haku: @supervisor Larmi, Martti / yhteensä: 54
viite: 9 / 54
| Tekijä: | Tuominen, Tino |
| Työn nimi: | Potential of methanol in dual fuel combustion |
| Metanolin potentiaali dual fuel -palamisessa | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | 85 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Liikenteen energiatekniikka (IA3031) |
| Valvoja: | Larmi, Martti |
| Ohjaaja: | Sarjovaara, Teemu |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201602161368 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3595 | Arkisto |
| Avainsanat: | dual fuel methanol alternative fuels GT-Power metanoli vaihtoehtoiset polttoaineet |
| Tiivistelmä (fin): | Rajallisten öljyvarantojen ja fossiilisten polttoaineiden ilmastoa lämmittävän vaikutuksen johdosta kiinnostus vaihtoehtoisia polttoaineita ja palamistekniikoita kohtaan kasvaa jatkuvasti. Dual fuel -tekniikka on tällä hetkellä yksi lupaavimmista vaihtoehtoisista palamistekniikoista. Yhdessä uusiutuvan metanolin kanssa se tarjoaa kiinnostavan vaihtoehdon perinteisille polttomoottoreille. Tässä työssä keskitytään tutkimaan metanolin teoreettista potentiaalia dual fuel -palamisessa. Työn tärkein tavoite on tutkia, miten metanolin käyttö vaikuttaa sylinterin sisäisiin olosuhteisiin sekä sen täytökseen. Tutkimuksissa metanolia verrataan kolmeen muuhun polttoaineeseen; metaaniin, etanoliin ja indoleeniin. Tämän lisäksi tutkitaan voidaanko metanolia, etanolia ja indoleenia käyttämällä nostaa moottorin puristussuhdetta käyttäen metaanin puristuslämpötilaan vertailukohtana. Lopuksi tutkitaan mahdollisia parannuksia moottorin suorituskyvyssä käyttäen apuna yksinkertaista palamismallia. Tutkimuksien suorittamiseen käytettiin polttomoottorien simulointiin tarkoitettua GT-Power-ohjelmistoa. Simuloinnit suoritettiin systemaattisesti viidessä vaiheessa, joista kolmessa ensimmäisessä tutkittiin imuilman lämpötilan, paineen sekä ilmakertoimen vaikutuksia sylinterin olosuhteisiin. Niitä seuraavissa kahdessa vaiheessa tutkittiin yhtäaikaisesti mahdollisuuksia korottaa puristussuhdetta sekä metanolin potentiaalia parantaa moottorin suorituskykyä. Simulointiohjelmiston yksinkertaisuuden vuoksi jouduttiin tutkimuksissa yksinkertaistamaan joitakin asioita, mutta tehtyjen virheiden luonne tiedossa voidaan yksinkertaistuksia pitää hyväksyttävinä. Metanolin korkea höyrystysmislämpö laski merkittävästi puristuslämpötilaa metaaniin verrattuna. Samasta syystä sylinterin täytös kasvoi, jolloin polttoainetta kyettiin ruiskuttamaan enemmän saavuttaen näin parannuksia moottorin suorituskykyyn. Tämän lisäksi puristussuhde kyettiin nostamaan metanolia käyttämällä 24.1:een, jonka avulla saavutettiin merkittäviä parannuksia moottorin teholliseen keskipaineeseen ja indikoituun hyötysuhteeseen. Yleisesti ottaen metanoli osoitti suurta potentiaalia, sillä sen avulla moottorin suorituskykyä voidaan parantaa ja samanaikaisesti NOx päästöjä vähentää alemman sylinterin lämpötilan johdosta. |
| Tiivistelmä (eng): | Depleting oil resources together with the climate change due to the use of fossil fuels are motivating to investigate alternative fuels and new combustion strategies used with them. At the moment, dual fuel combustion is one of the most promising new combustion strategies. Combining it to the use of renewable methanol as a primary fuel, it offers an interesting option for the conventional combustion engine. This thesis focuses on investigating the theoretical potential of methanol in dual fuel combustion. The main objective of this study is to investigate the effects the use of methanol has on the in-cylinder conditions and on the cylinder charge at the end of compression stroke. Methanol operation is compared with three other fuels; methane, ethanol and indolene. In addition, using the compression temperature of methane as a reference case, the potential for increasing the compression ratio with methanol, ethanol and indolene is investigated in this thesis as well. Lastly, the potential improvements in engine performance are investigated with a simple combustion model. The investigations in this study were conducted with GT-Power combustion engine simulation software. Simulations were performed systematically in five steps of which in the three first ones the effect of temperature and pressure, as well the effect of air-fuel ratio, on cylinder conditions were investigated. In the last two steps the potential for increasing the compression ratio was investigated together with the possible performance improvements. Due to the limitations in the simulation software, some simplifications had to be done. However, with the chosen approach the error made is known thus the simplifications are acceptable. The results indicated huge potential in methanol operation. The high heat of evaporation of methanol decreased significantly the compression temperature compared to methane operation. Due to the significant cooling effect of methanol, the trapped air mass and, correspondingly, trapped fuel energy increased significantly improving the engine performance. In addition, compression ratio was able to be increased up to 24.1 with which the improvements in engine IMEP and indicated efficiency were remarkable. In summary, methanol shows great potential for increasing power output and decreasing simultaneously the specific emissions of NOx due to lower cylinder temperature. |
| ED: | 2016-02-21 |
INSSI tietueen numero: 53160
+ lisää koriin
INSSI