Μελέτη επίδρασης εναλλακτικού καυσίμου σε εμβολοφόρο κινητήρα
Loading...
Date
2026-10-12
Authors
Δράκος, Αποστόλης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η θερμοδυναμική ανάλυση, ηαπόδοση, οι εκπομπές ρύπων και οι μηχανικές επιπτώσεις στους κινητήρες Diesel με τη χρήση εναλλακτικών καυσίμων. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με τη διερεύνηση υγρών οξυγονoύχων καυσίμων και συγκεκριμένα μεθανόλης και n-βουτανόλης ως μίγματα άμεσης αντικατάστασης (drop-in fuels) αλλά έγινε και αξιολόγηση της λειτουργίας διπλού καυσίμου (dual-fuel) με τη χρήση αέριου υδρογόνου. Η προσέγγιση του θέματος ήταν πολύπλευρη καθώς πραγματοποιήθηκε συνδυασμός θεωρητικής ανάλυσης του ιδανικού θερμοδυναμικού κύκλου, υπολογιστικής προσομοίωσης μέσω του λογισμικού Diesel-RK, πειραματικών μετρήσεων σε μονοκύλινδρο πετρελαιοκινητήρα του εργαστηρίου καθώς και θεωρητικής μελέτης των μηχανικών φθορών.Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν τη διαφορά μεταξύ της ιδανικής θερμοδυναμικής θεωρίας και της πραγματικής λειτουργίας. Η θεωρητική προσέγγιση με συνυπολογισμό των μηχανικών απωλειών οδήγησε σε θερμική απόδοση 54.4% ενώ η προσομοίωση στο Diesel-RK έδωσε απόδοση 34.2%. Επιπλέον η πειραματική ηλεκτρική θερμική απόδοση υπολογίστηκε στο 13.47% απόκλιση που αποδίδεται στις θερμικές και μηχανικές απώλειες της διάταξης καθώς και στους περιορισμούς της διαθέσιμης εργαστηριακής διάταξης όσων αφορά την άμεση μέτρηση συγκεκριμένων μεγεθών. Παράλληλα η ανάλυση των μηχανικών φθορών λόγω γήρανσης έδειξε επιπλέον μείωση της πραγματικής απόδοσης.Όσον αφορά τα υγρά εναλλακτικά καύσιμα η n-βουτανόλη αναδείχθηκε πιο συμβατή λύση έναντι της μεθανόλης. Ο λόγος είναι ότι παρουσιάζει υψηλότερο αριθμό κετανίων, καλύτερη αναμιξιμότητα χωρίς ανάγκη χημικών σταθεροποιητών και ελάχιστες τριβολογικές επιπτώσεις. Η χρήση μιγμάτων 10% n-βουτανόλης επιτυγχάνει δραστική μείωση της αιθάλης (έως και 45-50%) με αμελητέα απώλεια ισχύος. Τέλος η εισαγωγή αέριου υδρογόνου σε λειτουργία dual-fuel προσφέρει σημαντικές δυνατότητες βελτίωσης της θερμικής απόδοσης και δραστικής μείωσης των εκπομπών άνθρακα αν και απαιτείται ακριβής έλεγχος των παραμέτρων έγχυσης για την αντιμετώπιση του απότομου ρυθμού έκλυσης θερμότητας, των υψηλών πιέσεων και της μείωσης της ογκομετρικής απόδοσης.
Description
Keywords
Θερμοδυναμική ανάλυση, Εναλλακτικά καύσιμα, Μεθανόλη, n-Βουτανόλη, Κινητήρες diesel