الملخص

نظراً لتفاقم مشكلة تلوث الهواء الخطيرة الناتجة عن انبعاثات محركات الاحتراق، مثل أول أكسيد الكربون (CO) والوقود الهيدروكربوني HC)) الغير محترق وأكاسيد النيتروجين(NOx) والجسيمات الصلبة الكربونيةC (Soot) وبسبب ارتفاع أسعار النفط، لهذا يجب اتخاذ خطوات للحد من التلوث ومن الاستهلاك النوعي للوقود، خصوصا في محركات الاحتراق. لتحسين كفاءة محرك الديزل وتخفيض الانبعاثات يمكن استرداد كمية الحرارة من غازات العادم والاستفادة منها. تم في هذه الورقة تطوير نمذجة حسابية بلغة FORTRAN لدراسة تأثير ضغط الشاحن التربيني ودرجة حرارة المبرد البيني على أداء المحرك وانبعاثاته. ُبٌنيت النذمجة الحالية على أساس (الديناميكا الحرارية التطبيقية لمحركات الاحتراق الداخلي) للمؤلف C.R. FERGUSON. تظهر النتائج أنه هناك تأثير كبير لضغط الشاحن التربيني ودرجة حرارة المبرد البيني على القدرة المنتجة للمحرك والتي تزداد بشكل ملحوظ عند زيادة ضغط الشاحن التربيني وفي درجات حرارة منخفضة للمبرد البيني مع تحسين في استهلاك الوقود النوعي للمحرك. من خلال تطبيق برنامج المحاكاة على محرك الديزل (MAN) متوسط السرعة رباعي الاشواط يعمل بشاحن تربيني، بينت النتائج أن الكفاءة الحرارية ارتفعت لأكثر من 47٪ والاستهلاك النوعي للوقود انخفض إلى 126جرام/كيلوواط ساعة عند ضغط الشاحن التربيني0.25 ميجاباسكال ودرجة حرارة المبرد البيني325 كلفن، مقارنة مع النتائج بدون نظام الشاحن التربيني التي كانت كفاءتها الحرارية 44٪ والاستهلاك النوعي للوقود132 جرام/كيلوواطساعة.

ABSTRACT

Due to serious air pollution problem caused by engine emissions such as carbon monoxide CO, un-burnt Hydrocarbon HC, Oxides of Nitrogen NOx, and solid particulate matter C (Soot), and the increase of oil prices, steps must be taken to reduce pollution, and reduce fuel qualitative discharge, especially in combustion engines. To improve the efficiency and reduce the emissions of Diesel engines, some of the exhaust gases heat could be recovered and utilized to improve the efficiency of the engines. In this paper, a simulation has been developed to study the effect of the turbocharger pressure and the inter-cooler temperature on the engine performance. FORTRAN language was applied for this study based on (Internal Combustion Engine Applied Thermodynamics) by C.R. FERGUSON. Results show that, the engine performance is significantly affected by the turbocharger pressure and the inter-cooler temperature, by increasing the Turbocharger pressure and decreasing the inter-cooler temperature the engine power output is strongly improved and the specific fuel consumption of the engine is reduced. By applying the present code to a medium four-stroke MAN Diesel and Turbo-engine, the thermal efficiency is raised to over 47% and the specific fuel consumptions can be as low as 126 g/kWh at turbocharger pressure of 0.25 MPa and inter-cooler temperature of 325 K, compared to the results without turbocharger system where the thermal efficiency was 44% and the specific fuel consumption was 132 g/kWh.