منصة الرسائل والاطاريح: نمذجة محرك ديزل رباعي الاشواط يعمل بخلط وقود الهيدروجين

الخلاصة

نتيجة للتوسع الهائل في أستخدام وسائط النقل المختلفة وتوليد الطاقة الكهربائية وفي الصناعة, أتجهت البحوث الحالية الى الاهتمام المتزايد بتصميم وتطوير محركات الاحتراق الداخلي لتحقق أعلى كفاءة وأفضل اداء للمحرك, وأقل انبعاث للملوثات, وكذلك لتقليل استهلاك الوقود لمعالجة مشكلة نضوب الطاقة. كذلك أهتم عدد من الباحثين بالبحث عن أنواع اخرى من الوقود غير القابل للنضوب, ويكون ملوثات قليلة عند الاحتراق, ويحسن كفاءة وأداء المحرك وأن هذا يمثل الاتجاه الحديث في مجال تطوير محركات الاحتراق الداخلي. يعتبر الهيدروجين في الوقت الحالي الوقود البديل المثالي لمحركات الاحتراق الداخلي وخلايا الوقود, حيث لايخلف انبعاثات كاربونية ويمتاز بخواص فيزيائية وكيميائية تؤهله للعمل كوقود جيد في محركات الديزل و البترول. تضمن هذا البحث دراسة تاثير أضافة الهايدروجين بنسب وزنية مختلفة الى وقود الديزل على أداء و ملوثات محرك ديزل رباعي الاشواط يعمل بالانضغاط. وذلك بأعداد برنامج حسابي بلغة فورتران يعتمد على نموذج رياضي شبه بعدي متعدد المناطق. يتم في هذا البرنامج حساب الضغط داخل الاسطوانة, درجة الحرارة لكل منطقة, معدل الطاقة المتحررة لكل منطقة, لثلاثة انواع من الوقود هي ديزل فقط, خليط من الديزل والهيدروجين, وهيدروجين فقط. و تم في هذا البرنامج دراسة تاثير التفكك ومركبات التفاعل على تركيز نواتج الاحتراق في غازات العادم وعلى أداء المحرك. لقد وجد من النتائج ان اضافة(۱۲) ٪ من الهيدروجين تمثل القيمة المثالية والتي ادت الى رفع (قيم الضغط, الحرارة لكل منطقة والطاقة المتحررة) العظمى وهذا بسبب زيادة في كتلة الوقود المحترق ولهذا يقل الوقت اللازم لانهاء عملية الاحتراق. ولقد وجد من النتائج ايضا ان اضافة (۱۲) ٪ من الهيدروجين يؤدي انخفاض في تركيزي السناج و احادي اوكسيد الكاربون في غازات العادم. ان اضافة (۱۲) ٪ من الهيدروجين اعطت اعظم انخفاض في تركيز السناج بنسبة (۳۳) ٪ وبنسبة (65) % في تركيزاحادي اوكسيد الكاربون. وهذا منسوب الى انخفاض في تركيز ذرات الكاربون في غازات العادم. وكذلك ادت اضافة (۱۲) ٪ الهيدروجين الى ارتفاع في تركيز اكاسيد النتروجين وهذا يعود الى الارتفاع في درجة الحرارة و الانخفاض في الوقت اللازم لتفكك اكاسيد النتروجين الى اوكسجين ونتروجين. وبشكل عام, ان اضافة(10) % من الهيدروجين سببت زيادة في القدرة والكفاءة وسببت انخفاضا في معدل استهلاك الوقود بنسبة (60)%. وقد أعطت هذه الدراسة تقارب كبير مقارنةً بالنتائج العملية والنظرية لعدد من الباحثين.