Microsoft Word - 2.doc ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٢٥ معامل األداء ومعدل كتلة السناج املنبعث من حمرك ديزل يسار كاظم األنصاري مدرس مساعد قسم امليكانيك, كلية اهلندسة, جامعة الكوفة : اخلالصة سناج المنبعث من عادم محركات الديزل الى الجو الخارجي يعتبر أحد الملوثات الهواء الخطرة ألنه يحمل على سـطح جـسيماته ال لذا جـاء . مركبات هايدروكاربونية ذات تأثير سرطاني وبسبب صغر قطر هذه الجسيمات فانها بسهولة تستنشق وتدخل الى الرئتين تم اسـتخدام . المنبعث وسبل معالجته وتأثيره على معالم األداء لمحرك ديزل رباعي األشواط هذا البحث ليدرس معدل كتلة السناج بحيث تم اصطياد السناج بواسطة الـصوف , الطريقة المباشرة بقياس معدل كتلة السناج المنبعث والمعتمدة على ثقل السناج المتكون معدل كتلة السناج المنبعث والقـدرة المكبحيـة . المتأخرة من العادم الزجاجي الذي يعمل كفلتر داخل انبوبة تجميع توضع بالمراحل معدل كتلة السناج مع تغير الحمل تم مقارنتها بما هو مسموح به في ضـوء مقـاييس ). g/kw hr(للمحرك تم التعبير عنها بوحدات , )%95(في األحمال العالية التي تصل الـى وجد ). U. S. Environmental Protection Agency, EPA(وكالة حماية البيئة األمريكية كذلك زيـادة كتلـة ) Tier1(زيادة في معدل كتلت السناج المتكون تتجاوز القيم المسموح بها لوكالة حماية البيئة في الطبقة االولى النتائج بينـت أن , يباتقر) 600Co(السناج يحترق عادة بدرجة حرارة . السناج كانت سببا في النقصان الشديد لقدرة وكفاءة المحرك كتلة السناج المنبعث تكون كبيرة في االحمال العالية بحيث يمكن معالجتها رفع درجة حرارة العادم وإيصالها إلى درجة حرارة اكبر وجد ان كتلة السناج المنبعث لم , التي يصاحبها ارتفاع درجة حرارة العادم ) %70-%20(أما عند األحمال المتوسطة ). 600Co(من ).Tier2(والطبقة الثانية ) Tier1(تتجاوز القيم المسموح بها في الطبقة االولى . وكالة محاية البيئة االمريكية, تلوث اهلواء, حمرك ديزل, الطريقة الوزنية, السناج: الكلمات الرئيسية Parameters and the Rate of Soot Emitted from Diesel Engine Yassar K. Al- ansari Kufa University College of Engineering, :Abstract The soot (solid carbon particles) emitted from diesel engines into atmosphere is to consider one of dangerous pollutant because it is easy inhaled deep into the lungs and some polycyclic aromatic hydrocarbons known for their cancer properties are associated with it. The direct gravimetric method is used to measure the soot mass rate. The soot particles through the exhaust pipe are trapped using Pyrex-glass collecting piece with glass wool filter. The rate of soot mass emitted and brake power are ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٢٦ expressed in (g/kw hr) unit. The variation of soot mass with engine load is compared with U. S. Environmental Protection Agency (EPA) standards. It is found as the engine load is increased, the rate of soot mass increases and exceeds the (EPA) standards in the first tier. The high rate of soot mass causes strong decrease in the brake power and thermal efficiency. The soot usually burns at the temperature of 600 Co approximately. The results show that the high soot mass in high load can be treated by raising the exhaust temperature and reached to greater than 600Co. In the moderate load up to 70%, it is found that the soot mass emitted is not exceeding the (EPA) standards in the first and second tiers. The exhaust temperature is high and the soot mass rate is to be low and easily treated. Key words: Soot, Gravimetric method, Diesel engine, Air pollution, U. S. EPA. (Introduction)المقدمة غير نظامي وصـحيح يعاني بلدنا العزيز من مشكلة تلوث الهواء الناتج من حرق أنواع مختلفة من الوقود بشكل لكن النصيب األكبر مـن التلـوث يعـود إلـى , في محركات السيارات والشاحنات والمعامل واألفران وغيرها االنبعاثات الملوثة لمحركات االحتراق الداخلي المستخدمة في الـسيارات خـصوصا بعـد اسـتيراد الـسيارات المنتج لها من نواحي السيطرة على الملوثات والنواحي المستهلكة والمستعملة وغير المطابقة للمواصفات في البلد . التقنية البحث المقدم يهتم بقياس معدالت التلوث الدخاني الصادر من محركات الديزل ومقارنته بمقاييس وكالـة حمايـة ءة متوسط الضغط الفعـال وكفـا , ودراسة العالقة بينه وبين قدرة، استهالك الوقود النوعي EPAالبيئة العالمية . المحرك فـي منظومـات االحتـراق ذات اللهـب االنتـشاري ) وهو جسيمات الكـاربون الـصلبة (عادة يتكون السناج )Diffusion flames ( ،كما في محركات الديزل، التوربينات الغازية، المراجل البخارية في محطـات القـدرة يكون التماس بين الوقود والهواء قليل فـان في هذا النوع من اللهب . افران مصانع االسمنت والطابوق وغيرها ممرات دخول الوقود الى غرفة االحتراق تختلف عن ممر دخول الهواء لذلك تكون طبيعة هذا اللهب هو سناجي )Sooting flame ( وعندما يكون معدل تكوين السناج)Soot formation ( اكبر من معـدل تأكـسده)Soot burnout (ود خارج غرفة االحتراقان اسفانه سوف يظهر بشكل دخ)Kue,2005 (. ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٢٧ . السناج المنبعث من منظومات االحتراق ذات الوقود الهايدروكاربوني له دوريين مهميين جدا في الجانب البحثي تساعد كثيرا في انتقال الحرارة باالشعاع لذا فـان تكـوين ) High emissivity(االول انه يمتلك أنبعاثية عالية مات االحتراق لمحركات الديزل والتوربينات الغازية أمر غير مرغوب فيه النه يـساعد فـي السناج في منظو الثاني يساهم فـي تلـوث . أنتقال جزء كبير من الطاقة المتحررة عن طريق جدران غرفة االحتراق الى الخارج لهب االنتشاري اليوجد الهواء عند خروجه مع غازات العادم الى الجو الخارجي وذلك الن عملية االحتراق في ال فيها خلط مسبق للوقود مع الهواء والتماس بينهما يكـون قليـل، هـذا يـؤدي الـى تحلـل الوقـود حراريـا )Thermal pyrolsis ( وبالتالي تنتج عنه انواع كثيرة جدا من المركبات الهايدروكاربونية التي لها القابليـة ان لنواة السناج المتكونة وخاصة المركبات ) growth phase(النمو تتكثف على سطح جسيمات السناج خالل طور وبسبب صغر قطـر (Roger,2005) المعروفة بتأثيرها السرطاني الخطر ) AH(الهايدروكاربونية االروماتية وكالـة . فانها بسهولة تستنشق وتدخل الى الجهاز التنفـسي لالنـسان ) 200nm(هذه الجسيمات حيث يصل الى هذه الوثيقـة , على عادم محركات الديزل ]٣[ طبقت وثيقة الضريبة الصحية ٢٠٠٢ في عام EPAة حماية البيئ تقول ان العادم الصادر من محركات الديزل سام يفسد الهواء ويتسبب في آثار صحية على المدى القصير مثـل لديزل يتسبب في أمراض الجهاز أما على المدى البعيد فأن عادم ا ). دوار وغثيان , السعال, تهيج الرئتين والعيون ( . التنفسي المزمنة وما يتصل بها من خطر السرطان ( هي طريقـة مباشـرة ) g/min(الطريقة التي أستخدمت في هذا البحث لقياس معدل كتلة السناج المنبعث Direct gravimetric method (ة من العـادم حيث تم اصطياد جسيمات السناج المنبعث في المراحل المتاخر الذي يعمل كفلتر داخل انبوبة زجاجية مصنوعة من الزجـاج ) Glass wool filter(بواسطة الصوف الزجاجي ، ويأخذ وزن السناج خالل فترة زمنية محددة عندما يصل المحرك الـى حالـة )Pyrex glass(المقاوم للحرارة ان هذا الطريق في الحصول على المجاهيل هو في الظرف التشغيلي الخاص، علما ) Steady state(االستقرار النه طريق مباشر التوجد فيه عمليات حسابية او تقربيـة فـي )Eastwood,2000 (مفضل عند اكثر الباحثين حيث توجد فيها صعوبة بالغة فـي الحـصول علـى ) Optical extinction methods(قبال التقنية البصرية وغيرها لذلك فهي تعطي نظرة ) Referactive index(السناج ومعامل االنكسار الثوابت الفيزياوية مثل انبعاثية التي يتم الحصول فيها علـى ) Bosh(وطريقة ) Hartridge(ترج رطريقة هاكما في ) Integral view(كلية Light(ان نتائج كتلة السناج المقاسة بالتقنية البـصرية )Dyer,1981(وجد الباحثين ). g/m3(كثافة السناج extinction method ( هي اكبر بمرتين او ثالث مرات من الكتلـة المقاسـة بالطريقـة المباشـرة الوزنيـة )Gravimetric method( حيث درس الباحثين تكوين السناج عند احتراق حجم ثابت لخليط غني بالبروبـان ، ولكن مع ذلك فان الطريقـة . ب على الترتي.atm 4.4 و C0 420مع الهواء عند درجة حرارة وضغط ابتدائين ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٢٨ البصرية هي طريقة معتمدة في قياس سرعة السناج المتكون في مناطق اللهب وبتالي الحصول على زمن بقـاء .)Leylegian,2008(السناج في كل منطقة من اللهب ):Experimental part(الجزء العملي ار محرك الديزل والثاني هو منظومـة اصـطياد االول هو جهاز اختب , الجزء العملي يتألف من جزئين رئيسيين مفتوح تماما للوصول الى ) Rack(اختبار المحرك تم عندما كان الحامل . وتجميع السناج المنبعث من المحرك اكبر سرعة للمحرك ثم ان زيادة الحمل المسلط على المحرك بشكل تدريجي نحصل منه على تغيـر بالـسرعة , بين اكبر سرعة واقل سرعة للمحرك , تسجيل ستة قراءات للمتغيرات المطلوبة وصوال الى اقل سرعة بحيث تم ومن ثم يخفض ) درجة حرارة العادم ومعدل كتلة السناج بالعادم , استهالك الوقود والهواء , السرعة, العزم( وهي الستة الـسابقة الحمل تدريجيا للوصول الى اكبر سرعة سابقة بحيث يتم في هذه المرحلة أعادة تسجيل القراءات بعدها يتم أدخال هذه . للمتغيرات بعدها يأخذ متوسط القراءات لكي تكون النتائج المحصل عليها اكثر دقة ووثوقا المتغيرات المقاسة من الجهاز في المعادالت الخاصة بايجاد بعض معالم األداء المهمة للمحـرك مثـل القـدرة . متوسط الضغط الفعال والكفاءة الحرارية, قود النوعياستهالك ال, الوقود\نسبة الهواء, المكبحية (Rig test)جهاز االختبار ) ١( وحـدة , محرك ديزل رباعي االشـواط , التركيب األساسي للجهاز المعد لالختبار يتكون من ثالث أجزاء رئيسية ) .TQ Education and Triaing Ltd(الجهاز مصنع من قبل شركة . الداينموميتر الهيدروليكي ووحدة القياس ). Model TD115(موديل , االنكليزية (Diesel engine)محرك الديزل) ١-١( المصنع من قبل نفس الـشركة موديـل , المحرك الذي تم اختباره نوع ديزل رباعي األشواط ذو اسطوانة واحدة )Model TD111 ( الجدول رقم أما مميزات المحرك الفنية فهي كما في)١(. (Hydraulic Dynamometer Unit)ة الداينموميتر الهيدروليكي وحد) ٢-١( الجهاز يتكون من جزئيين رئيسين هما الجزء , يوضح مخطط الداينموميتر الهيدروليكي المستخدم )١(الشكل رقم للـسيطرة علـى (needle valve A)يستخدم صمام ابري . (stator B ) والجزء الثابت (rotor D )الدوار للمحرك (crank shaft)عمود المرفق . كلداخل للداينموميتر وبالتالي التحكم بالحمل المسلط على المحرالماء ا ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٢٩ مع الجزء الدوار للداينموميتر وبهذا تنتقل طاقة المحرك من الجزء الـدوار (coupling)يربط بواسطة مزدوج يوجـد , (stator B)ى الجزء الثابت الخارجيإلى المائع الموجود بين الجزء الدوار والجزء الثابت ومن المائع إل إلـى المقاومـة (stator B) ينقل حركة الجزء الثابـت مثبت على الجزء الخارجي (Cable E)هناك حبل (F)النوابض. والتي بدورها تعطي مقدار من الفولتية تترجم وتعاير للحصول على العزم المكبحي (H)المتغيرة يـساعد فـي (C)الـصمام . وهي في وضع شد دائـم (stator B)ي للجزء الثابت مثبتة على السطح الخارج .السيطرة على كمية الماء الخارجة من الداينموميتر فهو بالتالي يساعد في تنظيم حمل المحرك (Instrumentation Unit)وحدة القياس ) ٣-١( ه الوحدة مع جميع أنواع المحركـات تستخدم هذ (Model TD114 ) موديل يوضح لوحة القياس)٢(الشكل .المراد اختبارها على الجهاز ( Measurement of fuel consumption )قياس استهالك الوقود ) ٤-١ ( اعتمد في قياس استهالك الوقود على مبدأ , يوضح المنظومة المستخدمة لقياس معدل استهالك الوقود )٣(الشكل .لمستهلك مع الزمنأساسي وهو قياس حجم ثابت للوقود ا (Measurement of air consumption)قياس استهالك الهواء ) ٥-١( ) Hagen- Poiseuille(تم االعتماد على معادلة . الجهاز المستخدم في قياس استهالك الهواء)٤ (لالشكيوضح . اقي داخل األنبوب الذي نضمن فيه جريان طب (Capillary tube)للجريان الطباقي واستخدام األنبوب الشعري ( Collecting soot mass system)منظومة تجميع السناج المنبعث ) ٢( هي الخطوة المهمة (Post exhaust )قياس كتلة السناج المنبعث من المحرك في المراحل المتأخرة من العادم جسيمات السناج . ال متغيرة في أنجاز البحث حيث تم قياس كتل مختلفة من السناج المنبعث من المحرك عند أحم موضوع داخل أنبوبـة تجميـع الـسناج (Glass wool filter)تم اصطيادها باستخدام فلتر الصوف زجاجي (Soot collecting piece) مصنعة من زجاج مقاوم للحرارة ( Pyrex glass) والتي تحتوي فـي مقـدمتها حصلنا على . )٥(الشكل غازات العادم الحظ موزعة بالتساوي لدخول ) d=7mm(على سبعة ثقوب بقطر .كتلة السناج بواسطة أخذ وزن أنبوبة التجميع قبل وبعد االصطياد للسناج ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٠ ) Soot mass measurement( قياس كتلة السناج ١-٢ وتعبئتها بفلتـر الـصوف ) Pyrex glass(أنبوبة تجميع مصنعة من زجاج مقاوم للحرارة ) ٦(تم تحضير عدد لمدة سـاعة داخـل فـرن ) Co 200(، بعد ذلك تم تسخينها عند درجة حرارة )Glass wool filter(اجي الزج حتى تصل إلـى ) Desiccator(كهربائي الزالة اي رطوبة موجودة بالصوف الزجاجي ثم تحفظ داخل حافظة .درجة حرارة الغرفة . (Wiggen Hauser)قياس الوزن االبتدائي ألنبوبة التجميع باستخدام ميزان حساس نوع توضـع , عند تحميل المحرك والوصول إلى حالة االستقرار التي يؤخذ عندها القراءة لمعـامالت أداء المحـرك . أنبوبة التجميع داخل المكان المخصص لها بالمراحل المتأخرة من العادم بوب العـادم وتوضـع فـي دقائق تُستخرج العينة من أن ١٠حالما تنتهي الفترة المخصصة لتجميع السناج وهي (Desiccator).الحافظة .لكل أنبوبة تجميع) ٤(إلى ) ٢(أخذ أنبوبة تجميع اخرى وإعد الخطوات من قياس الوزن النهائي لكل أنبوبة تجميع مع الصوف الزجاجي باستخدام نفس الميزان وبهذا يتم حساب كتلة السناج وهكـذا . جميع في المكان المخصص لها في منظومة العادم عن طريق اخذ فرق الوزن قبل وبعد وضع انبوبة الت بين اقل حمل واقصى حمل مسلط على المحرك تم تسجيل ستة قراءات الداء المحرك وستة قراءات لمعدل كتلـة السناج حيث توضع أنبوبة التجميع في كل مرة بالمكان المخصص لها في المراحل المتأخرة من العادم هذا فـي الحمل أما في حالة النزول مع الحمل ايضا يتم أعادة تسجيل القراءات الـستة ألداء المحـرك حالة الصعود مع اذن القـدرة الخارجيـة . ومعدل كتلة السناج وبعدها يتم أخذ متوسط كل قراءة ألداء المحرك ومعدل كتلة السناج g/kW(السناج بالوحدات الداء المحرك يمكن الحصول عليها مع تغير الحمل وبهذا سوف نعبر عن معدل كتلة hr .( (Result and Discussion)النتائج والمناقشة -٤ مفتوح بالكامل والمحرك في اعلى سرعة لـه فـان زيـادة ) Rack(تم أختبار محرك الديزل عندما كان الحامل ريجي ايضا وصوال ينتج عنه نقصان بالسرعة تد , بواسطة التحكم بكمية الماء الداخلة للداينموميتر , الحمل تدريجياً متوسـط (يعطي نضرة عامة عن معالم االداء المهمة ) 6b(و ) 6a(الشكل . ألقل سرعة للمحرك عند اعلى حمل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣١ A/F( الهـواء \نـسبة الوقـود , )kg/kW hr(استهالك الوقود النوعي بال , )kpa(الضغط الفعال بال ratio( , الكفاءة الحرارية)%ŋ ( ك لكل والقدرة المكبحية للمحر)cm2 ( لمحـرك الـديزل ) من مساحة المكـبس يوضح ان ) 6a(الشكل . المراد قياس تركيز كتلة السناج المنبعث منه باالعتماد على تغير سرعة المكبس للمحرك أعلى قدرة مكبحيـة . عند اقصى حمل ) 3:1(عند اقل حمل للمحرك الى ) 28:1(الوقود تتغير من : نسبة الهواء ). 22:1 -15:1(وقود تتراوح من : عند نسبة هواء) %45(واعلى كفاءة حرارية ) W/cm2 113.4 (للمحرك . كذلك ان موقع أعلى قدرة للمحرك يكون عند أعلى كفاءة حجمية او بمعنى اخر عند أعلى كتلة هواء داخلة لـه kg/kw 204.6 (نستنتج منه ان موقع أعلى كفاءة يكون عند أقل استهالك للوقود النوعي يصل الى ) 6b(الشكل hr( ,حيث يتميز محرك الديزل بأنه أقتصادي في كمية الوقود المستهلك . مـع تغيـر الحمـل ) g/kw hr( يوضح العالقة بين تركيز كتلة السناج المنبعث من المحرك مقاسة )٧(الشكل حمـل ويـزداد نالحظ فيه ان معدل كتلة السناج قليل جدا عندما يعمل المحرك مـن دون . المسلط على المحرك معدل كتلة السناج تدريجيا مع زيادة الحمل حتى يصل الى أعلى كتلة في االحمال العالية جدا التي تـصل الـى المسيطر علـى كميـة المـاء الداخلـة ) Needle valve(نحصل عليها عندما يكون الصمام االبري , )95%( التـي ) %95-%70(تلة السناج باالحمال العالية ويعود سبب زيادة ك , )1(الشكل للداينموميتر مفتوح كليا الحظ الى أمرين؛) rpm(دقيقة\دورة) 2000-1750(تقابل سرعة محرك الوقود ومعدل كتلة السناج مـع \الذي يوضح العالقة بين نسبة الهواء ) ٨( االول يمكن تفسيره باالستعانة بالشكل استهالك الوقود النوعي ومعدل كتلة السناج مـع الذي يوضح العالقة بين ) ٩(تغير الحمل على المحرك والشكل النقص الكبير الذي يحدث في كتلة الهواء الداخل للمحرك في االحمـال ) ٨(حيث نالحظ من الشكل . تغير الحمل يشير في نفس الوقت الى زيادة كبيرة في استهالك الوقود النوعي نستنتج من ذلك ان جـزء ) ٩(العالية والشكل داخـل غرفـة االحتـراق ) Thermal(ديزل اليحترق وأنما يعاني من عملية تكسير حراري كبير من وقود ال Soot(وتحوله الى انواع كثيرة ومختلفة من المركبات الهايدروكاربونية والتي تكون سببا في تكـوين الـسناج formation ( وبمعدالت اكبر من معدالت تأكسده)Soot burnout (مقاسة للسناج في لذلك يكون معدل الكتلة ال ).٧(العادم كبير الشكل في األحمال العالية فتكون غيـر كافيـة ألكـسدة ) 400C( الثاني انخفاض درجة حرارة العادم حيث تصل الى السناج الخارج وبهذا فان انخفاض درجة الحرارة سوف يكون سببا في تجمع جسيمات السناج والتـصاقها مـع الذي يوضح عالقة كل من درجة حرارة العادم ومعـدل كتلـة الـسناج )١٠(بعض وكبر حجمها الحظ الشكل المخطط كذلك يبين ان معدل كتلة السناج في االحمل المتوسطة . المنبعث من العادم مع تغير الحمل على المحرك ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٢ تقريبا يكون اقل حيث تساعد هذه الدرجة الحرارية مع توفر كمية اوكسجين قليلة ) 700Co(وعند درجة حرارة عندما قام بتجهيز كتلة معينـة مـن ]٧[في العادم على حرق السناج وأنخفاض كتلته وهذا ماتوصل اليه الباحث ووضعها داخل فرن كهربائي ودرس ثـاثير معـدالت درجـة *سناج الديزل وكتلة اخرى من أسود الكاربون ). 580Co(الحرارة عليها حيث وجد ان سناج الديزل يبدأ يحترق عند درجة حرارة ان ارتفاع معدل كتلة السناج المنبعث من المحرك في االحمال العالية قد انعكس سلبا على قدرة وكفاءة المحرك الذي يوضح العالقة بين القدرة المكبحية ومعدل كتلة السناج مع تغير الحمـل )١١(الشكل كما هو المالحظ في دل كتلة السناج مع الحمل حيـث نالحـظ مـن كـال الذي يوضح العالقة بين كفاءة المحرك ومع )١٢(والشكل .الشكلين األنخفاض الكبير في قدرة وكفاءة المحرك , )kW 4.36(للمحرك فان قدرة المحرك تصل الى اعلى قيمـة لهـا ) %69 -%20(اما في االحمال المتوسطة كـون مـصحوبا وهـذا ي )١٢(الشكل كما في ) %45( وكذلك فان كفاءة المحرك تصل الى )١١(الشكل الحظ والسبب في هذا ان معدالت تكـوين ) g/kW hr 0.924(بانخفاض كتلة السناج المنبعث بحيث يصل تقريبا الى كذلك )٩(الشكل السناج في هذه االحمال أقل من االحمال العالية خصوصا مع انخفاض استهالك الوقود النوعي اما ارتفـاع . من معدالت االكسدة في االحمال العالية فأن معدالت االكسدة واالحتراق للسناج المتكون تكون اكبر يساعد كثيرا في اكسدة السناج في العـادم ) Co 700(درجة حرارة العادم في االحمال المتوسطة حيث تصل الى . )١٠(الشكل الحظ , مع وجود كمية اوكسجين قليلة عة االصباغ واالحبـار واالطـارات في صناعات عديدة منها صنا) Carbon black( يدخل أسود الكاربون * توجد هناك طرق مختلفة النتاجه عن طريق حرق وقود هايدروكاربوني ثقيل يوجـد , وكافة الصناعات المطاطية . في بلدنا العراق أكثر معمل ألنتاجه (عند مقارنة معدل كتلة السناج المنبعث من المحرك مع مقاييس وكالة حمايـة البيئـة , في االحمال العالية Environmental Protection Agency, EPA ( للمحركات التي قدرتها اقـل مـن)8 kW (]نجـد ان , ]٨ اما في االحمال المتوسطة نجد ان المحرك لـم , المحرك قد تجاوز المقاييس المسموح بها بعشرة اضعاف تقريبا ولكنـه قـد تجـاوز الحـدود ) Tier2(والطبقة الثانية ) Tier1(يتجاوز الحدود المسموح بها في الطبقة االولى المقصود بالمقيـاس فـي الطبقـة االولـى ). Tier4(والطبقة الرابعة ) Tier3(المسموح بها في الطبقة الثالثة )Tier1 ( هو المقياس المضوع من قبلEPA من عام )(واما الطبقة الثانية ) 2005-2000Tier2 ( فهي تمتـد ).١(الحظ الملحق , )2008-2005(من عام ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٣ ) 3600 -3000(والتـي تقابـل سـرعة محـرك ) %19-%5(اما في االحمال القليلـة التـي تتـراوح بـين الخارجة من المحرك والسبب في هذا أن كتلة الوقـود قليلـة ةنالحظ انخفاض الكفاءة والقدر ) rpm(دقيقة\دورة المتحررة من عملية االحتراق وهذا وبالتالي انخفاض الطاقة ) ٩،١٠(مقارنة مع كتلة الهواء المتوفر الحظ الشكل العالية توفر كميـة هـواء ودرجـة ) الوقود /الهواء(يفسر انخفاض كتلة السناج عند األحمال القليلة بحيث نسبة .حرارة مالئمة الحتراق السناج المتكون )Conclusion( االستنتاجات -٥ ان معدالت تكوين الـسناج اكبـر مـن ارتفاع معدل كتلة السناج المنبعث في االحمال العالية يشير الى • . معدالت التاكسد وهذا يكون سببا في نقصان قدرة المحرك وكفاءته تقريبا ألنه يكون مصحوب بارتفـاع % ) ٦٩إلى % ٢٠( يجب تشغيل المحرك عند حمل متوسط من • لة حماية البيئة الكفاءة والقدرة الخارجة وانخفاض معدل كتلة السناج المنبعث بحيث التتجاوز مقياس وكا EPA 1( المسموح به وهو g/kw hr ( في الطبقة االولى)Tier 1.( يساعد كثيـرا فـي اكـسدة الـسناج ) C٧٠٠(إلى ) C٤٠٠(من , في األحمال العالية , رفع درجة العادم • . وبالتالي تقليل كتلته (References) املصادر -٦ 1- Kue, K-Y., Principles of combustion, Copyright by Wiley- Interscience, 2005. 2- Roger, A. H., and Merlin h. K., Energy: Its use and the Environment, Copyright by John Wiley and Sons, Inc., 2005. 3- U. S. Environmental Protection Agency ( EPA), Health assessment document for diesel engine exhaust, Prepared by National Center Environmental Assessment, Washington, DC, for the Office of Transportation and Air Quality; EPA/600/8-90/057F, 2002. 4- Eastwood, P., Critical topics in exhaust gas after– treatment, Research Studies press., 2000. 5- Dyer, T.M., and Flower, W.L., Aphenomenological description of particulate formation during constant volume combustion, Particulate Carbon Formation During Combustion, An inter. Symp. Sponsored by G.M. Research Lab., Edited by Siegla, D.C. and Smith, G.W., Plenum Press, New York, pp. 363, 1981. ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٤ 6- Leylegian, J.C., Soot formation in aerodynamically strained methane–air and ethylene–air diffusion flames with chloromethane addition, Combustion and Flames, vol. 152, pp. 144-153, 2008. 7- Noirot, R., Gilot, P., Gadiou, R., and Prado G., Control of Soot Emission by Filtration and Post Combustion, Combustion Science and Technology, Vol. 95, PP. 139-160, 1994. 8- The web address for the EPA Green Vehicle Guide is www. epa. gov/ emissweb/. خصائص احملرك الفنية) ١(جدول رقم TQ Education and Triaing Ltd. Manufacturer Diesel, four strokes Cycle 1 vertical Number of cylinder 70 mm Bore 65 mm Stroke 15 Compression ratio 250 cm3 Swept volume Natural aspiration Charging ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٥ .كييوضح خمطط وحدة الداينموميتر اهلايدرولي) ١(الشكل (Model- TD114 )يوضح جهاز وحدة القياس موديل ) 2(الشكل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٦ . الوقود معدل استهالكيوضح املنظومة املستخدمة لقياس) ٣(الشكل .يوضح اجلهاز املستخدم يف قياس استهالك اهلواء) ٤(الشكل .يوضح أنبوب جتميع السناج) ٥(الشكل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٧ 1 2 3 4 5 6 A/F ratio (Bp(W/cm20 20 40 60 80 100 120 A/F ratio η % ηv % Bp(W/cm2) )aيوضح معامالت االداء للمحرك عند تغري السرعة) ٦. 1 2 3 4 5 6 Up m/min bmep(kpa) bsfc(kg/kWhr) 0 500 1000 1500 2000 Engine Performance Chart at Variable Speed Up m/min bmep(kpa) bsfc(kg/kWhr) .لمحرك عند تغري السرعةيوضح معامالت االداء ل) b٦(الشكل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٨ 0.1 1 10 100 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 Engine spee d (rpm) S oo t m as s ra te (g /k w h r) . كتلة السناج املنبعث مع تغري احلمل معدلعالقة) ٧ (الشكل 0.1 1 10 100 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 Engine speed (rpm) S o o t m as s ra te ( g /k w h r) 0 5 10 15 20 25 30 35 A /F r at io soot rate A/F ratio .الوقود وكتلة السناج مع تغري احلمل\العالقة بني نسبة اهلواء) ٨(الشكل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٣٩ 0.1 1 10 100 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 Engine speed (rpm) S oo t m as s ra te (g /k w h r) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 S FC (k g/ kw h r) soot rate SFC . العالقة بني استهالك الوقود النوعي وكتلة السناج مع تغري احلمل) ٩(الشكل 0.1 1 10 100 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 Engine speed (rpm) S o o t m as s ra te ( g /k w h r) 200 300 400 500 600 700 800 E xh au st te m pe ra tu re C soot rate Temp. .رجة حرارة العادم وكتلة السناج مع تغري احلملالعالقة بني د) ١٠(الشكل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٤٠ 0.1 1 10 100 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 Engine speed (rpm) S o o t m as s ra te ( g /k w h r) 0 1 2 3 4 5 B ra ke p o w er ( kw ) soot rate Bp(kw) . وكتلة السناج مع تغري احلملالقدرة املكبحيةالعالقة بني ) ١١(الشكل sfsdgadg 0.1 1 10 100 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 Engine speed (rpm) S oo t m as s ra te (g /k w h r) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Th er m al e ff ic ie nc y % soot rate η % العالقة بني كفاءة احملرك وكتلة السناج مع تغري احلمل) ١٢(الشكل ٢٠٠٩ ١ العدد ٢ الد جملة القادسية للعلوم اهلندسية ٤١ Appendix1: Past and current pollutants emissions according to U S