بررسي اثر افزودن گاز طبيعي بر سرعت آرام شعله بنزين

Investigation of effect of adding natural gas on gasoline laminar flame speed

در سال‌هاي اخير، مخلوط گاز طبيعي و بنزين به عنوان سوختي جايگزين در موتورهاي احتراق داخلي، مورد توجه طراحان موتور قرار گرفته است؛ به‌طوري‌كه از قابليت‌هاي بالقوه هر سوخت استفاده‌ شود. بنابراين، مطالعه و شناخت دقيق اين سوخت جايگزين در پيش‌بيني رفتار احتراقي آن از فعاليت‌هاي جذاب و اجتناب ناپذير است. در اين تحقيق، با روش نوري شيليرين، سرعت شعله آرام سوخت تركيبي گاز طبيعي و بنزين در نسبت‌هاي مختلف جرمي گاز و بنزين و در غنا‌هاي مختلف 0.8 تا 1.2 در محفظه استوانه‌اي حجم ثابت اندازه‌گيري شد و سرعت شعله آرام كشيده نشده با استفاده از نظريه مارك اشتاين و با فرض كشيدگي ناچيز شعله محاسبه شده است. سوخت مايع و سوخت گاز با افشانه‌هاي تزريق مستقيم، پاشش شد. براي اطمينان از تبخير كامل سوخت مايع، سوخت در محفظه گرم و با ايجاد خلأ اوليه در آن تزريق شد. نتايج نشان داد كه افزودن گاز به بنزين موجب افزايش سرعت شعله آرام نسبت به حالت بنزيني در غناهاي 0.8 تا 0.9 مي‌شود. در غناي زياد افزايش گاز تأثير ناچيزي در تغيير سرعت شعله نسبت به حالت بنزيني دارد. افزودن گاز به بنزين موجب شده است كه ناپايداري شعله كه منجر به حجره‌اي (سلولي) شدن و ترك برداشتن شعله شود، در غناي بيشتري اتفاق بيفتد.

In recent years, natural gas and gasoline blended fuels have been considered as alternative fuels in spark ignition (SI) engines. In order to utilize their potential benefits, a precise identification of those alternative fuels is attractive and inevitable studies to predict their performance in SI engines. In this study, the laminar flame speed of natural gas and gasoline blended fuels in the constant volume chamber at different equivalence ratios of 0.8 to 1.2, via the Schlieren optical method was measured and the un-stretched laminar flame speed by following the theory of the weekly stretched flame was obtained. Direct injectors, were installed at the top of the chamber and were used to inject liquid and gaseous fuels. To ensure that the liquid fuel would evaporate completely, the chamber wall was heated with four band heaters and liquid injection was done in the vacuumed chamber. The result showed that adding the natural gas to the gasoline would increase its flame speed at low equivalence ratio, from 0.8 to 0.95. Adding the natural gas to the gasoline in high equivalence ratio caused the flame instability that originated from cracking and the cellularity of the flame surface occurred at higher equivalence ratio.