شبیه سازی و تحلیل پارامترهای موثر در فرآیند احتراق در موتور دیزل

چکیده پایان نامه: 

این پایان نامه در چهار فصل تنظیم و تدوین شده که در فصل اول با مباحث اولیه ی احتراق در موتورهای دیزل آشنا می شویم. در فصل دوم سعی بر این است که به بررسی فرآیند احتراق و آلایندگی با توجه به پارامترهای موثر بر جریان توأم با اسپری و احتراق در موتور دیزل پاشش مستقیم  بپردازیم. همه پدیده های موثر در عملکرد موتور، از قبیل پاشش، تبخیر، شکست و برخورد قطرات به دیواره، انتقال حرارت به دیواره، احتراق و ... در نظر گرفته شده اند. پروسه احتراق به صورت سینتیک شیمیایی بوده و آثار آشفتگی بر اختلاط سوخت و هوا و نرخ واکنش شیمیایی ملحوظ شده است. همچنین در این فصل به شبیه سازی و بررسی ترمودینامیکی احتراق داخلی در موتورهای دیزلی پرداخته ایم.

 در فصل سوم نیز به بررسی پارامترهای موثر در یک موتور دیزل با سوخت بیودیزل از نظر فنی و اقتصادی می پردازیم.

در فصل چهارم نیز نتایج حاصل از بررسی و تحلیل پارامترهای مختلف در موتورهای دیزلی را ذکر کرده ایم.

آنچه در این پایان نامه خواهید دید:

فصل اول،آشنایی با کلیات تحقیق                    

1-1- مقدمه                    

1-2- تفاوت موتور دیزل و موتورهای بنزینی                                                                           

1-3- اصول ترمودینامیکی موتورهای احتراق داخلی ( بنزینی و دیزلی)                     

1-3-1- چرخه‌های ترمودینامیکی ایده‌ال                                       

1-3-2-چرخه‌های ترمودینامیکی واقعی                                                                              

1-4- برتری‌های موتور دیزل به موتور بنزینی                                                                        

1-5- تزریق سوخت دیزلی و انواع سیستم سوخت رسانی موتورهای دیزلی     

1-5-1- سوخت دیزلی                                                      

1-5-2- تزریق سوخت دیزلی                                                                                         

1-5-3- اتاقهای احتراق موتور دیزل                                                                                   

1-5-3-1- موتور دیزل با اتاق احتراق باز                                                                            

1-5-3-2- موتور دیزل با اتاق احتراق تقسیم شده      

فصل دوم، بررسی و شبیه سازی عملکرد موتورهای دیزل پاشش مستقیم تحت بار و تاثیر آن بر شکل گیری آلاینده ها در موتورهای دیزلی                                                      

2-1- شبیه سازی عددی عملکرد موتور دیزل پاشش­مستقیم در بارهای کامل و جزئی 

2-1-1- الگوریتم محاسباتی                                                                                            

2-1-2- مدلسازی پاشش، شکست، تبخیر و برخورد قطرات                   

2-1-3- مدلسازی احتراق                                  

2-1-4-  تولید شبکه، شرایط مرزی و اندازه قدم محاسباتی                                           

2-1-5- عوامل عملکردی موتور در حالت بار کامل                                             

2-1-6- شبیه سازی در حالت بار کامل                                                                              

2-1-7- بررسی اثر افزودن شرط قدم زمانی                                                                          

2-1-8- بررسی آثار میزان بار ورودی

2-2- تاثیر انواع پیکربندی پاشش سوخت بر احتراق و شکل گیری آلاینده ها در موتور دیزل سنگین  

2-2-3- تبخیر سوخت                                                                                                 

2-2-4- احتراق                                                        

2-2-5- تشکیل اکسیدهای نیتروژن (NOx)                                                                        

2-2-6- تشکیل دوده                                                                              

2-2-7- صحه کذاری                                                             

2-2-8- مشخصات موتور مورد بررسی                                                                                

2-2-9- راهبرد پاشش سوخت                                                                                         

فصل سوم، تحلیل  پارامترهای موثر در یک موتور دیزل با سوخت بیودیزل  

3-1- مقدمه   

3-2- بررسی تجربی متغیرهای عملکردی یک موتور دیزل با سوخت بیودیزل     

3-2-1- مواد و روش ها                                                    

3-2-2- مواد                                                       

3-2-2-1- موتور تحت آزمایش                                                                                       3-2-2-2- تجهیزات آزمایش                                                                                          

3-2-2-3- سوخت                

3-2-3- روش و مراحل آزمایش                                                                                       

3-2-4- تأثیر سوخت بیودیزل بر فشار بیشینه استوانه      

3-2-5- تاثیر سوخت بیودیزل بر فشار استوانه  

3-2-6- تاثیر سوخت بیودیزل بر دمای دود خروجی 

3-2-7- تأثیر سوخت بیودیزل بر آهنگ مصرف سوخت   

3-2-8- تأثیر سوخت بیودیزل بر مصرف ویژة سوخت ترمزی  

3-2-9- تأثیر سوخت بیودیزل بر آهنگ وزنی مصرف هوا     

3-2-10- تاثیر بیودیزل بر رقت مخلوط (نسبت هوا به سوخت)     

فصل چهارم، نتیجه گیری   

1-4- نتیجه گیری        

منابع و ماخذ   

دانلود پایان نامه مکانیک

کوپلینگ ها اجزایی از ماشین هستند که حرکت و توان را از انتهای یک محور دریافت و به محور دیگر منتقل می کنند. در کوپلینگ ها قطع ارتباط بین محور محرک و متحرک وجود ندارد. در یک دسته بندی کلی کوپلینگ ها به دو نوع صلب و انعطاف پذیر تقسیم بندی می شوند.
1- کوپلینگ های صلب (سخت)
این نوع کوپلینگ ها جهت اتصال دو محور کاملا هم راستا در تجهیزاتی که در آن ها هم محوری دقیق دو محور ضروری و قابل دسترس است استفاده می شود لازم به ذکر است که هر گونه عدم تقارن محوری در این نوع کوپلینگ ها خرابی های سریع را در اثر تشت های بالا به دنبال دارد این نوع از کوپلینگ ها به دو دسته تقسیم بندی می شوند: جنس پوسته این کوپلینگها معمولا از چدن یا فولاد ریخته گری می باشد
1-1    کوپلینگ های پوسته ای
در این نوع کوپلینگها ، دو نصفه پوسته با فشار پیچها روی محور بسته شده و گشتاور چرخشی بوسیله اصطکاک به محور منتقل می گردد. هردو محور با خار انطباقی به پوسته متصل می شوند ، مونتاژ این کوپلینگها آسان است ولی فقط امکان انتقال قدرت بین دو محور هم قطر را میسر می سازد. این نوع کوپلینگ انتقال گشتاورهای کم را امکان پذیر می نماید.
مشخصات کوپلینگهای پوسته ای
 
2-1    کوپلینگ های فلنچی
سطح بیرونی بوش لغزشی مخروطی بوده و لذا در اثر محکم کردن پیچها اتصال فشاری و اصطکاک کافی بین فلنچ و بوش برقرار می گردد. دو محور در این اتصال بایستی کاملاً همراستا باشند ، مونتاژ و د  مونتاژ این نوع کوپلینگ به آسانی انجام می شود.
 مشخصات کوپلینگهای فلانچی:
 
2- کوپلینگ های انعطاف پذیر
کوپلینگ های انعطاف پذیر در انواع مختلف تجاری در دسترس هستند که هر یک برای شرایط کاری خاصی مناسب می باشند این نوع کوپلینگ ها می توانند عدم تقارن محوری شعاعی و زاویه ای را بین محور محرک و متحرک تحمل کنند.
کوپلینگهای انعطاف پذیر چهار وظیفه اصلی بر عهده دارند :
1-    انتقال گشتاور و سرعت از محرک به متحرک
2-    خنثی و مستهلک کردن ارتعاشات
3-    جبران نامیزانیها
4-    تاثیر بر فرکانس طبیعی سیستم
مقادیر ناهمراستایی مجاز کوپلینگها را باید از کاتالوگهای سرندگان بدست آورد ولی به طور کلی ناهمراستایی محوری مجاز در کوپلینگهای کوچک به in 005/0 و در کوپلینگهای بزرگ به in 03/0 محدود می باشد. حداکثر نامیزانی زاویه ای مجاز هم معمولاً در حدود   در نظر گرفته می شود.

2-3 میکروفرکتوگرافی
1-    3 مایکرو فرکتوگرافی
1-     خلاصه:
2-     مقدمه:
3-     نتایج:
1-    3 مایکرو فرکتوگرافی
4-     نتیجه آنالیز
5-     پایان
مواد مورد استفاده درساخت کوپلینگها
مقدمه
ترمز:
سیستم ترمزهای هیدرولیک
ترمز کاسه ای با کفشکهای از داخل باز شونده
مکانیسم ترمز دیسکی:
نوع فیست :
جنس متعلقات سیستم ترمز:
معرفی کتاب:
ABAQUS
دیباچه و پیش اطلاعات:
روش های تجربی:
آزمون ریز ساختارى:
5ـ مدل FE  :
5.1 ـ مدل جغرافیایی :
5.2ـ ویژگی های مواد :
5.3ـ شرایط حدی :
5.5ـ شبکه FE:
بدون لغزش
یکطرفه
اصطکاکی
 هیدرولیک
کلاچ اصطکاکی
کلاچ مخروطی(Con Clutch):
کلاچ تک صفحه ای (Single Plate Clutch)
مزایا
معایب
کلاچ تک صفحه ای با فنر دیافراگمی (Diaphragm Spring Clutch )
کلاچ چند صفحه ای  :
کلاچ نیمه گریز از مرکز (Semi-Centrifugal Clutch )
کلاچ گریز از مرکز (Centrifugal Clutch )
کلاچ تر
کلاچ های اتوماتیک:
الف) کلاچ های ایمنی :
ب) کلاچ های سانتر یفیوژ
ج) کلاچ های یک جهته

شامل 80 صفحه فایل word

پایان نامه رشته مکانیک با موضوع موتورهای دیزل

 با فرمت ورد word دانلود نمائید

 ریشه لغوی

کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می‌نامند.

دید کلی

موتورهای دیزل ، به انوع گسترده‌ای از موتورها گفته می‌شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می‌توانند ماده سوختنی را شعله‌ور سازند. در این موتورها برای شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌های بالا استفاده می‌شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می‌برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می‌کنند.

همانگونه که می‌دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می‌شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می‌گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می‌گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می‌شود که در نتیجه آن سوخت شعله‌ور می‌شود.

تاریخچه

در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می‌گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش‌رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می‌شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می‌شد.

در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده‌ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می‌گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می‌آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.

طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایق‌های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می‌شد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.

پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستم‌های پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپ‌های سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌های سوخت‌پاش (پمپ‌های انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده‌بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.

تقسیمات

موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه‌بندی هستند. مثلا می‌توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم‌بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می‌گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی می‌کردند و …

ساختمان

ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقه‌ای تفاوت می‌کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد._پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.

انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می‌شوند.فیلترهای سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می‌شوند.لوله‌های انتقال سوخت : می‌بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم می‌شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می‌گردد که عبارتند از مکش یا تنفس – تراکم – انفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.

سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه

زمان تنفس :
پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین‌ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می‌شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می‌گردد.زمان تراکم :
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می‌کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می‌گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر می‌رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا می‌رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد می‌رسد.زمان قدرت :
در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می‌رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می‌گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پیدا می‌کند.

فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می‌راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل‌لنگ منتقل می‌شود و موجب گردش میل‌لنگ می‌گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به 2000 درجه سانتیگراد می‌رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود 80 اتمسفر افزایش می‌یابد.

زمان تخلیه :
با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می‌شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می‌دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می‌کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می‌راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می‌کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می‌گردد.

سیکل موتور دوزمانه دیزل

در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه ، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر ، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می‌بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل‌لنگ اتفاق می‌افتد.

زمان اول : پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت می‌کند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم می‌سازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.زمان دوم :
در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت محترق می‌گردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین می‌راند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز می‌کند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر می‌گردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز می‌گردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج می‌گردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز می‌شود.

 موتورهای دیزل دو زمانه چگونه کار می کند؟

 مقاله ی موتورهای دیزل چگونه کار می کند توضیحی در مورد موتور های چهار زمانه است که عموما در خودروها و ماشین های باربری یافت می شود.مقاله موتور های دیزل دو زمانه چگونه کار می کند ،توضیحی در مورد موتور های کوچک دو زمانه است که در چیزهایی شبیه اره موتوری،موتور سیکلت های کوچک وجت اسکی ها یافت می شود.ترکیب تکنولوژی موتور دیزل با موتور دیزل دو زمانه غالبا نتیجه ی مطلوبی را در موتورهای دیزل  بزرگ جثه که در لوکوموتیو،کشتی های بزرگ و مولدهای برق  یافت می شود بوجود آورده است.

در این مقاله،ما توضیحی در مورد تکنولوژی موتورهای دیزل دوزمانه خواهیم داشت و درمورد موتورهای بزرگ جثه ای که از این تکنولوژی استفاده می کنند، خواهیم آموخت.

نحوه ی کار چرخه

 اگر شما مقاله ی موتورهای دوزمانه چگونه کار می کنند را خوانده باشید ، فرا می گیرید که یک تفاوت بزرگ بین موتورهای دوزمانه و چهارزمانه در مقدار قدرتی است که موتور می تواند تولید کند.شمع درموتور دو زمانه دوبارجرقه می زند،هر کدام در هرچرخش میل لنگ،اما در موتور چهار زمانه یکبارجرقه در هر دو چرخش میل لنگ زده می شود.این بدین معنی است که موتور دوزمانه پتانسیل تولید قدرت دوبرابرازموتورچهارزمانه ی هم اندازه ی خود را داراست.

 مقاله ی موتور دوزمانه ،چرخه ی موتورگازوئیلی را نیز توضیح می دهد،که گاز و هوا مخلوط  و با هم فشرده می شوند،که واقعا به طور کامل با نحوه ی کار موتور دوزمانه در تطابق نیست.مسئله این است که مقداری از سوخت سوزانده نشده که هر بار از سیلندر خارج می شود دوباره برای مخلوط هوا-سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

به نظر می رسد که رویه دیزل ، که در آن هوا به تنهایی فشرده می شود و سپس سوخت را مستقیما درون هوای فشرده تزریق می کنند، خیلی بهتر با چرخه دو زمانه سازگاری داشته باشد.از این رو بسیاری از تولید کنندگان موتورهای دیزل بزرگ از این رویه برای تولید موتورهایی با قدرت بالا استفاده می کنند.

(ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است