فایل word بررسی خواص گاز مایع و استفاده از آن در موتورهای درون سوز

بخشی از فهرست مطالب پروژه فایل word بررسی خواص گاز مایع و استفاده از آن در موتورهای درون سوز

مقدمه

چکیده

فهرست اختصارات بکاربرده شده و علائم

فصل اول : سوخت و انواع آن

1-1- عوامل قابل اهمیت در انواع سوخت

1-2- احتراق سوخت هیدروکربنه

1-3- انواع سوخت موتورهای  درون  سوز

1-4- انتخاب صحیح مخلوط سوخت

1-5 - سوخت  گاز مایع  و استفاده از آن در موتور

1-6- معرفی گازهای طبیعی مورد استفاده در موتورهای بنزینی

1-6-1- تعریف (LNG)

1-6-2- ترکیبات

1-6-3- چگونگی ذخیره آن

1-6-4- چگونگی سرد نگه داشتن آن

1-6-5- علت استفاده از LNG به عنوان سوخت ماشین‌ها و وسایل نقلیه

1-7- تعریف ( CNG )

1-8- تعریفLPG

1-9- مزیت استفاده از LNG  بجای CNG به عنوان سوخت

1-10- عوامل عدم پذیرش LNG به عنوان سوخت خودروها

فصل دوم : موتورهای گاز مایع  سوز

2-1- چگونگی کار

2-1-1- سیستم‌های نسل اول

2-1-2- سیستم تبدیل نسل دوم

2-1-3- سیستم ‌های تبدیل نسل سوم

2-2- موتورهای مخصوص سوخت گازی

2-2-1- موتورهای گاز سوز مجهز به سیستم جرقه به سه دسته تقسیم می‌شوند

2-2-2- امتیازات سیستم استوگیومتری

2-2-3- معایب سیستم استوگیومتری

2-2-4- محاسن سیستم کم مصرف

2-2-5- معایب سیستم کم مصرف

2-3- سیستم سوخت رسانی

2-3-1- سیستم سوخت رسان نسل اول

2-3-2- سیستم رسان نسل دوم

2-3-3- سیستم سوخت رسانی نسل سوم

فصل سوم : موتورهای مورد استفاده درسوخت‌های گازی و ویژگی آنها و عوامل  موثر در کارکرد این موتورها

مقدمه

3-1- صنعت تبدیل

3-2- سیکل موتورهای دیزلی و otto

3-2-1- سیکل otto

3-2-2- سیکل دیزل

3-3- بازده حرارتی  موتور

3-4- نسبت هوا به سوخت

3-5- آنالیز و عملکرد موتور

- آنالیز گاز

3-5-1-تاثیرات روی بازده موتور

3-5-2-تاثیرات روی خروجی

3-5-3-تاثیرات روی قابلیت اشتغال

3-6- ویژگی سوخت

3-7- ویژگی ‌های احتراق

3-7-1- حرارت احتراق در واحد حجم

3-7-2- ضریب Wobbe

فصل چهارم : آلودگی خودروها

مقدمه

4-1- آلاینده‌های موتورها

4-2- راههای آلودگی

4-3- برنامه وسایل نقلیه با آلودگی کم CARB

4-4- آلاینده‌های موتورهای احتراق داخلی

4-5- عامل میزان آلایندگی موتورهای  گازسوز

4-5-1- سیستم احتراق

4-5-2- فن آوری استفاده از کاتالیزور

4-6- سیستم‌های عیب یاب  قابل  نصب بر روی  خودرو( OBD)

4-7- آلاینده‌های کنترل  شده

4-7-1- نوع اول از خودروها

4-7-2- نوع دوم از خودروها

4-7-3- خودروهای نوع سوم

4-8- انتشار گازهای آلاینده در دماها ی مختلف موتور

4-9- استاندارد آلودگی

4-9-1- استاندارد‌هایی که در آمریکا به اجرا  در آمده‌اند

4-9-2- قوانین  مربوط به آلاینده‌ها در اروپا

فصل پنجم : بررسی اثرات گازسوز کردن یک سری موتور‌های خاص از نظر  عملکرد  موتور  و آلایندگی آن و مقایسه  با حالت  بنزین سوز آنها

5- 1- نمونه موتور 4 سیلندر  تزریق مستقیم

5-1-1- آلودگی

5-1-2- تست عملکرد موتور

5-2- نمونه ماشینg

5-2-1- تست آلودگی

5-2-2- تست عملکرد موتور

5-3- هوندا سیویک 6/

5-4- موتور سیکلت

5-4-1- تست آلودگی

5-4-2- تست عملکرد موتور

5-5- بررسی عملکرد و کیفیت کیت‌های گازسوز تولیدی در کشور

5-5-1- موتور پیکان

5-5-2- موتور پژو

نتایج حاصله

فصل ششم : بررسی کلی  معایب و مزایای گازسوز کردن موتورهای بنزینی و نتیجه گیری

6-1- مزایا و معایب گازسوز کردن

مراجع

مقدمه :
ایران کشور ما دارای منابع سرشار نفت و گاز می‌باشد  و چنانکه 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 که از گاز نیز مثل سایر مواد سوختنی حاصل از نفت درسوخت ماشین‌ها و دستگاه‌های  سوختی استفاده کنند بطورکلی در دنیا  امروزه  مهمترین سوخت مورد استفاده در انواع موتورهای درون  سوز شامل : بنزین , گازوئیل, گاز و گاز مایع می‌باشند که همه  از ترکیبات هیدرکربورها می‌باشند.که میزان استفاده از هر کدام  از مواد  سوختنی فوق در هر منطقه در درجه اول به فراوانی و ارزانی بستگی  دارد.
 
 
فصل اول : سوخت و انواع آن
1-1- عوامل قابل اهمیت در انواع سوخت :
-بایستی دارای ارزش حرارتی قابل ملاحظه‌ای باشد
-درحرارت‌های کم نیز بتواند بصورت بخار در آیند
-بخار سوخت بتواند با مخلوط مناسب اکسیژن فوراً بسوزد
-تولیداتی که از احتراق چنین سوخت‌هایی حاصل می‌شود بایستی زیان آور نبوده  و  برای سلامت محیط  زیست خطرناک نباشد
-آنها را بتوان در شرایط طبیعی حمل و نقل کرده , چه از نظر سادگی عمل  و چه از نظر اصول ایمنی 
- تولید آنها از نظر اقتصادی مناسب باشد.
-سیستم مصرف مصرف کننده اقتصادی باشد. [1]
1-2- احتراق سوخت هیدروکربنه :
سوختن بطورعموم عبارت  است از ترکیب با اکسیژن که به منجر به ایجاد محصولی بنام اکسید می‌شود. سوختن ممکن است خیلی سریع و یا کند باشد. مثلا زنگ زدگی آهن به نتیجه ترکیب آهن با اکسیژن بمدت طولانی  است و یا سوختن ذغال چوب خیلی سریع انجام  می‌شود.
در موتورهای درون سوز نیز ترکیب ماده سوختنی با اکسیژن اتفاق می‌افتد و نتیجه تولید اکسیدهای کربن که اغلب شامل منواکسید و دی اکسید کربن و همین طور مقداری بخار آب و حرارت می‌باشد.[1] مانند :
CO2+2H2O+Q CH4+2O2  :متان
C8H18+12.5O2   8CO2+9H2O+Q : اکتان
1-3- انواع سوخت موتورهای  درون  سوز :
معمول‌ترین سوخت‌های رایج  در موتورهای درون سوز, عبارت از, بنزین , نفت , گاز و گاز مایع و گازوئیل  می‌باشد. که چهار نوع اول در موتورهائی که با سیستم جرقه شمع کار می‌کند مورد استفاده قرار می‌گیرند و گازوئیل نیز سوخت موتورهای دیزل  را شامل  می‌شود. [1]
1-4- انتخاب صحیح مخلوط سوخت :
باید دانست که 23 درصد حجم هوا را اکسیژن تشکیل می‌دهد, که در سوختن تاثیر دارد و 77 درصد بقیه شامل نیتروژن و سایر گازها است که در عمل احتراق تاثیری ندارد. البته نیتروژن در حرارت‌های بالا تا حدودی می‌سوزد و ایجاد اکسید‌های ازت کرده, که در آلودگی محیط زیست تاثیر بسزایی دارند.
بطورکلی یک مخلوط سوخت وهوا به نسبت 1 : 15 با در نظر گرفتن وزن صحیح آنها یک احتراق . کامل و طبیعی دارد. در صورتیکه مخلوط از نظر سوخت  قوی تر باشد آنرا غنی و اگر هوا بیشتر باشد آنرا  رقیق می‌گویند که مخلوط سوخت‌های غنی را می‌توان از ایجاد  دوده در اگزوز, کاهش یا ضعف قدرت و بالاخره گرم کردن موتور تشخیص  داد. همینطور  برای شناسائی مخلوط رقیق می‌توان  از ایجاد شدن Back f iring در مدخل  ورودی گاز و کاربراتور که مهمترین عامل شناسائی این پدیده است, و همچنین  دیر روشن شدن موتور , ضعیف شدن قدرت موتورو بالاخره گرم کردن به این موضوع پی برد.
با توجه به منحنی شماره (1-1) که  در مورد بنزین است و از تغییر تنظیم کاربراتور بوجود آمده‌اند نشان می‌رسد که ماکزیمم راندمان , زمانی خواهد بود که نسبت میزان  هوا به سوخت 1 : 16 باشد  و ماکزیمم قدرت هنگامی صورت می‌گیرد که این میزان 1 : 12 می‌باشد. بنابراین تنظیم صحیح جایی بین این دو حد قرار دارد.


با توجه به منحنی‌ها مشاهده می‌شود, تنظیم کاربورا تور در حالتی که نسبت اختلاط هوا و
سوخت 1 :  14  باشد می‌توان راندمان واقعی را تا 96 در صد راندمان ماکزیمم بالا ببرد. از منحنی‌های قسمت پائین  شکل نیز مشاهد می‌شود که در حالت اختلاط 1 : 15 میزان  تولید منواکسید کربن که گازی  بیرنگ  و تقریبا بی بو و لی خطرناک است به حداقل خود می‌رسد , و تمام گاز سوخته شده بصورت دی اکسید کربن از اگزوز خارج می‌شود. [1]
1-5 - سوخت  گاز مایع  و استفاده از آن در موتور(1)
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 کیلوژول در هر کیلوگرم (24000 Btu . در پوند)  می‌باشد. معهذا آنرا نمی‌توان براحتی بصورت مایع مورد استفاده قرار داد. زیرا باید دانست که 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 کم حجم ولی سنگین بمنظور تحمل فشار چنین گازی  مقرون بصرفه نخواهد بود.


گازهای متان و اتان دارای نقطه جوش خیلی پایین بوده و مایع کردن آنها مانند گازطبیعی  فوق العاده  مشکل است و فشار خیلی زیادی در حد گاز طبیعی برای  این کار لازم  میباشد. و در نتیجه نگهداری و انبار کردن 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 کرده و مورد استفاده قرار داد. باید دانست  ترکیبات بعداز بوتان  مثل پنتان C5 H12  و هگزان  C6 H16 و غیره بصورت مایع می‌باشند که جزو گازها محسوب نمی‌شوند و تشکیل دهنده مواد سوختی  دیگر  مثل بنزین هستند[1]
1-6- معرفی گازهای طبیعی مورد استفاده در موتورهای بنزینی
در حال حاضر در موتورهای بنزینی از انواع مختلف گازها استفاده  می‌شود , که به بررسی تعدادی از آنها که 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. [2]
1-6-1- تعریف (LNG  )
هنگامی که گاز طبیعی تحت فشار اتمسفر  به دمای  تقریبا Fْ260- نزدیک شود تبدیل به مایع می‌شود که این گاز مایع را گاز طبیعی یا LNG گویند. هر حجم  این گاز طبیعی معادل   گاز طبیعی فضا  اشغال می‌کند . 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. [2]
1-6-2- ترکیبات :
گاز طبیعی ترکیب شده از گازهای  متان در حدود 90 درصد وشامل اتان , پروپان و هیدروکربنهای  سنگین می‌باشد . و همچنین از مقدار کمی نیتروژن, اکسیژن, دی اکسید کربن و ترکیبات گوگرد و آب که در خط لوله گاز طبیعی پیدا می‌شود. مایع کردن این گاز باعث از بین رفتن اکسیژن , دی اکسید کربن و ترکیبات گوگرد و آب می‌شود. که با مایع کردن این گاز طبیعی می‌توان آن رابه 100 % گاز متان تبدیل کرد. [2]
1-6-3- چگونگی ذخیره آن 
گاز مایع طبیعی در استوانه‌های دو جداره باعایق  بندی بسیار خوب ذخیره می‌شود , تانکهای ذخیره این گاز دارای نسبت عرض به ارتفاع کم می‌باشد . که فشار ذخیره سازی آنها  در این مخازن کم و در حدود Pisg 5 و یا کمتر باید باشد. این مایع برای اینکه مستقل از فشار بخواهد مایع قرار بگیرد باید در دمای کمتر از 117- قرار گرفته شود. [2]
1-6-4- چگونگی سرد نگه داشتن آن
عایق بندی که برای سرد نگه داشتن گاز مایع طبیعی بکار می‌رود باز هم نمی‌تواند جوابگو باشد بخاطر همین آن را در یک محفظه بنام یخ جوشان که یک  مایع بسیار سرد در دمای جوش می‌باشد نگه می‌دارند هنگامی که گرما به مخزن داده می‌شود مایع می‌جوشد و به بخار تبدیل می‌شود دما تغییر نمی‌کند.  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 که آب مایع در حال جوش در دیگ بخار(بویلر) می‌باشد. LNG یک گاز طبیعی است که مانند بقیه گازها و سوختها حمل و نقل و ذخیره می‌شود[2]
1-6-5- علت استفاده از LNG به عنوان سوخت ماشین‌ها و وسایل نقلیه
استفاده از گاز LNG به چند دلیل می‌باشد که شامل دلیلهای زیر است.
1-LNG گازی می‌باشد. که در هنگام سوخت به صورت  گازمی سوزد و منافع استفاده از این گاز هنگامی مورد توجه قرار می‌گیرد که با سوخت بنزین و گازوئیل مقایسه شود.
2-سوخت گاز طبیعی نسبت به سوختهای معمولی(بنزین و گازوئیل ) دارای آلودگی کمتر می‌باشند که این آلودگی شامل مواد خاص( PM ) , مونواکسیدکربن (Co ) ,ترکیبات نیتروژن  Nox و هیدروکربنهای غیر متان (NMHC )
3-LNG چگالی بالاتری نسبت به دیگر سوختهای جایگزین دارد که با یک مقایسه به این سوختها برای بدست آوردن برد یکسان 105 گالن از LNG معادل یک گالن  از بنزین و 107 گالن از LNG معادل یک گالن گازوئیل می‌باشد.
4-LNG از نظر انرژی ارزانتر از بنزین و گازوئیل می‌باشد.
5-زمان سوخت گیری LNG معادل سوختهایی است که 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 کهLNG که به عنوان سوخت نسبت به گازوئیل خطرناکتر نیست و امن تر می‌باشد . دمای احتراق این سوخت Fْ500  از گازوئیل بیشتری می‌باشد . و در حدود 5 الی 15درصد با هوا ترکیب می‌شود و در هوای آزاد منفجر نمی‌شود. [2]
1-7- تعریف ( CNG )
گاز طبیعی فشرده(CNG ) گازی است که فشرده شده و در تانکهای سیلندر جوش داده شده ذخیره می‌شود. که فشار ذخیره سازی Psi 3600 (پوند براینچ مربع ) است و ترکیبات آن مانند ترکیبات گاز طبیعی درون خط لوله‌های محلی می‌باشد که مقداری از آب آن گرفته شده است. LNG و CNG به صورت گاز کم 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 که LNG می‌تواند جهت تولید CNG استفاده می‌شود. که بیشتر در ماشین ‌های سنگین از آنها استفاده می‌شود. [2]
1-8- تعریفLPG 
LPG (Liquid Petroleum gas) که در بعضی موارد پروپان مایع  هم خوانده می‌شود که معمولا با LNG اشتباه می‌گیرند که فرق بین LNG و LPG در موارد زیر است.
1-LPG اکثرا از پروپان تشکیل شده است در حدود 95 درصد آن را پروپان تشکیل داده است و مقادیر کمی از بوتان.
2-LPG تنها با اعمال فشار می‌توان در تانک ذخیره شود.
3-LPG معمولا گازهای سیلندری می‌باشد. که موارد استفاده بیشترLPG  در ماشینهای سبک می‌باشد .
استفاده از گازطبیعی فشرده( CNG ) در خودروهای سبک و نیمه سبک موضوعی  است که هم اکنون 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. [2]
1-9- مزیت استفاده از LNG  بجای CNG به عنوان سوخت .
LNG در مقایسه با گاز طبیعی فشرده  شده (CNG ) دارای مزیت‌هایی است . عدد اکتان بالاتر, یکنواختی, ثبات , کیفیت 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 برعکس 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 که هم سرعت تبخیر و هم میزان تبخیر ,بستگی مستقیم به مقدار و سرعت  نشتیLNG دارد. ابعاد و نوع محیطی که در آن LNG تبخیر می‌شودو نیز شرایط  جوی ومیزان فشار LNG  بر سرعت و میزان تبخیر تا حدی تاثیر گذار است. مقادیر کم LNG که از خودرو نشت می‌کند به محض تماس با سطح زمین بخار می‌شود....

بخشی از منابع و مراجع پروژه فایل word بررسی خواص گاز مایع و استفاده از آن در موتورهای درون سوز
1- بررسی اجمالی موتورهای گاز مایع سوز توسط هوشنگ بهرامی – انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز – دانشکده کشاورزی
2- سایت اینترنتی www.NGV.com
3- سایت اینترنتی www.itanetwork.org
4- میزان آلایندگی خودروهای گاز سوز – انتشارات سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور
5- نگاهی به صنعت CNG در جهان – انتشارات سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور
6- سایت اینترنتی www.iangv.org