بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله دمای گازهای خروجی از اگزوز اتوبوس های تندرو تهران برای امکان سنجی نصب صافی جاذب دوده مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت . از میان اتوبوس های دارای صافی جاذب دوده، دو سیستم کاملا مشابه مجهز به تکنولوژی صافی احیاء فعال از دو مسیر متفاوت شمال به جنوب و غرب به شرق، به عنوان نمونه مورد بررسی انتخاب شد و داده های مربوط به فشار برگشتی، دمای گازهای خروجی از اگزوز و دور موتور در طول دوره ی کاری جمع آوری گردید. با بررسی های صورت گرفته مشخص گردید که گازهای خروجی از اگزوز اتوبوس شاغل در مسیر شمال به جنوب نسبت به اتوبوس شاغل در مسیر غرب به شرق، دمای بالاتری داشته است. از آنجایی که توزیع دمایی گازهای خروجی از اگزوز برای این دو اتوبوس متفاوت بود، صافی های نصب شده الگوی عملکردی متفاوتی را از خود نشان دادند، به طوری که در سیستم شاغل در مسیر شمال به جنوب، احیاء غیر فعال و در مسیر غرب به شرق احیاء فعال عامل اصلی سوزاندن ذرات معلق بوده است. با توجه به در دسترس بودن هر دو نوع احیاء برای سیستم شمال به جنوب، فشار برگشتی متوسط و افت فشار بیشینه برای این اتوبوس اعداد کمتری را نشان داد. با در نظرگرفتن کارکرد بیش از 2000 ساعت و بدون نیاز به تمیز کاری، با وجود الگوی احیاء متفاوت، هر دو سیستم عملکرد قابل قبولی را داشتند. در نهایت توجه بیشتر به بحث تعمیر و نگهداری موتور برای کارکرد هرچه بهتر صافیهای جاذب دوده پیشنهاد گردید.
مقدمه
موتورهای احتراق داخلی تراکمی از اهمیت زیادی در دنیای امروز برخوردار هستند. ویژگی های منحصر به فرد و گستردگی کاربری، نادیده گرفتن آنها را غیرممکن ساخته است. در کنار ویژگی های مثبت، این نوع موتورها با توجه به سیستم کاری خود یکی از منابع بزرگ انتشار ذرات معلق1 می باشند.[1] به دلیل اثرات زیان بار بر روی سلامت موجودات زنده و تغییرات آب و هوایی، امروزه قوانین بسیار سختگیرانه ای برای کنترل آلایندگی های مربوط به ذرات معلق وضع شده است2]و.[3 از میان راهکارهای موجود صافی جاذب دوده2 با راندمان جرمی بیش از %90 ، به عنوان تاثیرگذارترین تکنولوژی برای کنترل ذرات معلق شناخته شدهاست.[4] صافی جاذب دوده با به دام انداختن ذرات معلق جامد از انتشار این ذرات به اتمسفر جلوگیری می کند. عمده ذرات جامد جمع شده در صافی قابل اشتعال بوده و در صورت فراهم بودن شرایط مورد نیاز سوزانده می شوند. به فرآیند سوزاندن شدن ذرات به دام افتاده در صافی احیا3 گفته می شود. صافیهای جاذب دوده بر اساس چگونگی فرآیند احیاء به سه گروه اصلی احیاء فعال4، احیاء غیرفعال5 و احیاء پیوسته6 تقسیم بندی می شوند. دمای مورد نیاز برای سوزاندن دوده ی7 جمع شده در صافی 500 -550 ℃ می باشد. در صافیهای احیاء فعال این دما به کمک عامل خارجی مانند مشعل الکتریکی، محفظه احتراق ثانویه و ... تامین می گردد . در صافی های احیاء غیرفعال معمولا دمای مورد نیاز برای واکنش سوختن دوده را با استفاده از واکنشگرهای افزودنی به سوخت8 تا 400 ℃ پایین میآورند .
[ 5] صافیهای احیاء مداوم از نیتروژن دی اکسید به جای اکسیژن به عنوان اکسیدکننده استفاده می کنند که در دماهای پایین تری قادر به سوزاندن دوده می باشند. حداقل دمای مورد نیاز برای فرآیند احیاء در صافیهای احیاء مداوم حدود 200 ℃ می باشد.[6] اندرسون9 و همکاران اثر صافی جاذب دوده بر ترکیب ذرات معلق خروجی از موتور را مورد بررسی قرار دادند که نتایج آنها نشان دهنده ی کاهش چشمگیر جرمی ذرات معلق در صورت استفاده از صافی دوده بود.[7] آزمایشات بورتشر10 و همکاران، نشان داد که این تکنولوژی می تواند تا %99 ذرات معلق جامد خروجی از موتور را به دام بیاندازد.[8] همزمان با تحقیقات آزمایشگاهی، تحقیقات میدانی و پروژه های مقاوم سازی11 ناوگان های دیزلی در مناطق مختلف جهان تعریف و با موفقیت انجام گردید. از مهمترین پروژه های صورت گرفته می توان به پروژه های نصب صافی های جذب دوده بر روی اتوبوسهای شهری در اروپا و نیویورک اشاره کرد9 ]، 10و.[11 با افزایش نگرانیها در مورد وضعیت هوای تهران، پروژه ی امکانسنجی نصب صافیهای جاذب دوده بر روی اتوبوس های شرکت واحد توسط شرکت کنترل کیفیت هوای تهران و با همکاری موسسه ی ورت12 در سال 1393 تعریف گردید و هم اکنون با همکاری شرکت آزمون صنعت آروین در حال اجرا می باشد. فرآیند احیاء مهمترین مشخصه عملکردی صافیهای جاذب دوده می باشد و دمای گازهای خروجی اگزوز عاملی تعیین کننده در چگونگی الگوی احیاء و در نتیجه کیفیت کاری صافیهای جاذب دوده محسوب می شود. از این جهت هدف نویسندگان این مقاله تحلیل دمایی اگزوز اتوبوسهای تندرو تهران برای امکانسنجی نصب صافی جاذب دوده بوده است که بی شک می تواند گامی موثر برای شناخت وضعیت موجود و تصمیمات آینده باشد.
نمونههای بررسی شده
برای تحلیل تاثیر دمای گازهای خروجی از اگزوز بر روی عملکرد صافی جاذب دوده دو سیستم مجهز به فناوری صافی جاذب دوده کاملا مشابه، در شرایط کاری و دمایی متفاوت انتخاب گردید. اطلاعات مربوط به سیستمهای بررسی شده در این مقاله در جدول شماره - 1 - تعبیه شده است. همچنین جدول شماره - 3 - تجهیزات مورد استفاده برای گردآوری دادهها را نشان میدهد. صافیهای جاذب دوده بررسی شده در این پژوهش از نوع هسته فلزی می باشند.1 احیاء فعال در این سیستم بوسیله ی اجزای حرارتی تعبیه شده در قسمت خروجی صافی صورت می گیرد. روش کار بدین صورت است که اگر غلظت لایههای دودهی جمع شده به حد مشخص و تعیین شده ای برسند - مثلا - g/ 20 با افزایش فشار برگشتی، سیستم کنترلی صافی با روشن کردن اجزای حرارتی فرمان احیاء فعال را صادر می کند. با شروع فرآیند احتراق و پیش روی شعله، فرآیند احیاء در تمامی سطح صافی صورت میگیرد.
بررسی و تحلیل دادهها
ویژگی های مسیر از مهمترین عوامل موثر بر شرایط کارکردی موتور و دمای گازهای خروجی از اگزوز میباشد. برای مشخص شدن اثر مسیر بر روی دمای کاری، دو مسیر با ویژگی های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت و توزیع دمای گازهای خروجی از اگزوز - پایین دست صافی - برای سیستمهای مشابه در این دو مسیر بدست آمد. مسیر غرب به شرق - خط 2 اتوبوسهای تندرو - به دلیل یکنواختی مسیر و اختلاف ارتفاعی کم پایانه مبداء با مقصد، اتوبوس های شاغل در این خط در دور موتورهای پایینی کار میکنند. به همین جهت دمای گازهای خروجی این اتوبوس ها چندان بالا نیست. شکل 1 و 2 شرایط کارکردی و گستردگی دمایی اتوبوس شاغل در خط دو را نشان میدهد - سیستم شمارهی . - مسیر شمال به جنوب - خط 4 اتوبوسهای تندرو - به دلیل اختلاف ارتفاعی زیاد پایانه مبداء و مقصد، اتوبوس های شاغل در این مسیر در دور موتورهای بالا کار می کنند و دمای بالای گازهای خروجی از این اتوبوس ها شرایط مناسبی را برای استفاده از صافیهای جاذب دوده فراهم کرده است. شکل های 3 و 4 توزیع دورموتور و دمای کاری اتوبوس نمونه در خط چهار را نشان می دهد. - سیستم شمارهی - 1
