بررسی عددی افزودن هیدروژن به گاز طبیعی در موتور گازسوز بر روی مشخصه های عملکردی موتور

برای بهبود عملکرد موتورهای گازسوز، سوخت هیدروژن به‌دلیل ارزش حرارتی بالاتر، محدوده اشتعال وسیع‌تر، سرعت شعله بیشتر، احتراق سریع­تر و دمای احتراق کمتر، به عنوان مکمل، به همراه گاز طبیعی، به مخلوط ورودی موتور اضافه شد. یک موتور گازسوز از رده light duty، به‌عنوان موتور پایه، انتخاب شد. فرایند شبیه‌سازی موتور در نرم­افزار gt-power انجام شد و با استفاده از نتایج آزمون عملکردی موتور پایه با سوخت گاز، صحه گذاری صورت گرفت. درصدهای مختلف ترکیب دو سوخت گاز طبیعی و هیدروژن با اعمال شرایط مختلف پایش احتراقی، بر روی مدل شبیه سازی اعمال شده و ضمن بررسی شاخص های عملکردی موتور مانند گشتاور، bsfc، بازده حجمی، bmep، فشار درون سیلندر و nox، بهترین درصدها برای مخلوط سوخت تعیین شده است. نتایج نشان می­دهد که افزودن سوخت هیدروژن به گاز طبیعی، باعث بهبود مشخصه های عملکردی موتور می­شود. براساس نتایج به‌دست آمده، با درصدهای هیدروژن معادل 10% تا 20% در ترکیب با گاز، شاخص های عملکردی بهبود می یابند و برای مقادیر هیدروژن بیشتر از 30% در ترکیب سوخت، اثر قابل ملاحظه ای در بهبود رفتار موتور رخ نخواهد داد.

numerical investigation of adding hydrogen to natural gas in a gas engine on the performance characteristics of the engine

to improve the performance of gas-burning engines، hydrogen fuel was added to the engine intake mixture as a supplement، along with natural gas، due to its higher calorific value، wider ignition range، higher flame speed، faster combustion، and lower combustion temperature. a gas-burning engine from the light-duty category was chosen as the base engine. the engine simulation process was done in gt-power software and validation was done using the performance test results of the base engine with gas fuel. different percentages of the combination of natural gas and hydrogen fuels were applied to the simulation model by applying different combustion monitoring conditions and while checking engine performance indicators such as torque، bsfc، volumetric efficiency، bmep، in-cylinder pressure، and nox emission، the best percentages for the fuel mixture is designated. the results show that adding hydrogen fuel to natural gas improves the performance characteristics of the engine. based on the obtained results، with hydrogen percentages equal to 10% to 20% in combination with gas، the performance indicators are improved، and for hydrogen amounts greater than 30% in the fuel composition، there will be no significant effect on improving engine behavior.