طراحی و بهینه سازی میکسر و دریچه کنترل گاز برای موتور دیزل سنگین با سوخت گاز ترش

کاهش منابع فسیلی، ارزش فزاینده سوخت و بحران انرژی، فناوری بکارگیری سوخت را به سمت استفاده از سوخت های جایگزین در تولید قدرت سوق داده و استفاده از این سوخت ها به عنوان یک راهکار جهانی در دستور کار قرار گرفته است. در میان سوخت های جایگزین استفاده از سوخت هایی که به صورت اتلافی و تجدید پذیر وجود دارند مورد توجه محققین قرار گرفته اند. از جمله این سوخت های اتلافی، گاز ترش سرچاهی است. گاز ترش گازی مرکب از متان، اتان، پروپان، بوتان و ترکیبات حاوی سولفور است که از چاه نفت استخراج و عمدتا بدون استفاده سوزانده می شود. در این تحقیق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی سیستم سوخت رسانی برای یک موتور دیزل سنگین طراحی شده است. سیستم سوخت رسانی یک موتور با سوخت گاز، عمدتا از دو قطعه اصلی تشکیل می شود که عبارتند از: شیر خفانش جهت کنترل دبی گاز و میکسر جهت اختلاط سوخت و هوا. با توجه به اینکه بحث تراکم پذیری در تحلیل سیستم سوخت رسانی با سوخت گاز مطرح است در این تحقیق، ابتدا جریان تراکم پذیر هم آنتروپی جهت مطالعه میکسر مورد بررسی قرار گرفته است، به کمک این تحلیل ابعاد هندسی میکسر مورد نیاز بدست آمد. در این تحقیق ونتوری با 12، 8 و 6 روزنه به عنوان میکسر مورد تحلیل قرار گرفته و از بین آنها میکسر بهینه انتخاب شده است. با توجه به تعداد روزنه ها به ترتیب یک قطاع 30، 45 و 60 درجه از ونتوری به کمک نرم افزار فلوئنت مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی تراز کسر جرمی، منحنی تراز فشار، منحنی تراز سرعت و نیمرخ های سرعت، فشار وکسر جرمی در خروجی ونتوری به عنوان نتیجه بررسی میکسر تهیه شده اند. برای کنترل روی دبی گاز از یک شیر خفانشی استفاده شده که برای مطالعه آن از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. مشخصه جریان عبوری از شیر خفانشی مانند جریان عبوری از یک روزنه با مقطع متغیر است، با این تفاوت که ضریب تخلیه متغیر است. جهت تعیین ضریب تخلیه در شیر خفانشی از تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است.