انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297120140421Chemical Kinetic Modeling of the Selective Non Catalytic Reduction of NOX by the Method of Reduced Mechanism using Ammonia and Urea as Reagentsمدلسازی سینیتیکی فرایند احیای اکسیدهای نیتروژن بدون کاتالیست به روش مکانیزم کاهش یافته با استفاده از عامل های احیای آمونیاک و اوره738746182FAحسین فتحیدانشگاه شهید باهنر کرمانسید حسین منصوریدانشگاه شهید باهنر کرمانJournal Article20130930A fully kinetic model using selective non catalytic reduction (SNCR) of NOx has been used to reduce the NO in the exhaust of furnaces and incinerators. Ammonia and urea has been applied as reagents in the model. In considered method a reduced mechanism has been used and the results have been compared with the results of the experimental and numerical studies in the references. The comparison reveals good agreements between the results. The optimum concentration of injected reagent has been achieved for specified operating conditions and reagent slip. Comparing the results of the model by two reagents, ammonia and urea, the optimum concentration of ammonia is obtained in lower temperatures than the urea one. Moreover, using lower concentrations of NH3 results higher reduction efficiency of NO in comparison with urea. In addition, in the same concentrations of reagent the reduction efficiency of ammonia is higher. Also, the destruction of increasing the temperature of injection in the case of ammonia as a reagent is much higher than the urea one. Increasing the temperature will decrease the reduction of NO severely, but in the case of urea as a reagent the destruction of increasing the temperature is lower.از یک مدل کاملاً سینیتیکی با استفاده از روش احیای اکسیدهای نیتروژن بدون کاتالیست به منظور احیای NO خروجی از کوره ها و زباله سوزها استفاده شده است. از دو ماده آمونیاک و اوره به عنوان عوامل احیا برای روش احیای بدون کاتالیست بهره گرفته شده است. در روش مورد نظر از یک مکانیزم کاهش یافته استفاده شده و نتایج آن با نتایج ارائه شده در مطالعات تجربی و مدلسازی ها مقایسه شده است که تطابق قابل قبولی با این نتایج به دست می آید. پس از مقایسه نتایج فرآیند با استفاده از دو عامل کاهنده آمونیاک و اوره ملاحظه می شود که مقدار غلظت آمونیاک بهینه در شرایط دمایی پایین تری از اوره اتفاق می افتد و همچنین با مصرف مقدار کمتری آمونیاک نسبت به اوره بیشترین راندمان احیای NO از مقدار آن مربوط به اوره بیشتر است. همچنین، با داشتن شرایط یکسان برای آمونیاک و اوره، مشخص می شود که راندمان احیای NO براساس آمونیاک از راندمان احیا براساس اوره بیشتر است. اثر تخریبی افزایش دمای تزریق در آمونیاک بسیار بیشتر از اوره بوده، به طوری که با افزایش دما مقدار احیای NO به شدت کاهش می یابد. در حالی که افزایش دما در شرایط استفاده از اوره اثر تخریبی کمتری دارد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297120140421Exergic Comparison of SI Engines Performance for Gasoline, Methane and Hydrogen Fuelsمقایسه اگزرژیک عملکرد موتورهای احتراق داخلی اشتعال جرقه ای برای سوخت های بنزین، متان و هیدروژن8910546183FAامیر گودرزیمحمد مهدی دوستداردانشگاه امام حسین (ع)Journal Article20131013Exergy analysis is a method for evaluating the contribution of each process on transmission of initial availability of the system and determining the positions of useful energy losses. In this research a comparison of the performance of a SI engine for gasoline, methane and hydrogen in the exergic point of view has been done respectively. Initially,-the performance of the engine by a multi-zones model based on flame propagation with uniform fluid properties in each zone is simulated. by defining exergy terms and using related exergy equilibrium equations for open and close systems a necessary conceptual basis for exergy analysis is made. The results show that the combustion process produces the most proportion of the system irreversibility. Furthermore, for stoichiometric condition the proportion of exergy transmission in the form of work is almost the samefor the mentioned fuels. In addition gasoline has the most proportion of irreversibilityin exergy transmission and hydrogen has the lowest one. Examination of exergy analysis results at different operating conditions reveals that the increase of engine speed will increase exergy transmission in the form of work and decrease it in the form of heat. By the way, an increase in equivalence ratio, will increase cylinder mixture exergy proportion and decrease irreversibility proportion.تحلیل اگزرژی ابزاری برای تعیین سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سیستم و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سیستم یا فرآیند رخ میدهد است. در این تحقیق مقایسه اگزرژیک عملکرد موتور احتراق داخلی اشتعال جرقهای برای سوخت های بنزین، هیدروژن و متان مدنظر است. برای این منظور ابتدا مدلسازی چندناحیهای موتور برمبنای پیشروی شعله معرفی شده است. سپس پایههای مفهومی لازم به منظور انجام تحلیل اگزرژی سیستم، با تعریف عبارت اگزرژی و ایجاد معادلات تعادلی اگزرژی مربوطه و به کار بردن آنها برای سیستمهای بسته و حجم کنترل، بنا نهاده شده است. از نتایج این تحقیق مشخص میشود که بیشترین سهم بازگشت ناپذیری در موتور مربوط به فرآیند احتراق است. همچنین، برای شرایط استوکیومتری می توان به درصد اگزرژی منتقل شده با کار تقریباً برابر برای هر سه سوخت، بیشترین درصد بازگشت ناپذیری برای بنزین و کمترین درصد بازگشت ناپذیری مربوط به هیدروژن اشاره کرد. بررسی نتایج تحلیل اگزرژی در شرایط کاری مختلف نشان می دهد که افزایش دور موتور سبب افزایش انتقال اگزرژی با کار و کاهش انتقال اگزرژی با گرما می شود. همچنین، افزایش نسبت توازن سبب افزایش سهم اگزرژی مخلوط درون سیلندر و کاهش سهم بازگشت ناپذیری از اگزرژی ورودی می شود.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297120140421Large Eddy Simulation of the Premixed Flame-Turbulence Interactions using Artificial Neural Network in Chemical Kinetics Tabulationمدلسازی اندرکنش شعله پیش مخلوط با اغتشاشات میدان جریان براساس شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) با به کارگیری شبکه عصبی مصنوعی در سینتیک شیمیایی احتراق355346184FAپیام سیناییدانشگاه صنعتی امیرکبیرصادق تابع جماعتدانشگاه صنعتی امیرکبیرناصر سراج مهدیزادهدانشگاه صنعتی امیرکبیرJournal Article20131112A large eddy simulation (LES) of premixed flame-turbulence interaction is performed with special emphasis on computing the instantaneous chemical species reaction rates with the recently developed approach of artificial neural networks (ANNs) for chemical kinetics. Training of the neural network is based on an independent flame study using linear eddy mixing technique. An analysis of computational performance, considering CPU time and a comparison between the performance of artificial neural network technique and other conventional methods is used to represent the chemical kinetics such as direct integration (DI) - and the ability of neural networks to model the highly non-linear and stiff chemistry ODEs is illustrated. The sub-grid combustion model of the LES is based on a linear eddy mixing model while a skeletal multi-species, multi-step chemical kinetic mechanism is applied for the combustion. A feed-forward, multi-layer architecture is chosen for the neural network and the training algorithm is based on a back-propagation gradient descent rule with adaptive learning rate and individual momentum factors for the weight coefficients. The flow field distribution and the flame characteristics obtained by LES with neural network based chemical kinetics tabulation, are in reasonable agreement with previous direct numerical simulation (DNS) study of the flame. The results show if the neural network is trained accurately, it can predict the instantaneous chemical species reaction rates in LES framework.در این تحقیق، کارآیی شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان عامل انتگرالگیر از دسته معادلات دیفرانسیلی غیرخطی حاکم بر سینتیک شیمیایی احتراق در مدلسازی LES شعله پیش مخلوط مغشوش نشان داده شده است. آموزش شبکه عصبی مصنوعی براساس الگوریتم آموزشی خطای پس انتشار صورت گرفته است که در آن ضرایب مدل آموزشی به طور دینامیکی و سازگار با توپولوژی تابع خطا معین می شوند. جدول بانک اطلاعاتی آموزش شبکه عصبی براساس مطالعات مستقل شعله با استفاده از مدل احتراقی زیرشبکه ای اختلاط خطی گردابه بنا شده است و شبکه عصبی آموزش دیده، به طور موفقیت آمیز در سینتیک شیمیایی مدلسازی LES اندرکنش اغتشاشات میدان جریان مغشوش با جبهه شعله در نسبت های هم ارزی و سطوح اغتشاشی مختلف استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که زمانی که شبکه های عصبی مصنوعی به درستی آموزش داده شوند، قادرند که نرخ واکنش گونه های شیمیایی را با دقت بسیار بالا و با بازدهی بالاتری به لحاظ هزینه های محاسباتی حافظه و زمان نسبت به روش های رایج انتگرالگیری مستقیم و جداول جستجوی مقادیر پیش بینی کنند. نتایج حل عددی میدان جریان نیز تطابق کاملی با نتایج مطالعات گذشته نشان می دهند.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297120140421Optimization of Genetic Algorithm Parameters for Determination of Kinetic Model Coefficients of Methane/Air Combustionبهینه سازی پارامترهای الگوریتم ژنتیک برای تعیین ضرایب مدل سینتیکی احتراق متان و هوا11646185FAسید مهدی هدایت زادهدانشکده مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامیمحمد سلطانیهدانشکده مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامیاسماعیل فاتحی فردانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندس شیمی، مرکز تحقیقات مهندسی محیط زیست0000-0002-6901-3585امیر حیدری نسبدانشکده مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامیمحمدرضا جعفری نصردانشکده مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامیJournal Article20131123Development of kinetic model for new fuels requires optimization of rate parameters of chemical reactions and for this purpose, genetic algorithm (GA) has great capabilities. Since the GA population and breeding parameters (e.g. population, crossover probability, and mutation probability) deeply affect the approach to the optimum point and convergence rate toward it, in this paper the effects of those GA parameters in the optimization of a valid kinetic model for combustion of methane/air, as base mechanism, within perfectly stirred reactors studied and then by using statistical analysis the optimum GA parameters have been determined. The mutation probability has the greatest effect with the optimum value of 0.001and then population stands in the next place with optimum value of 16. In order to validate the optimized model, it was used in the simulation of a premixed flame where concentration profile of selected species match perfectly with those of the original model.توسعه مدلهای سینتیکی برای سوخت های جدید نیازمند بهینه سازی پارامترهای سرعت واکنشهاست که در این میان الگوریتم ژنتیک کارایی بالایی دارد. از آنجایی که انتخاب پارامترهای مناسب جمعیتی و تولید مثل (تعداد جمعیت، احتمال ترکیب و احتمال جهش) در الگوریتم ژنتیک تأثیر زیادی بر دستیابی به ضرایب سینتیکی بهینه و نیز در سرعت همگرایی روش دارد، مقاله حاضر به بررسی اثر این پارامترها در حالتهای مختلف در بهینه سازی های مربوط به یک مدل سینتیکی معتبر به عنوان ساختار مکانیسم در احتراق متان و هوا در داخل راکتور همزده پرداخته و سپس با استفاده از تحلیل آماری، بهترین پارامترهای الگوریتم ژنتیک را برای به دست آوردن پارامترهای سینتیکی گزارش کرده است. از میان پارامترهای الگوریتم ژنتیک، بیشترین تأثیر ناشی از احتمال جهش بوده که مقدار بهینه آن 0/001 به دست آمد و در رتبه بعدی تأثیر، جمعیت با تعداد بهینه 16 قرار گرفت. برای بررسی بیشتر اعتبار مدل بهینه شده، از مدل شعله پیش اختلاطی استفاده شد که نتایج آن، از لحاظ توزیع اجزای شیمیایی در طول شعله، تطابق کامل با مدل سینتیکی اصلی داشت.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297120140421Structural Modification of NiMo/Al2O3 Nanocatalyst by Phosphor via Impregnation Method Used in Desulfurization of Thiopheneاصلاح خواص ساختاری نانوکاتالیزور NiMo/Al2O3 با فسفر با به کارگیری روش تلقیح برای استفاده در فرایند گوگردزدایی تیوفن557146186FAمیترا ابراهیمی نژاددانشگاه صنعتی سهندمحمد حقیقیدانشگاه صنعتی سهند0000-0001-6683-097XJournal Article20131128In oil refining industries, sulfur in the petroleum derivatives is removed by a hydrodesulfurization process. In general, the traditional hydrodesulfurization catalysts are CoMo/Al2O3 and NiMo/Al2O3. Addition of secondary promoter, phosphorus, is proposed as useful solution for increasing catalyst activity and production of standard fuels. In this research, a series of NiMoP/Al2O3 nanocatalysts with different loadings of phosphorus were synthesised with impregnation method and was evaluated for catalytic hydrodesulfurization (HDS) of thiophene (as a model sulfur component) in the atmospheric pressure. The synthesized nanocatalysts were characterized by XRD, FESEM, BET and FTIR techniques. The XRD results confirmed high dispersion of particles on the surface of γ-Al2O3 support. The FESEM images showed destroying of agglomerate and appropriate distribution of nanocatalyst particles due to application of optimal level of phosphorus. The specific surface area of the samples was decreased with increasing phosphorus content. The FTIR analysis revealed that the use of phosphorus promoter increased the distribution of the active phase, generated more active sites and decreased production of nickel spinel. The results of the catalytic activity for thiophene HDS reaction indicated that the synthesized nanocatalyst with phosphorus content of 0.8 wt% had the highest activity and was able to remove thiophene from the initial solution to less than 100 ppm. These results could be addressed by increasing acidity and excellent structural properties of the NiMoP/Al2O3 nanocatalyst with phosphorus loading.در صنعت پالایش، گوگرد موجود در برش های نفتی طی فرآیندی موسوم به هیدرودی سولفوریزاسیون حذف می شود. کاتالیزورهای مرسوم در این فرایند، NiMo/Al2O3 و CoMo/Al2O3 هستند که نسبت به دیگر کاتالیزورها متداولترند. به منظور افزایش فعالیت این کاتالیزورها و در نتیجه تولید سوخت با میزان گوگرد کمتر، تقویت کننده های ثانویه ازجمله فسفر به کاتالیزور افزوده می شود. برای نیل به این هدف، در این تحقیق، نانوکاتالیزور NiMoP/Al2O3 به روش تلقیح و با غلظت های متفاوتی از تقویت کننده فسفر برای حذف تیوفن (ترکیب گوگرددار) از خوراک حاوی دکان در فشار اتمسفری تهیه شد. نانوکاتالیزورهای تهیه شده توسط آنالیزهای XRDSEMFTIR و BET تعیین مشخصات شدند. نتایج حاصل از انجام این آنالیزها، بیانگر توزیع یکنواخت ذرات روی سطح پایه، تخریب آگلومره ها، افزایش توزیع و پراکندگی فاز فعال و کاهش تشکیل اسپینل نیکل در اثر افزودن میزان بهینه فسفر به کاتالیزور است. ارزیابی عملکرد این نانوکاتالیست نشان دهنده کاهش تیوفن از خوراک به مقدار کمتر از ppm100 است که در صورت افزودن فسفر به میزان 1 درصد وزنی حاصل می شود. این نتایج به دلیل قدرت اسیدی و خواص منحصر به فرد ساختاری نانوکاتالیزور حاوی تقویت کننده فسفر در مقابل کاتالیزور بدون فسفر است.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36297120140421Parametric Study on the Effect of Increasing the Amount of Diesel Fuel in Dual Fuel Engines at Part Load Conditionsمطالعه پارامتری تأثیر افزایش مقدار سوخت دیزل در موتورهای دوگانهسوز تحت شرایط بارهای جزئی173446187FAسید محمد موسویدانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوبرحیم خوشبختی سرایدانشگاه صنعتی سهند تبریزکامران پورقاسمیدانشگاه آزاد اسلامی واحد شبسترامین مقبولیپلی تکنیک میلانJournal Article20140915One of the best strategies for using natural gas in diesel engines is dual fuel technology. In dual fuel engines, UHC and CO emissions increase and engine thermal efficiency decreasesat part loadsdue to the lack of suitable flame propagation in the combustion chamber. In this paper, the effect of increasingthe amount of diesel fuel on combustion, performance and emission characteristics of dual fuel engine was studied while keeping the total amount of energy input per cycle constant at part load condition. KIVA-3V codewas used to simulate the in-cylinder eventat closed part of engine cycle. Results show that the in-cylinder pressure historiesand emissions values predicted by the models are in good agreement with thecorresponding experimental data. Also it can be resulted that at part loads,the unburned methane is remained in the most remote areas from diesel fuel injectors such as the bottom of the piston bowl and in four directions wherediesel fuel is not injected. By injection of diesel fuel into the combustion chamber, a fuel-rich zone is formed in the upper areas of combustion chamber and in four directions of injection in which the bulk of CO is formed in these regions due to the lack of oxygen for complete combustion. Hence by increasing the amount of diesel fuel at part loads, diffusion flame penetration of diesel fuel is increased into the combustion chamber and then natural gas combustion is improved.Also, the percentage of natural gas in the mixture that charged in intake stroke is reducedand consequently more oxygen enterscombustion chamber. This excess oxygen in the fuel-rich regions leads to complete combustion. Hence, on the top of the combustion chamber, formation of CO decreaseswhileformation of NO is slightly increased.یکی از راهکارهای مناسب برای گازسوزکردن موتورهای دیزلی استفاده از فناوری دوگانهسوز است. در موتورهای دوگانهسوز تحت شرایط بارهای جزئی، به دلیل عدم گسترش مناسب شعله به تمام نواحی محفظه احتراق، میزان آلاینده های UHC و CO افزایش یافته و بازده حرارتی موتور کاهش می یابد. از این رو، در این تحقیق به مطالعه تاثیر افزایش مقدار سوخت دیزل بر خصوصیات احتراقی، عملکردی و آلایندگی موتورهای دوگانهسوز تحت شرایط نصف بار کامل با ثابت نگهداشتن مقدار کل انرژی ورودی در هر چرخه با استفاده از کد محاسباتی KIVA-3V پرداخته شده است. مشاهده می شود که نمودار تغییرات فشار داخل سیلندر و مقادیر آلاینده های خروجی پیش بینی شده توسط مدل مطابقت خوبی با مقادیر تجربی دارند. همچنین، نتایج نشان می دهند که تحت شرایط بارهای جزئی، مقدار متان نسوخته در دورترین نواحی نسبت به موقعیت نازل انژکتورها نظیر کف کاسه پیستون و در چهار جهتی که سوخت دیزل پاشش نمی شود، غلظت بالایی دارد. با پاشش سوخت دیزل به داخل محفظه احتراق، یک ناحیه غنی از سوخت در نواحی فوقانی و در چهار جهت پاشش تشکیل می شود که در این ناحیه، به دلیل عدم وجود اکسیژن کافی برای احتراق کامل سوخت، قسمت عمده CO در این نواحی تشکیل می شود. از این رو، با افزایش سهم سوخت دیزل در بارهای جزئی، میزان نفوذ شعله نفوذی سوخت دیزل به نقاط دوردست محفظه احتراق بیشتر شده و احتراق گاز طبیعی نیز بهبود می یابد و همچنین درصد گاز طبیعی مخلوط شده با هوا در بار ورودی سیلندر کاهش یافته و به تبع آن اکسیژن بیشتری در مرحله مکش وارد محفظه احتراق می شود. این مقدار اکسیژن اضافی، در مناطق غنی از سوخت، باعث وقوع احتراق کامل سوخت شده و در نتیجه، در بالای محفظه احتراق، تشکیل آلاینده CO به طور چشمگیری کاهش و آلاینده NO کمی افزایش می یابد.