بهرام بحري ، محمد رضا خوش چهره ، عباس معلمي اوره
گروه مكانيك خودرو دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرضا
bahrambahri@gmail.com
خلاصه مقاله
موتور هاي ديزل دامنه كاربرد وسيعي دارا بوده به طوريكه بر روي خودروهاي سواري، كاميون ها، لوكوموتيو ها، كشتي ها و نيروگاه هاي حرارتي نصب شده اند. موتور هاي ديزل به علت بالا بودن نسبت تراكم و نبودن مانع در مقابل جريان هواي ورودي داراي بازده حرارتي و حجمي بالاتري نسبت به موتورهاي اشتعال جرقه اي معمولي هستند و در نتيجه مصرف سوخت پايين و آلايندگي كمتري دارند. با رو به كاهش رفتن منابع نفت خام و افزايش قيمت جهاني آن، نياز به سوخت هاي جايگزين بيش از پيش مطرح شده است. با توجه به افزايش پيوسته تقاضا براي مصرف انرژي در جهان بهترين راه ممكن براي مواجهه با آن استفاده از سوخت هاي جايگزين ارزان مي باشد. استفاده از سوخت هاي بيوديزل به طور وسيع در جهان رو به گسترش است و با توجه به تفاوت موجود بين خواص فيزيكي و شيميايي سوخت هاي ديزل و بيوديزل اين مسئله اهميت دانستن اثرات بيوديزل بر پروسه احتراق، سايش قطعات، آلودگي و دماي گازهاي خروجي را افزايش داده است. تحقيقات روي سوخت هاي زيستي با سه هدف تعيين تنوع منابع، راه هاي بهره گيري و استفاده از آن و در نهايت توليد عمده انجام مي شود. بيوديزل اتيل يا متيل استر روغن تازه و پسماند، چربي حيوانات و روغنهاي گياهي مي باشد و از منابع نفتي توليد نمي شود ولي خصوصيات نزديكي با سوخت هاي ديزل دارد. توليد بيوديزل با روش ترانس استريفيكاسيون مي باشد كه در اين عمليات الكل استر با يك الكل ديگر در طي فرايندي جايگزين مي شود. اين فرايند به طور گسترده اي در كاهش ويسكوزيته روغن ها جهت رسيدن به ويژگي فيزيكي مورد نظر براي افزايش راندمان موتور انجام مي شود. در اين مقاله علاوه بر خصوصيات، مشكلات عملكردي، مشخصات احتراق بيوديزل، سايش و خروجي موتور با استفاده از سوخت بيوديزل نسبت به ديزل بررسي شده است.
در بررسي خصوصيات بيوديزل توليد شده از روغن گياهاني مانند آفتابگردان، سويا، بادام زميني، نخل و تخم كتان خصوصياتي همچون ويسكوزيته، عدد ستان، چگالي و نقطه اشتعال آنها با يكديگر مقايسه گرديده كه سوخت توليد شده از نخل داراي بالاترين عدد ستان، بالاترين ويسكوزيته و كمترين نقطه اشتعال، سويا داراي كمترين عدد ستان، تخم كتان داراي كمترين ويسكوزيته، آفتابگردان داراي بيشترين نقطه اشتعال مي باشند.
در بررسي مشخصات عملكردي بيوديزل به خاطر بالا بودن اكسيژن موجود در بيوديزل ارزش حرارتي كمتري نسبت به ديزل دارد و لي داراي وزن مخصوص بالاتري مي باشد. در مورد بيوديزل توليد شده از متيل استر در موتور ديزل توان ترمزي موتور به نحو چشمگيري افزايش يافت. در مورد بيوديزل حاصل از سويا تاخير پاشش بسيار به قطر نازل ها بستگي دارد. از مشكلات عمده عملكردي مي توان به ويسكوزيته بالا، فراريت كم و غير اشباع بودن اشاره كرد.
يكي از مباحث مهم و دغدغه انگيز سالهاي اخير بحث محيط زيست، گازهاي گلخانه اي و گرم شدن كره زمين مي باشد. در بررسي خروجي موتور ميزان دود سياه اگزوز و توليد NOx 13 درصد كاهش مي يابد. CO2 بيشتري در گاز خروجي مشاهده مي گردد ولي گاز موجود بدليل استخراج از زيست توده جزو آلاينده هاي كلي محسوب نمي شود. با توجه به استفاده بيوديزل در خودروهاي حمل و نقل جاده اي باران هاي اسيدي كاهش پيدا مي كند. NOx توليد شده در يك موتور احتراق داخل به مقدار اكسيژن موجود و دماي موتور بستگي زيادي دارد و مقدار خروجي آن با استفاده از سوخت بيوديزل بيشتر مي باشد. در كل سرعت هاي خودرو توليد HC و CO كاهش پيدا مي كند.
تماس بين مواد فلزي اغلب با سايش و توليد ذرات ريز براده توام خواهد بود. در موتور ديزل قطعاتي از جمله پيستون، رينگ پيستون، سيلندر، ياتاقان ها، ميل لنگ و سوپاپها در معرض سايش قرار دارند. با توجه به مقدار خاكستر توليد شده هنگام احتراق با استفاده از سوخت بيوديزل، ويسكوزيته بالاي سوخت بيوديزل، پايين بودن دماي كاركردي و روغن روغن كاري سايش در فوق كمتر است.
در بررسي مشخصات احتراقي بيوديزل مشخص گرديد كه احتراق تمام سوخت هاي بيوديزل با يكديگر يكسان مي باشد. تاخير در توليد جرقه در موتور داراي سوخت بيوديزل بيشتر از سوخت ديزل و از راندمان حرارتي بالاتري برخوردار مي باشد.
با توجه به تحقيقات انجام شده در اين مقاله علاوه بر بررسي اثرات سوخت بيوديزل بر نحوه كاركرد موتور ديزل مقايسه نيز با سوخت ديزل صورت پذيرفته است. با توجه به اين بررسي سوخت بيوديزل در شرايط كنوني ، بهترين جايگزين سوخت در موتورهاي ديزل مي باشد.
واژه هاي كليدي: موتورهاي ديزل- بيوديزل- احتراق- سايش
