پروژه آماده: بررسی و آشنایی با خواص گاز مایع و امکان استفاده از آن در موتورهای درون سوز (94 صفحه فایل ورد - word)

چکیده :

هدف از این بررسی آشنائی به خواص گاز مایع و امکان استفاده از آن در موتورهای درون سوز  می‌باشد. و چنانکه  خواهیم دید موتورهای گاز مایع سوز شبیه انواع بنزینی است.  ولی نظر به سوخت ویژه‌ای که در این موتورها بکار می‌رود ، نیاز به برخی و سایل و ابزاری مخصوص بخو د دارد . مطالب   مورد بحث در این مجموعه صرفا یک بررسی مقدماتی  جهت شناسایی ساختمان سیستم سوخت رسانی موتورهای گاز مایع سوز و نحوه کارآنها می‌باشد .

که در ادامه این بحث به بررسی کامل انواع سوخت ‌های گازی مورد  استفاده در موتورهای بنزینی و همچنین به نحوه کار موتورهای بنزینی و گازی می‌پردازیم که همچنین  به بررسی  انواع آلاینده‌های موجود  در موتورهای بنزینی و گازی و همچنین مقایسه بین آنها از نظر میزان  آلاینده‌ها و همچنین به بررسی تاثیر گاز سوز کردن موتورهای  بنزینی از نظر عملکرد موتور و مقایسه بین موتورهای بنزینی و گازی از نظر عملکرد می‌پردازیم که به صورت یک سری نمودار‌ها و داده‌های آماری به دست  آمده از یک سری منابع ، آورده شده و در کل به نتیجه گاز سوز کردن موتور می‌پردازیم و در  پایان یادآور  می‌شویم که در صورت  گاز سوز شدن صحیح اتومیبل‌ها کارکرد  آنها تفاوت چشم گیری نکرده و  قدرت و کشش ماشین حدود 5 درصد نسبت به بهترین حالت کار با بنزین ( که معمولا  ماشین‌ها هیچ وقت در این حالت نمی‌باشد) پائین می‌آید که به هیچ وجه محسوس  نمی‌باشد.

مقدمه :ایران کشور ما دارای منابع سرشار نفت و گاز می‌باشد  و چنانکه بر همه روشن است مقادیر عظیم  گازهای طبیعی حاصل از استخراج  نفت  تا همین چند سال بیش بدون  هیچگونه استفاده  سوزانده شده و از بین میرفت.  بنابراین با وجود گاز طبیعی  فراوان  در ایران  و در نتیجه  در دسترس بودن و ارزانی آن و سوختن تمیز با ارزش حرارتی  قابل ملاحظه آن همه اینها و خیلی خواص دیگر میتواند انسان را بر آن دارد که از گاز نیز مثل سایر مواد سوختنی حاصل از نفت درسوخت ماشین‌ها و دستگاه‌های  سوختی استفاده کنند بطورکلی در دنیا  امروزه  مهمترین سوخت مورد استفاده در انواع موتورهای درون  سوز شامل : بنزین ، گازوئیل، گاز و گاز مایع می‌باشند که همه  از ترکیبات هیدرکربورها می‌باشند.که میزان استفاده از هر کدام  از مواد  سوختنی فوق در هر منطقه در درجه اول به فراوانی و ارزانی بستگی  دارد.    فصل اول : سوخت و انواع آن۱-۱- عوامل قابل اهمیت در انواع سوخت :-بایستی دارای ارزش حرارتی قابل ملاحظه‌ای باشد-درحرارت‌های کم نیز بتواند بصورت بخار در آیند-بخار سوخت بتواند با مخلوط مناسب اکسیژن فوراً بسوزد-تولیداتی که از احتراق چنین سوخت‌هایی حاصل می‌شود بایستی زیان آور نبوده  و  برای سلامت محیط  زیست خطرناک نباشد-آنها را بتوان در شرایط طبیعی حمل و نقل کرده ، چه از نظر سادگی عمل  و چه از نظر اصول ایمنی– تولید آنها از نظر اقتصادی مناسب باشد.-سیستم مصرف مصرف کننده اقتصادی باشد. [۱]۱-۲- احتراق سوخت هیدروکربنه :سوختن بطورعموم عبارت  است از ترکیب با اکسیژن که به منجر به ایجاد محصولی بنام اکسید می‌شود. سوختن ممکن است خیلی سریع و یا کند باشد. مثلا زنگ زدگی آهن به نتیجه ترکیب آهن با اکسیژن بمدت طولانی  است و یا سوختن ذغال چوب خیلی سریع انجام  می‌شود.در موتورهای درون سوز نیز ترکیب ماده سوختنی با اکسیژن اتفاق می‌افتد و نتیجه تولید اکسیدهای کربن که اغلب شامل منواکسید و دی اکسید کربن و همین طور مقداری بخار آب و حرارت می‌باشد.[۱] مانند :CO2+2H2O+Q CH4+2O2  :متانC8H18+12.5O2   ۸CO2+9H2O+Q : اکتان۱-۳- انواع سوخت موتورهای  درون  سوز :معمول‌ترین سوخت‌های رایج  در موتورهای درون سوز، عبارت از، بنزین ، نفت ، گاز و گاز مایع و گازوئیل  می‌باشد. که چهار نوع اول در موتورهائی که با سیستم جرقه شمع کار می‌کند مورد استفاده قرار می‌گیرند و گازوئیل نیز سوخت موتورهای دیزل  را شامل  می‌شود. [۱]۱-۴- انتخاب صحیح مخلوط سوخت :باید دانست که ۲۳ درصد حجم هوا را اکسیژن تشکیل می‌دهد، که در سوختن تاثیر دارد و ۷۷ درصد بقیه شامل نیتروژن و سایر گازها است که در عمل احتراق تاثیری ندارد. البته نیتروژن در حرارت‌های بالا تا حدودی می‌سوزد و ایجاد اکسید‌های ازت کرده، که در آلودگی محیط زیست تاثیر بسزایی دارند.بطورکلی یک مخلوط سوخت وهوا به نسبت ۱ : ۱۵ با در نظر گرفتن وزن صحیح آنها یک احتراق . کامل و طبیعی دارد. در صورتیکه مخلوط از نظر سوخت  قوی تر باشد آنرا غنی و اگر هوا بیشتر باشد آنرا  رقیق می‌گویند که مخلوط سوخت‌های غنی را می‌توان از ایجاد  دوده در اگزوز، کاهش یا ضعف قدرت و بالاخره گرم کردن موتور تشخیص  داد. همینطور  برای شناسائی مخلوط رقیق می‌توان  از ایجاد شدن Back f iring در مدخل  ورودی گاز و کاربراتور که مهمترین عامل شناسائی این پدیده است، و همچنین  دیر روشن شدن موتور ، ضعیف شدن قدرت موتورو بالاخره گرم کردن به این موضوع پی برد.با توجه به منحنی شماره (۱-۱) که  در مورد بنزین است و از تغییر تنظیم کاربراتور بوجود آمده‌اند نشان می‌رسد که ماکزیمم راندمان ، زمانی خواهد بود که نسبت میزان  هوا به سوخت ۱ : ۱۶ باشد  و ماکزیمم قدرت هنگامی صورت می‌گیرد که این میزان ۱ : ۱۲ می‌باشد. بنابراین تنظیم صحیح جایی بین این دو حد قرار دارد. منحنی شماره(۱-۱) : اثر نسبت هوا و سوخت بر روی قدرت، با صرفه بودن(اقتصادی) و تجزیه گازهای خروجی  اگزوز (در مورد بنزین) با توجه به منحنی‌ها مشاهده می‌شود، تنظیم کاربورا تور در حالتی که نسبت اختلاط هوا وسوخت ۱ :  ۱۴  باشد می‌توان راندمان واقعی را تا ۹۶ در صد راندمان ماکزیمم بالا ببرد. از منحنی‌های قسمت پائین  شکل نیز مشاهد می‌شود که در حالت اختلاط ۱ : ۱۵ میزان  تولید منواکسید کربن که گازی  بیرنگ  و تقریبا بی بو و لی خطرناک است به حداقل خود می‌رسد ، و تمام گاز سوخته شده بصورت دی اکسید کربن از اگزوز خارج می‌شود. [۱]۱-۵ – سوخت  گاز مایع  و استفاده از آن در موتور(۱)با توجه به جدول شماره (۱-۱) ملاحظه  می‌شود، گاز طبیعی ( Natural gas ) گرچه  سوخت مناسب  و دارای  ارزش حرارتی خیلی خوب در حدود ۵۵۸۳۰ کیلوژول در هر کیلوگرم (۲۴۰۰۰ Btu . در پوند)  می‌باشد. معهذا آنرا نمی‌توان براحتی بصورت مایع مورد استفاده قرار داد. زیرا باید دانست که برای تبدیل آن به مایع در حدود ۱۵۰۰۰ تا ۱۸۰۰۰ سانتی متر جیوه ( ۱۹۷ تا ۲۳۶ اتمسفر) فشار لازم است و در نتیجه لزوم ایجاد مخازن عظیم و یا کم حجم ولی سنگین بمنظور تحمل فشار چنین گازی  مقرون بصرفه نخواهد بود.جدول شماره (۱-۱)-ارزش عملی در مواد سوختنی معمولنوع سوخت وزن کیلوگرم در هر لیتر ارزش حرارتیکیلو ژول در هر میزان سوخت مورد نیاز به ازایهر کیلووات در ساعت درحداکثر بازده موتورکیلوگرم لیتر کیلوگرم لیترگاز طبیعی – ۵۵۸۳۰ * ۴۰۹۷۷ ۰۶۴/۰ * ۰۸۷/۰بوتان ۵۸/۰ ۴۹۶۲۲ ۲۸۷۴۷ ۰۷۲/۰ ۱۲۵/۰بنزین ۷۴/۰ ۴۶۵۲۵ ۳۴۶۰۸ ۰۷۶/۰ ۱۰۳/۰*  برحسب متر مکعبدر جدول شماره (۱-۲) سوخت‌های گازی مورد استفاده در موتورهای درون سوز با مشخصات  آنها  آورده شده است.جدول شماره (۱-۲) . سوخت‌های مورد استفاده در موتورهای درون سوزترکیب شیمیایی فرمول شیمیایی نقطه جوش بر حسب درجه سانتی گراد نام معمول حالت در شرایط فشار جو در Cْ۱۰- نسبت وزن هوا به سوخت درجه اکتانمتان CH4 8/163 – گازطبیعی گاز ۱۱۰اتان C2 H6 8/88 – گازطبیعی گاز ۱۰۴پروپان C3H10 4/44 – گازمایع قابل اشتعال گاز ۱ : ۱۵ تا۱ : ۱۶ ۱۰۰بوتان معمولی C4 H10 0 گازمایع گاز ۱ : ۱۵ ۹۲ایزوبوتان C4 H10 2/10 – گاز مایع گاز ۱ :۵/۱۵ گازهای متان و اتان دارای نقطه جوش خیلی پایین بوده و مایع کردن آنها مانند گازطبیعی  فوق العاده  مشکل است و فشار خیلی زیادی در حد گاز طبیعی برای  این کار لازم  میباشد. و در نتیجه نگهداری و انبار کردن آنها نیز بعلت نیاز  به مخازن سنگین و حجیم مقرون بصرفه نیست .گازهای  پروپان و بوتان در شرایط عادی بصورت گاز بوده ، ولی می‌توان آنها را تحت فشار  بصورت  مایع در آورد و در مخزن ذخیره کرده و مورد استفاده قرار داد. باید دانست  ترکیبات بعداز بوتان  مثل پنتان C5 H12  و هگزان  C6 H16 و غیره بصورت مایع می‌باشند که جزو گازها محسوب نمی‌شوند و تشکیل دهنده مواد سوختی  دیگر  مثل بنزین هستند[۱]۱-۶- معرفی گازهای طبیعی مورد استفاده در موتورهای بنزینیدر حال حاضر در موتورهای بنزینی از انواع مختلف گازها استفاده  می‌شود ، که به بررسی تعدادی از آنها که در حال حاضر  بیشتر از بقیه  موارد مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌پردازیم .گازهای طبیعی مورد استفاده در حمل و نقل غالبا به  دو صورت گاز طبیعی فشرده ( CNG ) و گاز طبیعی  مایع  (LNG ) می‌باشد. [۲]۱-۶-۱- تعریف (LNG  )هنگامی که گاز طبیعی تحت فشار اتمسفر  به دمای  تقریبا Fْ۲۶۰- نزدیک شود تبدیل به مایع می‌شود که این گاز مایع را گاز طبیعی یا LNG گویند. هر حجم  این گاز طبیعی معادل   گاز طبیعی فضا  اشغال می‌کند . وزن این گاز تقریبا معادل نصف وزن آب است یا بطور دقیق معادل ۴۵ % وزن آب است.گاز طبیعی مایع بدون بو ، بدون رنگ ، غیرخورنده و غیر سمی می‌باشد و این گاز در حالت  بخار با ۵ الی ۱۵ درصد با هوا  می‌سوزد. [۲]۱-۶-۲- ترکیبات :گاز طبیعی ترکیب شده از گازهای  متان در حدود ۹۰ درصد وشامل اتان ، پروپان و هیدروکربنهای  سنگین می‌باشد . و همچنین از مقدار کمی نیتروژن، اکسیژن، دی اکسید کربن و ترکیبات گوگرد و آب که در خط لوله گاز طبیعی پیدا می‌شود. مایع کردن این گاز باعث از بین رفتن اکسیژن ، دی اکسید کربن و ترکیبات گوگرد و آب می‌شود. که با مایع کردن این گاز طبیعی می‌توان آن رابه ۱۰۰ % گاز متان تبدیل کرد. [۲]۱-۶-۳- چگونگی ذخیره آنگاز مایع طبیعی در استوانه‌های دو جداره باعایق  بندی بسیار خوب ذخیره می‌شود ، تانکهای ذخیره این گاز دارای نسبت عرض به ارتفاع کم می‌باشد . که فشار ذخیره سازی آنها  در این مخازن کم و در حدود Pisg 5 و یا کمتر باید باشد. این مایع برای اینکه مستقل از فشار بخواهد مایع قرار بگیرد باید در دمای کمتر از ۱۱۷- قرار گرفته شود. [۲]۱-۶-۴- چگونگی سرد نگه داشتن آنعایق بندی که برای سرد نگه داشتن گاز مایع طبیعی بکار می‌رود باز هم نمی‌تواند جوابگو باشد بخاطر همین آن را در یک محفظه بنام یخ جوشان که یک  مایع بسیار سرد در دمای جوش می‌باشد نگه می‌دارند هنگامی که گرما به مخزن داده می‌شود مایع می‌جوشد و به بخار تبدیل می‌شود دما تغییر نمی‌کند.  این بخار از مخزن خارج شده و فشار در داخل مخزن ثابت می‌ماند و اگر بخار خارج نشود فشار و دما بالا می‌روند، این مانند حالتی است که آب مایع در حال جوش در دیگ بخار(بویلر) می‌باشد. LNG یک گاز طبیعی است که مانند بقیه گازها و سوختها حمل و نقل و ذخیره می‌شود[۲]۱-۶-۵- علت استفاده از LNG به عنوان سوخت ماشین‌ها و وسایل نقلیهاستفاده از گاز LNG به چند دلیل می‌باشد که شامل دلیلهای زیر است.۱-LNG گازی می‌باشد. که در هنگام سوخت به صورت  گازمی سوزد و منافع استفاده از این گاز هنگامی مورد توجه قرار می‌گیرد که با سوخت بنزین و گازوئیل مقایسه شود.۲-سوخت گاز طبیعی نسبت به سوختهای معمولی(بنزین و گازوئیل ) دارای آلودگی کمتر می‌باشند که این آلودگی شامل مواد خاص( PM ) ، مونواکسیدکربن (Co ) ،ترکیبات نیتروژن  Nox و هیدروکربنهای غیر متان (NMHC )۳-LNG چگالی بالاتری نسبت به دیگر سوختهای جایگزین دارد که با یک مقایسه به این سوختها برای بدست آوردن برد یکسان ۱۰۵ گالن از LNG معادل یک گالن  از بنزین و ۱۰۷ گالن از LNG معادل یک گالن گازوئیل می‌باشد.۴-LNG از نظر انرژی ارزانتر از بنزین و گازوئیل می‌باشد.۵-زمان سوخت گیری LNG معادل سوختهایی است که جایگزین آنها شده است.۶-LNG می‌تواند مانند دیگر سوختها ی مایع توسط وسایل نقلیه به ایستگاههای سوخت گیری برداشته شود.۷-علاوه بر وجود بعضی از عدم اعتماد‌ها نسبت به LNG ولی آزمایشها نشان می‌دهد کهLNG که به عنوان سوخت نسبت به گازوئیل خطرناکتر نیست و امن تر می‌باشد . دمای احتراق این سوخت Fْ۵۰۰  از گازوئیل بیشتری می‌باشد . و در حدود ۵ الی ۱۵درصد با هوا ترکیب می‌شود و در هوای آزاد منفجر نمی‌شود. [۲]۱-۷- تعریف ( CNG )گاز طبیعی فشرده(CNG ) گازی است که فشرده شده و در تانکهای سیلندر جوش داده شده ذخیره می‌شود. که فشار ذخیره سازی Psi 3600 (پوند براینچ مربع ) است و ترکیبات آن مانند ترکیبات گاز طبیعی درون خط لوله‌های محلی می‌باشد که مقداری از آب آن گرفته شده است. LNG و CNG به صورت گاز کم فشار و در فشار حدود Psig 300 وارد موتور می‌شود و CNG معمولا به  اشتباه به عنوان تنهاسوخت قابل مصرف  در وسایل نقلیه عنوان می‌شود که LNG می‌تواند جهت تولید CNG استفاده می‌شود. که بیشتر در ماشین ‌های سنگین از آنها استفاده می‌شود. [۲]۱-۸- تعریفLPGLPG (Liquid Petroleum gas) که در بعضی موارد پروپان مایع  هم خوانده می‌شود که معمولا با LNG اشتباه می‌گیرند که فرق بین LNG و LPG در موارد زیر است.۱-LPG اکثرا از پروپان تشکیل شده است در حدود ۹۵ درصد آن را پروپان تشکیل داده است و مقادیر کمی از بوتان.۲-LPG تنها با اعمال فشار می‌توان در تانک ذخیره شود.۳-LPG معمولا گازهای سیلندری می‌باشد. که موارد استفاده بیشترLPG  در ماشینهای سبک می‌باشد .استفاده از گازطبیعی فشرده( CNG ) در خودروهای سبک و نیمه سبک موضوعی  است که هم اکنون در برنامه وزارت نفت قرار دارد.  از طرفی  تحقیقات جدید در دنیا به مزیت ها‌های  استفاده  از گاز طبیعی مایع (LNG ) نیز اشارت قابل ملاحظه‌ای دارد. [۲]۱-۹- مزیت استفاده از LNG  بجای CNG به عنوان سوخت .LNG در مقایسه با گاز طبیعی فشرده  شده (CNG ) دارای مزیت‌هایی است . عدد اکتان بالاتر، یکنواختی، ثبات ، کیفیت و سرعت سوخت گیری بالاتر ( حدود ۱۰ الی۴۰ گالن در هر دقیقه ) از مزیت‌های آن به حساب می‌آید. LNG ازلحاظ چگالی حجمی انرژی وسایر خصوصیات، مشابه گازوئیل است و در خودروهای سنگین می‌توان ازآن بعنوان سوخت استفاده نمود. این نوع خودرو‌ها برعکس خودروهای سواری با محدودیت فضا  جهت ذخیره سازیLNG مواجه نیستند.فهرست مطالبعنوان صفحهمقدمه ۱چکیده ۶فهرست اختصارات بکاربرده شده و علائم ۷فصل اول : سوخت و انواع آن۱-۱- عوامل قابل اهمیت در انواع سوخت ۹۱-۲- احتراق سوخت هیدروکربنه ۹۱-۳- انواع سوخت موتورهای  درون  سوز ۶۱-۴- انتخاب صحیح مخلوط سوخت ۱۰۱-۵ – سوخت  گاز مایع  و استفاده از آن در موتور ۱۲۱-۶- معرفی گازهای طبیعی مورد استفاده در موتورهای بنزینی ۱۰۱-۶-۱- تعریف (LNG) 14۱-۶-۲- ترکیبات ۱۵۱-۶-۳- چگونگی ذخیره آن ۱۵۱-۶-۴- چگونگی سرد نگه داشتن آن ۱۵۱-۶-۵- علت استفاده از LNG به عنوان سوخت ماشین‌ها و وسایل نقلیه ۱۶۱-۷- تعریف ( CNG ) 17۱-۸- تعریفLPG 17۱-۹- مزیت استفاده از LNG  بجای CNG به عنوان سوخت ۱۸۱-۱۰- عوامل عدم پذیرش LNG به عنوان سوخت خودروها ۲۰فصل دوم : موتورهای گاز مایع  سوز۲-۱- چگونگی کار ۲۲۲-۱-۱- سیستم‌های نسل اول ۲۳۲-۱-۲- سیستم تبدیل نسل دوم ۲۳۲-۱-۳- سیستم ‌های تبدیل نسل سوم ۲۴۲-۲- موتورهای مخصوص سوخت گازی ۲۲۲-۲-۱- موتورهای گاز سوز مجهز به سیستم جرقه به سه دسته تقسیم می‌شوند ۲۶۲-۲-۲- امتیازات سیستم استوگیومتری ۲۶۲-۲-۳- معایب سیستم استوگیومتری ۲۷۲-۲-۴- محاسن سیستم کم مصرف ۲۷۲-۲-۵- معایب سیستم کم مصرف ۲۷۲-۳- سیستم سوخت رسانی ۲۸۲-۳-۱- سیستم سوخت رسان نسل اول ۲۹۲-۳-۲- سیستم رسان نسل دوم ۳۱۲-۳-۳- سیستم سوخت رسانی نسل سوم ۳۲فصل سوم : موتورهای مورد استفاده درسوخت‌های گازی و ویژگی آنها و عوامل  موثر در کارکرد این موتورهامقدمه ۲۹۳-۱- صنعت تبدیل ۳۵۳-۲- سیکل موتورهای دیزلی و otto 36۳-۲-۱- سیکل otto 36۳-۲-۲- سیکل دیزل ۳۷۳-۳- بازده حرارتی  موتور ۳۷۳-۴- نسبت هوا به سوخت ۳۸۳-۵- آنالیز و عملکرد موتور ۳۹– آنالیز گاز ۳۹۳-۵-۱-تاثیرات روی بازده موتور ۴۰۳-۵-۲-تاثیرات روی خروجی ۴۰۳-۵-۳-تاثیرات روی قابلیت اشتغال ۴۰۳-۶- ویژگی سوخت ۴۱۳-۷- ویژگی ‌های احتراق ۴۲۳-۷-۱- حرارت احتراق در واحد حجم ۴۳۳-۷-۲- ضریب Wobbe 38فصل چهارم : آلودگی خودروهامقدمه ۴۸۴-۱- آلاینده‌های موتورها ۴۸۴-۲- راههای آلودگی ۵۰۴-۳- برنامه وسایل نقلیه با آلودگی کم CARB 50۴-۴- آلاینده‌های موتورهای احتراق داخلی ۵۰۴-۵- عامل میزان آلایندگی موتورهای  گازسوز ۴۹۴-۵-۱- سیستم احتراق ۴۹۴-۵-۲- فن آوری استفاده از کاتالیزور ۵۰۴-۶- سیستم‌های عیب یاب  قابل  نصب بر روی  خودرو( OBD) 54۴-۷- آلاینده‌های کنترل  شده ۶۳۴-۷-۱- نوع اول از خودروها ۶۳۴-۷-۲- نوع دوم از خودروها ۵۵۴-۷-۳- خودروهای نوع سوم ۵۷۴-۸- انتشار گازهای آلاینده در دماها ی مختلف موتور ۵۸۴-۹- استاندارد آلودگی ۶۰۴-۹-۱- استاندارد‌هایی که در آمریکا به اجرا  در آمده‌اند ۶۰۴-۹-۲- قوانین  مربوط به آلاینده‌ها در اروپا ۶۲فصل پنجم : بررسی اثرات گازسوز کردن یک سری موتور‌های خاص از نظر  عملکرد  موتور  و آلایندگی آن و مقایسه  با حالت  بنزین سوز آنها۵- ۱- نمونه موتور ۴ سیلندر  تزریق مستقیم ۶۳۵-۱-۱- آلودگی ۶۳۵-۱-۲- تست عملکرد موتور ۶۵۵-۲- نمونه ماشینg523 66۵-۲-۱- تست آلودگی ۶۷۵-۲-۲- تست عملکرد موتور ۶۸۵-۳- هوندا سیویک ۶/۱ ۷۰۵-۴- موتور سیکلت ۷۶۵-۴-۱- تست آلودگی ۷۷۵-۴-۲- تست عملکرد موتور ۸۰۵-۵- بررسی عملکرد و کیفیت کیت‌های گازسوز تولیدی در کشور ۸۰۵-۵-۱- موتور پیکان ۱۶۰۰ ۸۲۵-۵-۲- موتور پژو ۴۰۵ ۸۳نتایج حاصله ۸۴فصل ششم : بررسی کلی  معایب و مزایای گازسوز کردن موتورهای بنزینی و نتیجه گیری۶-۱- مزایا و معایب گازسوز کردن ۸۶مراجع ۹۱ 

دانلود کامل پایان نامه رشته مکانیک با موضوع موتورهای دیزل

در این پست می توانید متن کامل این پایان نامه را  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.

پایان نامه کمک فنرها و بررسی انواع و روش طراحی آنها رشته مکانیک

تعداد صفحات پایان نامه: 180 صفحه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی با فرمت ورد word

فصل اول

 کمک فنر و خودرو

 – کاربرد و شیوه نصب

– آزمایش کمک فنر

کمک‌فنر به همان اندازه که ایمنی حرکت را تضمین می کند، وظیفه خوش سواری را نیز بر عهده دارد. کمک فنر باید از پریدن( جهیدن) چرخها جلوگیری کند، یعنی تماس بین چرخ و جاده را همیشه برقرار سازد همچنین کله زدن خودرو را میرا کند.

با طراحی و ساخت سیستمهای تعلیق جدید با قطعات نگهدارنده و راهنمای کم اصطکاک، و افزایش سرعت و توان خودرو، امروزه انتظارات از این قطعه نسبت به سالهای گذشته به مراتب بیشتر است.

از این رو هر خودرو، کمک فنر خاص خود را دارد. کمک فنر نیز مانند لاستیک و لنت ترمز، تنش و شرایط کاری دشوار را تحمل می کند و از این رو نیاز به بازدید منظم دارد. تعویض به هنگام کمک فنر می تواند بر ایمنی راننده و سرنشینان اثر مهمی بگذارد. البته در این باره مشکلاتی وجود دارد.

فرسودگی و کارکرد لاستیک را می توان به خوبی از سایش عاج لاستیک دریافت. اما از آنجا که کمک فنر در داخل شاسی قراردارد، بازرسی آن ساده نیست. مشکل دیگر این است که آزمایش کارکرد کمک فنر نصب شده دشوار است.

خرابی و نارسایی کمک فنر، به ندرت ناگهانی و بدون نشانه قبلی بروز می کند. اما، کاهش توان میرایی معمولاً به گونه ای است که راننده کاهش تدریجی آن را حس نمی کند و به مرور زمان، شیوه رانندگی خود را با آن وفق می دهد.

پس فقط کنترل منظم، به شیوه ای که انجمن کنترل خودرو توف با دستگاه آزمایش ارتعاش انجام می دهد،( بخش 1-2 را ببینید)، نارسایی کمک فنر را آشکار می‌کند. انجمن توف راینلند تا به حال بیش از 25 مرکز آزمایش کمک فنر برپا کرده است. آزمایشهایی که شرکت بوگه و فیشتل و ساکس از سال 1972 میلادی تاکنون انجام داده اند، نشان می دهد که سی درصد از خودروهای آزمایش شده. یک کمک فنر خوب داشته اند. در حدود سه درصد از خودروهای آزمایش شده سه یا چهار کمک فنر غیر قابل استفاده داشته اند. سازمان خودروسازی مرکز فنی آلیانس واقع در محل ایسمانینگ شهر مونیخ با استفاده از همین روش آزمایش به نتایجی مشابه دست یافته است.

 1-1-کاربرد و شیوه نصب

کمک فنر را که جزء میرا کننده خودرو است، بین جرم فرم بندی نشده( تعلیق) و جرم فنر بندی شده( بدنه) نصب می کنند. اتصال بالایی کمک فنر را به بدنه خودرو و اتصال پایین آن را به بند واسطه و یا مستقیماً به محور خودرو وصل می کنند. برای دستیابی به بهترین بازده ممکن، محل قرارگیری کمک فنر بر روی شاسی را به گونه‌ای طراحی می کنند که اتصال پایین کاملاً بیرون و در نزدیکی چرخ باشد و کمک فنر عمودی قرار گیرد، ( شکل 1-1). البته دستیابی به این طرح همیشه امکان پذیر نیست.

برای مجهز کردن لاستیک چرخ محرک خودرو به زنجیر چرخ، کمک فنرها کاملاً در داخل و بین فنرهای تخت قرار می گیرند. شکل 1-5 نمایی از محور عقب خودروی باربری دیملر بنز مدل 308/ D 207 ، را نشان می دهد. به دلیلی پایین آمدن سطح باربری و صرفه جویی در فضا، کمک فنرها کمی به سمت جلو نیز متمایل هستند. زاویه دار قرار گرفتن کمک فنر در راستای طولی یا عرضی در خودرو اثر میرایی در حالت پربار را می کاهد. ( شکل 1-2 را ببینید) در هنگام جمع شدن کمک فنر و حرکت همزمان بدنه به سمت بالا، زاویه بزرگتر می شود و در نتیجه مقدار بزرگنمایی میرایی iD   نیز افزایش می یابد. بدین ترتیب با ثابت ماندن نیروی میرایی FD ، نیروی میرایی مؤثر در نقطه تماس چرخ کاهش می یابد. هر چه کمک فنرها به یکدیگر نزدیکتر باشند( یعنی اتصالات پایین آنها بیشتر در داخل قرار گیرند)، فاصله مؤثر آنها یعنی bD نسبت به عرض خودرو یعنی bh کوچکتر می شود، ( شکل 3-12) و نسبت میراییi تأثیر نامطلوبی در میرایی بدنه دارد.

هنگام جمع شدن تعلیق در محور جلو و عقب خودروهای سیتروئن مدل دیان 6و سی وی6 ، میله های کششی طولی 2 به کمک بند طولی 1 به فنرهای مارپیچ فشار وارد می کنند،( شکل 1-4 را ببینید).

در این نمونه، کمک فنرها را کاملاً افقی و موازی با میله های 2 نصب می کنند. از این رو کمک فنرها هنگام جمع شدن تعلیق کشیده می شوند،( برخلاف معمول که هنگام جمع شدن تعلیق، کمک فنر فشرده می شود).

کمک فنرهای یک جداره با بالشتک گازی و پیستون گاز که در بخش 2-2-1 بررسی می شود، برای این گونه شرایط کارکرد و نصب به صورت افقی بسیار مناسب هستند.

 1-2- آزمایش کمک فنر

1-2-1- آزمایش بر روی خودرو

هنوز هم دارندگان خودرو از آزمایش تجربی کمک فنرـ یعنی نوسان دادن خودرو در جهت عمودی با دست ـ برای ارزیابی وضعیت سیستم تعلیق و آزمایش کمک فنر استفاده می کنند. این شیوه آزمایش را خودرو سازان و تولید کنندگان کمک فنر صریحاً رد می کنند و برای آن دلایل زیادی دارند. کارکرد یک کمک فنر به سرعت آن بستگی دارد، یعنی سرعتی که با آن میله پیستون در داخل کمک فنر به بالا و پایین حرکت می‌کند.

با نوسان دادن خودرو با دست نمی توان به سرعتهای زیاد دست یافت. واکنش به سرعت های زیاد که برای ایمنی حرکت مهم است، در اینجا آزمایش نمی شود. علاوه بر آن به دلیل وجود اصطکاک درونی در سیستم تعلیق خودرو، نتایج به دست آمده چندان قابل اعتماد نیست یا حتی می تواند اشتباه باشد.

پس از کارکرد زیاد خودرو، مفاصل راهنمای تعلیق به سختی قادر به حرکت هستند، زیرا مقدار اصطکاک درونی موجود نسبتاً زیاد می شود در این صورت اگر کمک فنر به طور مؤثر عمل نکند، اصطکاک درونی سیستم برای میرا کردن نوسانات و ارتعاشات در فرکانس کم کافی است.

از طرف دیگر، اگر خودرویی را که مفاصل تعلیق روان و کمک فنری با اصطکاک درونی اندک دارد، در سرعت کم، بیازمایند. احساس می کنند که خودرو به شدت به نوسان در می آید( حتی هنگامی که کمک فنر به خوبی عمل می کند). دستگاه آزمایش ارتعاشی که شرکت بوگه طراحی و تولید کرده است، آزمایش صحیح کمک فنر را میسر می کند،( شکل 1-5) در این دستگاه هر دو محور در جهت عمودی و در حالت بحرانی به نوسان در می آیند. هنگام عبور از حالت بحرانی، فرکانس تشدید و دامنه بیشینه سیستم تعلیق را با واحد میلیمتر اندازه گیری می کنند. این مقادیر را با حد مجازی که سازنده خودرو تعیین کرده است، مقایسه می کنند.

مشکلات دستگاه آزمایش ارتعاش عبارتند از:

q علاوه بر میرایی کمک فنر، اصطکاک مکانیزم سیستم تعلیق( بوشهای راهنما و مفاصل گویی) نیز در نتایج به دست آمده دخیل هستند. اگر مقدار اصطکاک زیاد باشد. به اشتباه چنین نتیجه گیری می شود که کمک فنر کارآیی لازم را دارد.q به دلیل محدودیت فرکانس و دامنه ورودی، دستگاه سنجش ارتعاش، کارآیی کمک فنر را فقط در محدوده باریک سرعت می آزماید. از این رو با این نتایج نمی توان کارآیی کمک فنر را در محدوده کاری واقعی ارزیابی کرد.

دانلود پایان نامه کارشناسی مکانیک در ارتباط با فرآیندهای حالت ناپایدار

پایان نامه مقطع کارشناسی رشته مکانیکدانلود متن کامل پایان نامه با فرمت ورد word

مقدمه:

روابط فصل های قبل فقط در حالت پایدار به کار می روند که در آن جریان گرما و دمای منبع با زمان ثابت بودند. فرآیندهای حالت ناپایدار آنهایی هستند که در آنها جریان گرما، دما و یا هر دو در یک نقطه ثابت با زمان تغییر می کنند. فرآیندهای انتقال حرارت batch فرآیندهای حالت ناپایدار نمونه ای هستند که در آنها تغییرات حرارت ناپیوسته ای رخ می دهند همراه با مقادیر خاصی از ماده در هنگام گرم کردن مقدار داده شده ای از مایع در یک تانک یا در هنگامی که یک کوره سرد به کار افتاده است.

همچنین مسائل رایج دیگری نیز وجود دارند که مثلاً شامل می شوند بر نرخی که حرارت از میان یک ماده به روشی رسانایی انتقال می یابد در حالی که دمای منبع گرما تغییر می کند. تغییرات متناوب روزانه حرارت خورشید بر اشیاء مختلف یا سرد کردن فولاد در یک حمام روغن نمونه راههایی از فرآیند اخیر هستند. سایر تجهیزاتی که بر اساس روی خصوصیات حالتی ناپایدار ساخته شده اند شامل کوره های دوباره به وجود آورنده(اصلاحی) که در صنعت فولاد استفاده می شوند، گرم کننده دانه ای(ریگی) و تجهیزاتی که در فرآیندهای بکار گیرنده کاتالیست دمای ثابت یا متغیر به کار می روند هستند.

در فرآیندهای batch برای گرم کردن مایعات نیازمندیهای زمانی برای انتقال حرارت معمولاً می توانند بوسیله افزایش چرخه سیال batch واسطه انتقال حرارت و یا در اصلاح   شوند.

دلایل به کار گرفتن یک فرآیند batch به جای به کارگیری دیگ عملیات انتقال حرارت پیوسته بوسیله عوامل زیادی دیکته می شوند:

بعضی از دلایل رایج عبارتند از 1) مایعی که مورد فرآیند قرار می گیرد به صورت پیوسته در دسترس نیست 2) واسط گرم کردن یا سرد کردن به طور پیوسته در دسترس نیست 3)نیازمندیهای زمان واکنش یا زمان عملکرد متوقف شدن را ضروری می سازد 4) مسائل اقتصادی مربوط به مورد فرآیند قرار دادن متناوب یک batch وسیع ذخیره یک جریان کوچک پیوسته را توجیه می کند 5)تمیز کردن و یا دوباره راه‌اندازی کردن یک بخش برای دوره کاری است و 6)عملکرد ساده بیشتر فرآیندهای batch سودمند و خوب است.

به منظور مطالعه کردن منظم و با قاعده رایج ترین کابردهای فرآیندهای انتقال حرارت حالت ناپایدار و batch ترجیح داده می شود که فرآیندها را به دسته های Ca مایع (سیال) گرما دهنده یا خنک کننده و b) جامد خنک کننده یا گرم کننده تقسیم کنیم.

رایج ترین نمونه ها در ذیل آورده شده اند:

1)مایعات سرد کننده و گرم کننده

a) batchهای مایع b)تقطیر batch

2)جامدات خنک کننده یا گرم کننده

a)دمای واسط ثابت      b)دمای متغیر دوره ای  c)دوباره تولید کننده ها

d)مواد دانه ای در بسته ها

مایعات سرد کننده و گرم کننده

1)batch دمای مایع

مقدمه

بومی، مولر و ناگل رابطه ای برای زمان مورد نیاز را برای گرم کردن یک batch تکان داده شده بوسیله غوطه ورسازی یک کویل گرم کننده بدست آورده اند که برای زمان که اختلاف دما معادل LMTD (اختلاف دمای میانی لگاریتمی) برای جریان روبه رو داده شده.

فیشر محاسبات batch را گسترش داده است برای شامل شدن یک جدول خارجی جریان مقابل، چادوک و سادرنر batchهای تکان داده شده را مورد بررسی قرار داده اند که با مبدل های خارجی جریان مقابل همراه با اضافه سازی پیوسته مایع به تانک گرم شده اند همچنین به میزان حرارت در این راه حل پرداخته اند.

بعضی از روابطی که به دنبال می آیند برای کویل ها در تانک ها و محفظه های پوشانده شده به کار می روند. اگرچه روش بدست آوردن ضرائب انتقال حرارت برای این اجزاء تا شکل 20 به تعویق انداخته شده است.

تشخیص دادن حضور یا عدم حضور تکان در یک مایع batch همیشه امکانپذیر نیست. گرچه دو مقدمه فوق منجر به نیازمندیهای متفاوتی برای نائل شدن به یک تغییر دمای batch در یک دوره زمانی داده شده می شوند.

زمانی که یک محرک مکانیکی در یک تانک یا محفظه همانند شکل 1.‌18 نصب می‌شود نیازی به این پرسش که سیال تانک تکان داده شده نیست.

زمانی که محرک مکانیکی وجود ندارد ولی سیال به طور پیوسته در حال گردش است ما نتیجه این که batch تکان داده شده است یک نوع احتیاط و دوراندیشی است.

در بدست آوردن معادلات batch در ذیل T به مایع داغ batch یا واسط گرم کردن اشاره می کند. T به مایع سرد batch یا واسط خنک سازی اشاره دارد. موارد ذیل در این جا مورد بررسی قرار می گیرند.

Batchهای خنک سازی یا گرم سازی متلاطم جریان متقابل

کویل در تانک یا محفظه پوشانده شده، واسط ایزوترمالکویل در تانک یا محفظه پوشانده شده، واسط غیر ایزوترمالمبدل خارجی، واسط ایزوترمالمبدل خارجی، واسط غیر ایزوترمالمبدل خارجی مایع پیوسته اضافه شده به تانک، واسط ایزوترمالمبدل خارجی مایع پیوسته اضافه شده به تانک، واسط غیر ایزوترمال

batchهای خنک ساز یا گرم کننده متلاطم، جریان متقابل موازی

مبدل 2-1 خارجی

مبدل 2-1 خارجی، مایع تدریجاً اضافه شده به تانک

مبدل 4-2 خارجی

مبدل 4-2 خارجی، مایع تدریجاً اضافه شده به تانک

batchهای گرم ساز و خنک کننده بدون تکان دهی

مبدل جریان مقابل خارجی، واسط ایزوترمال

مبدل جریان مقابل خارجی، واسط غیر ایزوترمال

مبدل 2-1 خارجی

مبدل 4-2 خارجی

batchهای تکان داده شده خنک ساز و گرم کن

چندین راه برای در نظر گرفتن فرآیندهای انتقال حرارت batch وجود دارد. اگر تکمیل کردن یک عملکرد معین در زمان داده شده مطلوب باشد، سطح مورد نیاز معمولاً مجهول است. اگر سطح انتقال حرارت معلوم است، مانند نصب فعلی زمان مورد نیاز برای تکمیل کردن عملکرد معمولاً نامعین است و یک حالت سوم زمان پیش می آید که زمان و سطح هر دو معلوم هستند ولی دما در پایان زمان مورد نظر مجهول است. فرضیات زیرین در بدست آوردن معادلات 1/18 تا 23/18 در نظر گرفته شده اند:

1)برای فرآیند و تمام سطح ثابت است

2)نرخهای جریان مایع ثابت هستند

3)گرماهای ویژه برای فرآیند ثابت هستند

4)واسط گرم سازی یا خنک سازی یک دمای ورودی ثابت دارد

5)تکان دهنده یک دمای سیال batch یکسان و یکنواخت فراهم می کند.

6)هیچ گونه تغییر فاز جزیی رخ نمی دهد

7)تلفات گرمایی قابل اغماض هستند.