department of Architecture Engineering
Date Deposited: 03 Jul 2019 06:56
Last Modified: 03 Jul 2019 06:56
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7238

Actions (login required)

View Item View Item