ماشین های کشاورزی، جلد ۱۲، شماره ۳، صفحات ۳۵۱-۳۶۶

عنوان فارسی تأثیر سوخت‌های گازی و دمای مایع خنک‌کننده بر مشخصه‌های عملکردی و احتراقی یک موتور تک سیلندر دیزل دور پایین
چکیده فارسی مقاله در این پژوهش تأثیر استفاده از سوخت‌های گاز طبیعی فشرده و گاز نفتی مایع بر مشخصه‌های عملکردی و احتراقی یک موتور دیزل تک سیلندر، چهار زمانه، آب خنک با مکش طبیعی و به‌صورت مختلط‌ سوز مطالعه شد. هدف اصلی در این پژوهش تعیین شاخص‌های عملکردی و مشخصه‌های احتراقی موتور در محدوده عملکرد گاورنر و در سرعت‌ها و دماهای مختلف مایع خنک‌کننده‌ی موتور بوده است. آزمایش‌ها در شرایط پایدار برای حالت‌های کارکرد موتور با سوخت گازوییل خالص و مختلط‌ سوز گازوییل-گاز و در سرعت‌ها و دماهای مختلف مایع خنک‌کننده‌ی موتور به‌صورت آزمایش‌های فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار انجام و مشخصه‌های عملکردی موتور اندازه‌گیری شد. نتایج آزمایش موتور نشان داد که گشتاور، توان ترمزی و فشار مؤثر متوسط ترمزی در حالت مختلط‌سوز گازوییل-CNG نسبت به حالت سوخت گازوییل خالص در تمامی سرعت‌ها و در حالت مختلط‌‌ سوز گازوییل-LPG در سرعت‌های پایین موتور افزایش معنی‌داری یافتند. مصرف سوخت و انرژی ویژه‌ی ترمزی نیز با افزایش دمای مایع خنک‌کننده در سرعت‌های پایین موتور و همچنین کارکرد موتور به‌صورت مختلط‌سوز کاهش معنی‌داری را نشان دادند. همچنین با افزایش دمای مایع خنک‌کننده و کارکرد موتور با حالت مختلط‌ سوز بازده حرارتی ترمزی و بازده حجمی به‌ترتیب افزایش و کاهش معنی‌داری را نشان دادند. به‌طورکلی، نتیجه‌گیری شد که استفاده از موتور به‌صورت مختلط‌ سوز گازوییل-CNG و دمای مایع خنک‌کننده 60 درجه سلسیوس در تمامی سرعت‌ها بهترین نتیجه را روی مشخصه‌های عملکردی و احتراقی موتور دارد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله توان ترمزی، دمای مایع خنک‌کننده، سوخت‌های گازی، عملکرد موتور، موتور مختلط‌سوز،

عنوان انگلیسی Effect of Gaseous Fuels and Coolant Temperature on Performance and Combustion Characteristics of a Low-Speed Single Cylinder Diesel Engine
چکیده انگلیسی مقاله IntroductionToday, diesel engines provide the main power source for the world equipment e.g., common propulsion generators in industry and agriculture. These engines are widely used due to their high combustion efficiency, reliability, compatibility, and cost-effectiveness. However, diesel engines are one of the most critical consumers of fuel which in turn causes some environmental pollution. One of the convenient and low-cost ways to reduce the pollution of these engines is dual-fuel mode and the use of gaseous fuels as an alternative fuel. This study investigated the effect of blending CNG and LPG with neat diesel in dual-fuel mode. Besides, the variation in engine coolant temperature on engine performance characteristics was experimentally studied.Materials and MethodsThe experimental apparatus consisted of a stationary, four-stroke, naturally aspirated, water-cooled, single-cylinder compression ignition engine. To control the engine load, an electrical dynamometer was made using a 7.5 kW three-phase generator and coupled to the engine as a cradle. A load cell was used to determine the force applied to the generator. The engine speed was monitored continuously by a tachometer. Fuel consumption was measured by using a weight method. A thermostat with variable temperature was used to control the temperature of the engine coolant. To measure the mass flow of air entering the cylinder, an airbox with a sharp edge orifice was used. For this study, factorial experiments in the form of a randomized complete block design with three replications were utilized to analyze the data statistically. The studied parameters were three levels of fuel ratio (100% diesel, 20% diesel and 80%± 2% CNG, 20% diesel and 80%±2% LPG), 11 engine speeds (1500 to 1600 rpm with 10 rpm intervals), and three engine coolant temperatures (50, 60, and 70 °C). All experiments were conducted in the governor control mode.Results and DiscussionThe results showed that the torque, brake power and brake mean effective pressure (BMEP) in the diesel-CNG mode at all engine speeds and in the diesel-LPG mode at low engine speeds significantly increased compared to pure diesel. The increases in these parameters in the diesel-CNG mode were 18.67%, 19.56% and 19.85%, and in the diesel-LPG mode were 14.02%, 13.86% and 14.2%, compared to those related to the pure diesel, respectively. This increase could be due to the high calorific value of gas fuels and improvement of combustion inside the cylinder due to the formation of homogeneous charge. At low engine speeds, the reductions in the brake specific fuel consumption (BSFC) and brake specific energy consumption (BSEC) for coolant temperature 60 °C were 11.21% and 10.77%, compared to coolant temperature 50 °C, respectively. Also, the BSFC and BSEC for diesel-CNG dual-fuel mode decreased by 8.12% and 10.81%, respectively. These values for the diesel-LPG dual-fuel mode were 5.4% and 2.4%, respectively. The brake thermal efficiency (BTE) also showed a significant increase at high speeds and when using the dual-fuel operational mode. However, raising the coolant temperature due to reducing the heat losses of the engine increased the BTE. The increases in BTE for coolant temperatures 60 and 70 °C were 7.19% and 4.37%, compared to the coolant temperature of 50 °C, respectively. When using the engine in dual-fuel mode, the volumetric efficiency due to reducing the air ratio showed a significant reduction. These diesel-CNG and diesel-LPG dual-fuel mode values were 20.31% and 24%, respectively. Furthermore, raising the coolant temperature diminished the volumetric efficiency. The reduction in volumetric efficiency for the coolant temperatures of 60 °C and 70 °C were 6.84% and 19.91% compared to the coolant temperature of 50 °C, respectively.ConclusionThe following conclusions can be deduced based on this study:The use of gaseous fuels as the main fuel and with a small amount of diesel in compression ignition engines is possible and improves the engine's performance characteristics.In the diesel-CNG mode, torque, brake power and BMEP at all engine speeds and in the diesel-LPG mode at low engine speeds significantly increased compared to pure diesel because of improved combustion inside the cylinder.At low engine speeds, increasing the coolant temperature reduced the BSFC and BSEC. Also, in the dual-fuel mode compared to the engine with baseline diesel fuel, the BSFC and BSEC were significantly lower due to the higher calorific value of gaseous fuels and higher power generation.The BTE at high engine speeds and when the engine was in dual-fuel mode showed a significant increase. Also, increasing the coolant temperature due to reducing the heat losses of the engine increased the BTE.When using the engine in the dual-fuel mode, due to the volume of air replaced by the gas, the volumetric efficiency showed a significant reduction. Also, raising the coolant temperature diminished the volumetric efficiency.Overall, it can be stated that the use of a diesel-CNG dual-fuel mode with a coolant temperature of 60 °C at entire engine speeds has the best outputs on the performance and combustion characteristics of the engine.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله توان ترمزی, دمای مایع خنک‌کننده, سوخت‌های گازی, عملکرد موتور, موتور مختلط‌سوز

نویسندگان مقاله بهرام صباحی |
دانشجوی دکتری مکانیزاسیون کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

هوشنگ بهرامی |
گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

محمد جواد شیخ داودی |
گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

سید محمد صفی الدین اردبیلی |
گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

احسان هوشیار |
گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران


نشانی اینترنتی https://jame.um.ac.ir/article_41426_ee347c1e09d901b67c6147b42603e2cd.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات