ويژگيهاي فيزيکياي که در تقطير بنزين موتور بايتس مورد اندازهگيري

کليات تحقيق

مقدمه
دلايلي مانند رشد جمعيت، توسعهي صنعت، افزايش شهرنشيني و ارتقاء شاخصهاي رفاه در زندگي بشر باعث افزايش روزمرهي مصرف انرژي در جهان شده است. در نتيجه تقاضاي استفاده از سوختهاي فسيلي نيز هر روز بيشتر شده که به نوبهي خود باعث ايجاد آلودگيهاي متعدد ميشود و عواقبي از قبيل گرم شدن کرهي زمين، ذوب شدن يخهاي قطبي، بالا آمدن سطح آبهاي جهان، از بين رفتن گونههاي جانوري و گياهي و … شده است. همچنين اين آلايندهها علاوه بر تأثيرات مخرب فوق باعث ايجاد انواع بيماريها شده است. و اين مسائل موجب نگراني بشر شده و محققان را بر آن داشته است که براي مشکلات فوق چارهاي بيانديشند. بنا به دلايل فوق صرفنظر کردن از سوختهاي فسيلي در حال حاضر ناممکن ميباشد ولي ميتوان ترتيبي اتخاذ کرد که وسايل مصرف کنندهي انرژيهاي فسيليِ بهينه شده با استفاده از سوختهاي با کيفيت، آلايندههاي کمتري توليد کنند. در اين راستا محقق در زمينههاي متعددي فعاليتهاي مفيدي انجام دادهاند. که ازجملهي آنها ميتوان به بهبود کيفيت سوختهاي فسيلي از جمله بنزين موتور اشاره کرد. طبق اعلام سازمان محافظت محيط زيست بخش زيادي از آلودگي کلانشهرهاي کشور مربوط به آلايندههاي خودروهاي سبک بنزين سوز ميباشد.
بنزين يکي از مهمترين محصولات توليد شده در پالايشگاههاي نفت ميباشد که به عنوان سوخت خودروها مورد استفاده قرار ميگيرد. بنزين مخلوط پيچيدهاي از صدها ترکيب فرار و قابل اشتعال مشتق شده از نفتخام با 4 الي 12 اتم کربن و نقاط جوشي در محدودهي 30 الي 220 درجهي سانتيگراد است[1]. اين ماده در کشورهاي مختلف نامهاي مختلفي ازجمله گاز، گازولين، پترول، اسپيريت و … دارد. مؤسسهي استاندارد ASTM1 تعريف زير را براي بنزين ارائه داده است:” نفتاي پالايش شدهاي که ترکيبات آن اجازه ميدهد بعنوان سوخت در موتورهاي درونسوز مورد استفاده قرار گيرد.”
بطور معمول بيش از 45% نفتخام به بنزين تبديل ميشود که حاکي از اهميت و تقاضاي زياد اين ماده ميباشدو اين حجم مصرف، مسألهي کيفيت و کنترل کيفيت را جهت نيل به اهدافي از قبيل بهبود عملکرد موتورهاي بنزين سوز، افزايش عمر قطعات و از همه مهمتر عرضهي سوخت استاندارد جهت کاهش آلايندههاي خارج شده از موتور را با اهميتتر مينمايد.
اين پاياننامه تلاشي ناچيز جهت ارتقـاء کنترل بر کيفيت فراوردهي بنزين موتور از طريق پيش بيني عدد آرام سوزي آن با استفاده از دادههاي تقطير به روش شبکهي عصبي مصنوعي ميباشد.
در اين فصل کليات تحقيق بررسي خواهد شد بهطوريکه در بخش اول مقدمهاي بر پاياننامه و در بخش دوم انگيزهي ما در مورد انتخاب اين موضوع و اهميت آن بيان خواهد شد. در ادامه و در بخش سوم مسألهي اصلي تحقيق معرفي خواهد شد. ضرورت انجام اين رساله در بخش چهارم مطرح شده و در بخش پنجم، اهداف اين پاياننامه که قصد داريم با انجام تحقيقات به آن دست يابيم بيان خواهد شد. در بخش ششم نوآورياي که براي حل مسألهي اين تحقيق جهت رسيدن به اهداف پايان نامه انجام شده مطرح خواهد شد و در نهايت در بخش هفتم اين فصل نحوهي فصلبندي اين پاياننامه فهرست شده است.
اهميت موضوع
همانگونه که بيان گرديد حجم زياد مصرف بنزين و تاثير کيفيت آن بر عملکرد موتور و آلودگي محيط بر اهميت کنترل نمودن شاخصهاي کيفيتي آن ميافزايد. يکي از مهمترين شاخص هاي کيفيتي بنزين، عدد آرام سوزي بوده و شامل اطلاعاتي در برابر مقاومت بنزين در برابر خوداشتعالي ميباشد[2].اين پديده زماني رخ ميدهد که حرارت ايجاد شده در اثر متراکم شدن سوخت و هوا در داخل سيلندر، باعث خود اشتعالي مخلوط، بدون وجود جرقه شود. خود اشتعالي سوخت باعث ضربههاي فشاري در سيلندر، افزايش مصرف سوخت، کاهش قدرت موتور، احتراق ناقص و ايجاد آلودگي بيشتر و در بدترين حالت حتي ممکن است باعث آسيب ديدن و خرابي موتور شود[1].
روشهاي متنوعي براي تعيين شاخصهاي کيفي فراوردههاي نفتي (از جمله بنزين) وجود دارد که روشهاي آزمايشگاهي متداولترين آنهاست. امروزه با پيشرفت علم رايانه، شاهد استفاده از آن در تمامي زمينههاي علوم هستيم. يکي از خدماتي که اين فنآوري جديد به پژوهشهاي مبتني بر روشهاي آزمايشگاهي داده است ارائهي سختافزارها و نرمافزارهاي مناسب ميباشد. علوم مهندسي شيمي نيز از اين خدمات بيبهره نمانده و استفاده از رايانه در اين زمينهي علمي نيز منجر به کاهش هزينه و افزايش سرعت و دقت شده است. از جملهي اين نرمافزارها که در سالهاي اخير رشدي زياد همراه با کاربري فراوان داشته روشهاي مبتني بر هوش مصنوعي ميباشد.
بيان مسأله
همانگونه که اشاره شد عدد آرام سوزي مهمترين شاخصهي کيفي بنزين موتور ميباشد. عدد آرام سوزي بيشتر نمايش دهندهي بنزين مرغوبتر ميباشد که نشان ميدهد بنزين در مقابل ضربه مقاومتر بوده و موتور راحتتر کار ميکند. اهميت عدد آرام سوزي به ويژه در دهههاي اخير و با بالاتر رفتن ضريب تراکم2 موتور خودروها بيشتر شده است. [3]. عدد آرام سوزي بنزين مانند اکثر ديگر مشخصات آن از روابط غير خطي تبعيت نمينمايدکه اين غير خطي بودن به درصدهاي حجمي مخلوط تشکيل دهندهي بنزين بستگي دارد. بنابراين جهت مدلسازي آن بايستي از روشهاي پيچيدهتري نسبت به روشهاي خطي استفاده کرد. بطورکلي و در روشهاي آزمايشگاهي، غالب شرکتهاي توليد کنندهي بنزين موتور، عدد آرام سوزي آنرا با استفاده از دستگاه CFR3 که يک موتور تک سيلند داراي شمارشگر ضربه4 ميباشد، اندازهگيري مينمايند.انجام اين آزمايش صرفنظر از طول مدت زياد آزمايش، بعلت استفاده از مواد خالص (نرمال هپتان،ايزو اکتان و تولوئن) داراي هزينهي نسبي زياد و همراه با ايجاد آلودگي صوتي و شيميايي است. از طرفي بهعلت هزينهي زياد خريد دستگاه موتور CFR غالب آزمايشگاههاي متوسط و کوچک امکان تهيهي آنرا ندارند که در نتيجه امکان اندازهگيري عدد آرام سوزي بنزين را ندارند.
يکي ديگر از آزمايشهاي مهم انجام يافته روي بنزين موتور، آزمايش تقطير5 ميباشد که شامل اطلاعات مهمي در خصوص بازهي جوش ترکيبات تشکيل دهندهي بنزين موتور ميباشد. انجام اين آزمايش بعلت سهلالوصول بودن آن در اکثر آزمايشگاههاي نفت مرسوم ميباشد. هدف از انجام اين تحقيق بررسي امکان پيشبيني عدد آرام سوزي بنزين موتور با استفاده از دادههاي تقطير همان نمونه بنزين به روش شبکهي عصبي مصنوعي ميباشد.
ضرورت تحقيق
بحرانهاي ناشي از مصرف روزافزون انرژي در کشور ما تبديل به يک مشکل در مديريت کلان کشور شده است که علاوه بر آثار سوء زيست محيطي و بهداشتي باعث آسيب جبران ناپذير به اقتصاد ملي نيز شده است. و وزارت نفت بهعنوان بزرگترين تأمين کنندهي سوخت مايع در کشور ناگزير از وارد کردن ميزان مورد نياز افزون بر توليد داخل از خارج ميباشد[4]. آنچه قابل ذکر است عليرغم سياستهاي انقباضي دولت جهت خرج از بحران، مصرف فراورده هاي نفتي ازجمله بنزين روندي صعودي داشته و اين به معني رو به رشد بودن روند ايجاد آلودگيهاي ناشي از مصرف اينسوخت فسيلي است. بنابراين لازم است تا علاوه بر مصرف بهينهي بنزين، با ارتقاء استانداردهاي فعلي توليد بنزين بهEuro4 6و Euro5آلودگي حاصل از مصرف آن به سطوحي پايينتر تقليل يابد. با توجه به موارد ذکر شده ضرورت تبيين و تعيين روشهاي جديدتري براي توليد فرآوردههاي باکيفيت و تواماً نياز به ايجاد روشهاي جديد جهت آزمايش مشخصههاي کيفي آن بيش از پيش احساس ميشود.
در اين راستا تلاش شده است با داشتن دادههاي سريعالحصول و سهلالوصول به دست آمده از آزمايش تقطير بنزين، عدد آرام سوزي آنرا که علاوه بر عدم امکان خريد دستگاه موتورCFR براي اکثر آزمايشگاهها، آزمايشي طولاني مدت، پرهزينه و آلاينده ميباشد را با دقتي قابل قبول پيش بيني کرده و بهدست آوريم.
اهداف تحقيق
ويژگيهاي فيزيکياي که در تقطير بنزين موتور بايتس مورد اندازهگيري واقع شوند عبارتند از: IBP7، ميزان برگشتي در 10%،50،90 و FBP8 که طبق استاندارد تعريف شده هر کدام بايد از حدود معيني تجاوز ننمايد[5].هدف ما از اين تحقيق پيشبيني کردن عدد آرام سوزي بنزين موتور با استفاده از داده هاي فوق به روش شبکهي عصبي مصنوعي ميباشد.

نوآوري تحقيق
همانگونه که قبلاً نيز مطرح شد، عدد آرامسوزي بنزين موتور يکي از مهمترين مشخصههاي کيفي آن ميباشد که جهت اندازهگيري آن بايستي از موتورCFR که يک دستگاه بسيار گران قيمت بوده و انجام آزمايش با آن مستلزم صرف وقت و هزينهي زياد توأم با توليد آلودگي صوتي و شيميايي ميباشد. نوآوري موجود در رسالهي حاضر پيش بيني کردن عددآرام سوزي بنزين موتور با استفاده از دادههاي تقطير به روش شبکهي عصبي ميباشد.
ساختار پاياننامه
مطالبي که در فصلهاي آينده مورد بررسي قرار خواهند گرفت شامل مطالبي در رابطه با آشنايي با فراورده بنزين موتور و واحدهاي توليد کنندهي آن در فصل دوم ميباشد. در فصل سوم مطالبي جهت آشنايي با شبکههاي عصبي مصنوعي، ويژگيها و کاربردهاي آن بيان ميگردد. در فصل چهارم نحوهي گردآوريو آناليز آماري دادهها جهت استفاده در مدلسازيها ارائه ميگردد و نيز بررسي ساختارهاي مختلف شبکه، انتخاب شبکه بهينه و آزمايش آن توضيح داده ميشود. در ادامه و در فصل پنجم در خصوص نتايج حاصله بحث شده و پيشنهاداتي جهت ادامهي کار ارائه خواهد شد.
شکل (1-1) ساختار پاياننامه

خلاصه فصل
در ابتداي اين فصل براي معرفي کلي اين تحقيق، مقدمهاي ارائه شد و سپس به بيان کامل اهميت موضوع پرداختيم. در ادامه و ضرورت انجام اين تحقيق و همچنين نوآوري آن بيان گرديد. مراحل انجام تحقيق نيز بيان گرديد.

مباني نظري و پيشينهي تحقيق

2-1. مقدمه
فراوردههاي نفتي پيش از آنکه به بازار مصرف عرضه شوند مورد بررسي و کنترل قرار ميگيرند. و چون تجزيه ترکيبات جهت شناسايي اجزاي آن بسيار مشکل ميباشد لذت عمل کنترل فقط با استفاده از خواص فيزيکي و يا شيميايي ترکيبات نفتي انجام ميگيرد.
امروزه معمولاً در قسمت انتهايي، يعني در محل خروج مواد از دستگاهها، بهطور متوالي برخي از خواص را بوسيلهي دستگاههاي اندازه گيري خودکار ميسنجندو براي اينکه بطور منظم بتوان يک برش تهيه نمود، نبايد شرايط عمل را تغيير داد تا درجه حرارت، فشار و ساير متغيرهاي عملياتي همواره ثابت بماند. پس نتيجه گرفته ميشود که پيش از کاربرد مادهي نفتي که به هر دليل بايد شرايط فيزيکي آنها با اعداد استاندارد که از پيش تعيين و بررسي شده اند همخواني داشته باشد. در غير اينصورت تجديد عمل پالايش و يا تصفيه و يا هرگونه تغييري که لازم باشد بايد انجام گيرد[4].
2-2. خواص نفت خام9
نفت خام مايع غليظ و قابل اشتعال به رنگ قهوهاي سير يا سبز تيره است که در لايههاي بالايي بخشهايي از پوسته کره زمين يافت ميشود. نفت خام شامل آميزهي پيچيدهاي از هيدروکربنهاي گوناگون است. غالب اين هيدروکربنها از زنجيرهي آلکانها هسنتد ولي ممکن است از ديد ظاهر، ترکيب يا خلوص تفاوتهاي زيادي داشته باشند[10].
2-3. پالايش نفت
مجموعه عملياتي را که توسط آنها بسياري از مواد گوناگون از جمله گازمايع، بنزين، نفت سفيد، حلالها، نفتگاز، نفتکوره، گريس، قير و غيره از نفتخام بهدست ميآيد پالايش نفتخام ناميده ميشود. عمليات اساسي پالايش نفت را ميتوان به سه دسته کلي تقسيم کرد:
جدا کردن مواد با استفاده از روش تقطير جزء به جزء
تبديل اجزاء نامرغوب و کممصرف به اجزاء مرغوب
تصفيهي فراوردههاي نفتي (حذف ناخالصيها و تصفيه با حلال)
بيش از يک قرن از مصرف فراوردههاي نفتي بهصورت غير از سوخت ميگذرد که به مرور زمان و با پيشرفت علم و فنآوري، انسان تعداد روزافزوني از هيدروکربنها را بطور خالص از ساير فراوردههاي نفتي جدا کرده و به مصرف توليد ساير مواد شيميايي و صنعتي رسانده است[4].
2-4. ويژگيهاي فيزيکي و آزمايش کنترل کيفيت فراورده ها
آزمايشهايانجاميافتهبررويفرآوردههاينفتيبهمنظوردوهدفكليانجامميشود:
1-تشخيصدرستيكارواحدهايعملياتيبهطورسريع
2-اطمينانازهمخوانيماهيتفرآوردههاينهاييبااستانداردهايمربوط
پيشازاينكهويژگيشيمياييوآزمايشهايانجامشدهرويفرآوردههارابررسيكنيملازماستبهطورمختصرلزومرعايتويژگيهايفيزيكيموادنفتيرابررسيوعلترعايتبرخيازآنهارابيانكنيم.
درآزمايشهايفرآوردههاينفتيسهاصلدرنظرگرفتهميشود.
اينسهاصلعبارتنداز:
الف) رعايت کمينه يا مينيمم
دربرخيازفرآوردههارعايتحداقليكويژگيمهماست،مثلاًدرنفتسفيديكيازآزمايشهاييكه انجامميشود، سنجشنقطهاشتعالاست.اينمشخصهبايدحداقل43 درجه سانتيگراد باشد، چرا که اگر نقطه اشتعال كمتر ازاينمقدارباشد،احتمالخطرآتشسوزيمادهنفتيزيادوازطرفينشاندهندهعدمكاركرددرستدستگاه در فرايند مربوطميباشد.
ب) رعايت بيشينه يا ماکسيمم
دربرخيازفرآوردههارعايتبيشينهمقداريكويژگيمهماستونبايدازحداستانداردبيشترشود. مثلاًبازهمدرنفتسفيد، نقطهجوشپايانيآنمعمولاًبايستي حداکثر275 درجه سانتيگراد باشد،حالاگرازاينحدبيشترشودنشاندهندهايناستكهحينتصفيهنفتگاز ،واردنفتسفيدشدهوباعثبالابردننقطهيدود10 نفتسفيدميگردد.
ج) رعايت حداکثر و حداقل
دربرخيازفرآوردههارعايتهردواصلمهمبودهودرصورتعدمتوجهايجاداشكالخواهدشد .
مثلاًدرجهي آرامسوزيدربنزينموتوردرصورتيكهرعايتحداقلنشودايجادضربهوبدكاركردنموتورودر نتيجهپايينآمدنكاراييموتورخواهدشد. همچنينازآنجاييكهبالابردندرجهاکتانبااستفادهازمواد شيمياييمانند MTBE11انجامميشود ( حداکثر مقدار مجاز استفاده از آن 15% حجمي است)،پسعدمرعايتحداكثرنشاندهندهمصرفزيادمادهبودهواينامرباعثآلودگيهواواشكالدرسامانهسوخترساني خودروهاميشود.پسنتيجهگرفتهميشودكهدرآزمايشهر فرآوردهنفتياصولاستانداردبايدكاملاًرعايتشودتابتوانهمازدستگاهحداكثراستفادهرابردوهم فرآوردههايمناسبتهيهكردوهمچنينازمصرفبيرويهموادشيمياييجلوگيري نمود[8].
2-5. فرآورده هاي بدست آمده از نفت خام
دريكپالايشگاهكهمجموعهايازواحدهايتقطير،تبديلوسايرواحدهااست، اغلبسهنوعفرآورده توليدميگردد:
الف) فرآوردههاينيمهنهايي12
اينفرآوردهها،مواديهستندكهبايددوبارهعملياتيرويآنهاانجامگيردوبهطورمستقيمقابلاستفاده وياعرضهبهبازارنيستند.مانندبنزينسنگينوبنزينسبك
ب)فرآوردههاينهايي13
فرآوردههاييهستندكهبهطورمستقيمقابلعرضهبهبازارهستند.مانندنفتسفيد،نفتگاز ونفتكوره.
ج)فرآوردههايحدواسط14
اينفرآوردهها،مواديهستندكهبهعنوانمواداوليهدرصنعتپتروشيميبهكارميروند [10]:
فرآوردههايمهميكهازپالايشنفتخامدرپالايشگاهتبريزبهدستميآيندعبارتنداز:
1- گازمايع
2-بنزينموتور
3-نفتسفيد
4- نفت گاز(گازوئيل)
5-نفتكوره
6- قير
شکل (2-1): تفکيک برشهاي مختلف نفتي در برج تقطير در اتمسفر

2-5-1. گاز مايع(L.P.G)15
عملياتپالايشيكهرويموادنفتيانجامميگيردباعثميشودطيمراحلگوناگونپالايش،گازهاي سبكيازقبيلمتان،اتان،اتيلن،پروپان،پروپين،بوتان،بوتينو… و گازهاييمانند H2S حاصلشود.آنچه كهقابلمايعشدناستمانندپروپانوبوتانبهصورتگازمايعدرآمدهوباقيماندهدرحينعملياتبه مصرفميرسد.گازمايعمخلوطيازگازهايپروپانوبوتانومقداريناچيزيپروپيلنوبوتيلناستكه طيفرآيندسادهايازسايرگازهاجداشدهودرمخازنتحتفشاربهطورجداگانهذخيرهسازي ميشوندوپسازاينپروپانوبوتانباتوجهبهفصولمختلفسالبهنسبتهايمتفاوتباهممخلوط شدهوجهتاستشمام در صورت نشتي و جلوگيريازبروزحوادثانفجاروآتشسوزيمادهبدبوياتيلمركاپتانبهآنافزوده ميشود. معمولاًميزانپروپان درزمستان50درصدودرتابستان30درصدحجميمخلوطراتشكيل ميدهد[7-8].
2-5-2. بنزينموتور16
مشخصات و ترکيب شيميايي بنزين موتوردر ادامه بهصورت کلي توضيح داده خواهد شد.
2-5-3. نفتسفيد17
يكيديگرازفرآوردههايبهدستآمدهازپالايشنفتخام،نفتسفيديانفتچراغميباشدكهبيشترمصارفروشنايي،سوختچراغهاونيزسوختتوربينهاونيزسايرمصارفرادارد.
تركيباتاينفرآوردهازهيدروكربنهاييكهنقطهجوشاوليهونهاييآنهابين150تا300درجه سانتيگراداستتشكيل يافتهوبيشترشاملهيدروكربنهايپارافيني،نفتنيوآروماتيكميباشد. هيدروكربنهايپارافينيموجوددرنفتسفيددارايتعداد كربن10تا15هستندكهيابهصورتپارافينهاينرمالبودهويابهصورتايزومرهايشاخهدارهستند.هيدروكربنهاينفتنيموجوددرنفتسفيدبيشترازسيكلوپارافينهاماننددكالين، تترالين و هيدروكربنهايآروماتيكموجوددرنفتسفيد،بيشترازهيدروكربنهاييكحلقهايآروماتيكمانند آلكيلبنزنوياچندحلقهايمانندنفتالينتشكيليافتهاست[7-8].
2-5-4. نفتگاز
يکي ديگر از مهمترين و پرکاربردترين فراوردههاي توليد شده در پالايشگاههاي نفت، نفتگاز ميباشد. که بهطور وسيعي بهعنوان سوخت در موتورهاي ديزلي بهکار ميرود.نفتگاز حاوي هيدروکربنهاي C14-C20و حتي تا C25ميباشد که عمدتاً از سه گروه پارافينيک، نفتنيک و آروماتيک تشکيل شده است. بديهي است که نسبت اجزاء مختلف هر يک از سه گروه سبب ميشود که نفتگاز مورد نظر، خواص فيزيکي و شيميايي متفاوتي نسبت به يکديگر داشته باشند.بطور معمول نفتگاز با کيفيتهاي مختلف در واحدهاي تقطير اتمسفريک18، تقطير در خلاء19و آيزوماکس20 توليد ميشود. نفتگاز و نفتسفيد واحد آيزوماکس بسيار مرغوب بوده و بعد از اختلاط با نفتگاز و نفتسفيد توليد شده در واحد تقطير روانهي بازار ميشود[10].
2-5-5.نفتكوره21
يكيديگرازفرآوردههاينفتخام،نفتكورهياسوختكورهاستكهازسوختهايعمدهكشتيها وواحدهايصنعتيبزرگوكوچكمانندنيروگاههايبرقميباشد.تركيباتاينفرآوردهبيشتراز هيدروكربنهايسنگينكهدارايتركيباتگوگرددار،اكسيژندار،نيتروژندارواملاحفلزاتهستندتشكيل يافتهاست.اينسوختبهعلتداشتنموادسنگينبهآسانيقابلسوختننيستوميبايدبااستفادهاز مشعلهايمناسبوبخارآبوهوايفشردهآنرابهصورتذراتريزدرآوردكهدراينحالتميتوان بهخوبيازآنبهعنوانسوختاستفادهكرد.اينفرآوردهازبازماندهتقطيرنفتخامدربرجهايتقطيردر فشارجووخلأويافرآوردههايبهدستآمدهازدستگاهكاهشگرانرويوشكستنكاتاليستي بهدست ميآيد.
ويژگيهاينفتكورهباتوجهبهشرايطمحيطكارونيازبازارمصرف،تعيينشدهودارايمشخصاتي متفاوتاست،بنابراينآنرابهسهدستهتقسيمكردهاند:
الف) نفتكورهيسبك:
نفتكورهيسبكدارايگرانرويپائينبودهوبرايتهيهآناز فرآوردههايسبكيمانندنفتسفيد،نفتاونفتگاز استفادهميشود.
ب)نفتكورهيمعمولي:
ايننفتكورهدارايگرانرويبيشترازقبليبودهوبرايدستگاههاييكهدارايسيستمگرمكنندههستند مناسببودهوبيشتردرمراكزحرارتيونيروگاههابهكارميرود.
ج)نفتكورهيسنگين:
ايننفتكورهنسبتبهدوحالتپيش،دارايگرانرويبيشتريبودهودردستگاههاييكههمداراي سيستمگرمكنندهوهممشعلهايمناسبميباشدمانندنيروگاههايواحدهايصنايعسنگينبهكار ميرود [4].
2-5-6. قير22
قيريكيديگرازفرآوردههايي استكهازفرآورشنفتخامدرپالايشگاهها بهدستميآيد.قيراز تهماندهبرجتقطيردرخلأ بهدستميآيد.هيدروكربنهايتشكيلدهندهياينفرآوردهشامل هيدروكربنهايپيچيدهاياستكهدارايوزنمولكوليبالاييهستندومقاديركميتريبات گوگرددار، اكسيژندارونيتروژنداردارند.كيفيتقيربهدستآمدهازنفتخامهايمختلفمتفاوتاست.
قيربهخاطرويژگيهاييمانندچسبندگي،خاصيتپلاستيكيوضدرطوبتيكهدارد،دارايكاربردهاي گوناگونيبودهكهازجملهميتواندرراهسازيازآناستفادهكرد.ويژگيبرگشتپذيري موجبميشودتاقيربتواندتحملفشاروتغييراتدرجهحرارت (گرما و سرما)رادرفصولمختلفسال داشتهباشدواينيكيازمواردمهمدركاربردقيردرامورراهسازيوجادهسازياست[6-7].
بهطوركليهرچههيدروكربنهايپارافينيتشكيلدهندهقيربيشترباشدتغييرخواصآنباتغييراتدما كمتروهرچههيدروكربنهايآروماتيكيقيربيشترباشدتغييرخواصبيشترخواهدشد.درحالتيكه هيدروكربنهايتشكيلدهندهقيرنفتنيباشندتغييراتخواصنسبتبهدمامابيندوحالتيادشده خواهدبود.
مهمترينآزمايشيكهنشاندهندهيكيفيتقيروردهبنديآنميشودگرانرويآناست.
قيرهابهطوركليبهسهگروهزيردستهبنديميشوند:
قير نرم23
قير مايع24
قير جامد25
2-6. ترکيب شيميايي بنزين موتور
بنزين موتور مايعي مشتق شده از نفت که عمدتاً شامل هيدروکربنها بوده و همچنين حاوي مقاديري بنزن مي باشدو بهعنوان سوخت در موتورهاي احتراق داخلي مورد استفاده قرار ميگيرد. در غالب موارد جهت اصلاح مشخصات کيفيتي آن از مواد بالا برنده آرامسوزي مانندمتيل ترشيو بوتيل اتر(MTBE26) استفاده ميشود. هيدروکربن ها شامل نفتنها ، پارافينها ، آروماتيکها و الفينها ميباشند که از اين ميان نفتنها ، آروماتيکها و الفينها درجه آرام سوزي را افزايش و پارافينها برعکس در جهت کاهش آرامسوزي عمل مينمايند[9].
2-6-1. تجزيه شيميايي محصول
بنزين در پالايشگاههاي نفت توليد ميشود. مادهاي که در تقطير از نفتخام جدا ميشود، بنزين برش مستقيم27 ناميده ميشود که ويژگيهاي مورد نياز براي موتورهاي امروزي را ندارد اما بخشي عمده از مخلوط را تشکيل خواهد داد. تودهي بنزين شامل هيدروکربنهاي داراي 5 تا 7 اتم کربن در هر مولکول ميباشد[10].
فراوردههاي مختلف پالايشگاه با هم آميخته شده و بنزين با خواص مختلف ايجاد ميگردد. بعضي از جريانهاي مهم تشکيل دهنده بنزين عبارتند از:
ريفرميت28 که توسط واحد ريفرمينگ کاتاليستي29 با درجه آرام سوزي بالا و مقادير بالاي آروماتيک و الفين پايين توليد ميگردد.
بنزيني که توسط کاتاليزور شکسته شده، نفتاي شکسته شده نيز ناميده ميشود و توسط واحد کراکينگ کاتاليستي توليد ميگردد. اين ماده از فرايند تجزيه کاتاليزوري با درجه آرام سوزي متوسط و محتواي آلکنها و الفينهاي بالا و مقادير متوسط آروماتيک تهيه ميشود.
هيدروکرکيت30 ( سنگين، متوسط و سبک) توسط واحد هيدروکراکر31 با درجه آرام سوزي متوسط تا پايين و سطح ماده آروماتيک متوسط تهيه ميشود.
بنزين برش مستقيم (که داراي نامهاي زيادي از جمله بنزين خام است) مستقيماً از نفت خام و با درجه آرام سوزي پايين، مقادير آروماتيک پايين( به نفت خام بستگي دارد)، مقداري نفتن و بدون الفين توليد ميگردد.
آلکيلات32 توليد شده در واحد آلکيلاسيون33 داراي درجه آرامسوزي بالا و پارافينهاي خالص است. عموماً داراي زنجيرهاي شاخهدار ميباشد.
ايزومريت34 (با نامهاي مختلف) که توسط ايزومراسيون35پنتنها و هگزنهاي نفتاي سبک برش مستقيم جهت دستيابي به درجهي آرامسوزي بالا توليد ميگردد[9].
نسبتهاي دقيق اين مواد به عوامل زير بستگي دارد[4]:
پالايشگاه نفت که سازنده بنزين است. چون پالايشگاههاي مختلف شرايط عملياتي مشابه و يکساني را ندارند.
نفتخام خوراک مورد استفاده براي پالايشگاه.
امروزه بسياري از کشورها در مورد ترکيبات آروماتيک بنزين بهطور عام و بنزن بهطور خاص، و مقادير الفينها محدوديتهايي را اعمال ميکنند. افزايش تقاضا براي اجزاي تشکيل دهندهي پارافينهاي خالص با درجه آرامسوزي بالا، از قبيل آلکيلاتها،در حال افزايش است. همچنين پالايشگاهها مجبور به افزودن واحدهاي عملياتي جهت کاهش محتواي بنزن ميباشند[10].
در شکل (2-1) ساختار تعدادي از هيدروکربنها نمايش داده شده است.
شکل 2-1 ساختار و نام برخي از هيدروکربنها
2-7. واحدهاي توليد کنندهي بنزين
تعدادي از واحدهاي توليد کننده بنزين عبارتند از: ريفرمينگ، کراکينگ کاتاليزوري، هيدروکراکينگ، آلکيلاسيون و ايزومريزاسيون. از آنجا اين تحقيق بر روي بنزين موتور توليد شده درپالايشگاه تبريز صورت گرفته است، فقط واحدهاي ريفرمينگ و هيدروکراکينگ موجود در پالايشگاه بهطور مختصر شرح داده ميشوند.
2-7-1.ريفرمينگ
ريفرمينگ کاتاليزوري يکي از واحدهاي اساسي هر پالايشگاه است که هدف آن افزايش درجه آرامسوزي بنزين ميباشد.
خوراک واحد ريفرمينگ، بنزين سنگين و نفتاست. فاصلهي جوش اين خوراک در محدودهي 80-210°C قرار داردکه با توجه به شرايط هر پالايشگاه ميتوانداندکي تغيير نمايد. ريفرمينگ برشهاي سبک ( که پايينتر از 80°C ميجوشند) به علت تمايلشان به تجزيه و ايجاد بوتان و گازهاي سبکتر مقرون به صرفه نيست. همچنين هيدروکربنهايي که بالاتر از 210°C ميجوشند، بعلت شکسته شدن پي در پي و توليد زياد کربن، براي ريفرمينگ مناسب نيستند. اساس کار اين واحد تغيير آرايش يا ساختار مولکولهاي هيدروکربن نفتا ميباشد که به ترکيبات حلقوي اشباع نشده تبديل ميگردد. فرايند شامل جدا کردن اتمهاي هيدروژن ميباشد که به دنبال آن مقدار زيادي گاز هيدروژن توليد ميگردد.مجموعه واكنشهاي كاتاليستي صورت گرفته در Cat Reformingكه ما آن را تبديل كاتاليستي مي ناميم به بيان ساده شامل فرآيندهائي است به منظور افزايش درصد تركيبات آروماتيك در بنزين. معروفترين كاتاليست پالايشگاهي مورد استفاده در اين فرآيند كاتاليستي از جنس فلز پلاتين بر پايه آلومينا است.فراورده اصلي ريفرمينگ، بنزيني با درجه آرامسوزي بالاست كه اصطلاحاًReformateناميده مي شود، با ساير بنزينهاي پالايشگاهي مخلوط ميشود[9-10].
2-7-2. هيدروکراکينگ
هيدروکراکينگ برشهاي نفتي همواره مورد توجه بوده است. در سالهاي اخير بهعلت تغيير ساختار پالايشگاهها، افزايش تقاضا براي فراوردههاي سبک مانند بنزين، توليد هيدروژن فراوان و ارزان از واحد ريفرمينگ و بهبود کاتاليزورها، فرايند هيدروکراکينگ بهسرعت افزايش يافته است. همانند کراکينگ کاتاليزوري، هيدروکراکينگ نيز برش هاي هيدروکربني سنگين و ارزان را به برشهايسبکتر و با ارزشتر ميکند.
ويژگي اصلي هيدروکراکينگ عملکرد در فشار بالاي هيدروژن ميباشد. همچنين هيدروکراکينگ روشي است بسيار انعطافپذير که امکان استفاده از خوراکهاي مختلف را ميدهد. البته خوراک معمول هيدروکراکينگ، نفتگاز سنگين است. در پالايشگاههاي کشورمان، هدف اصلي هيدروکراکينگ توليد مواد ميانتقطير (نفت سفيد و نفتگاز) از نفتگاز سنگين خلأ ميباشد. همزمان با فراوردههايمورد نظر، گاز مايع، بنزين سبک و سنگين نيز توليد ميشود[10].
2-8- مشخصات بنزين
بررسي مشخصات بنزينها معمولاً با توجه به کاربردشان در موتور مطرح است. در اين قسمت برخي از مهمترين اين مشخصات ارائه ميشوند.
2-8-1. چگالي
چگالي معمولاً به وسيله هيدرومتر در 15°C اندازهگيري شده و بر حسب Kg/l بيان ميشود. تغييرات چگالي با دما برطبق رابطه زير ميباشد:
(2-1) ?t=?15-k(T-15) 2
که ?tو?15به ترتيب چگالي در دماي T°C و 15°C مي باشند.
K ضريبي است که در مورد بنزينها حدود00085/0 ميباشد.
معمولاً مصرف کنندگان بنزين سنگين را ترجيح ميدهند چون باعث کاهش مصرف سوخت ميشود.
2-8-2. تقطير
منحني تقطير ASTM معرف ترکيب بنزين است و بهطور مثال اطلاعاتي در باره سهولت راه اندازي موتور در سرما در اختيار قرار ميدهد. اگر دماي 10% تقطير بين 50-60°C باشد، مقدار حداقلي از برشهاي سبک در بنزين وجود دارد که تبخيرشان براي راهاندازي موتور در سرما کفايت ميکند. اگر مقدار50% برگشتي در حدود90-110°C باشد فراريت قسمت مياني بنزين مناسب است و تبخير سوخت براي شتاب گيري و رانندگي پايدار مناسب است. اين اجزاء داراي ارزش حرارتي بالاي بوده و لذا در مصرف سوخت مؤثر ميباشند. اگر مقدار برگشتي در 90% در حدود160-180°C باشد امکان به کارگيري حداکثر قدرت موتور فراهم ميشود و درنهايت نقطهي جوش سنگينترين هيدروکربنها نبايد از 200-210°C فراتر رود، چون برخلاف ارزش بالاي حرارتي، توليد رسوب در اثر احتراق ناقص براي مصرف کننده مطلوب نميباشد. و همچنين عوارضي از قبيل رقيق کردن روغن کارتر را رقم ميزند. اين اشکالات بلافاصله پس از روشن کردن موتور بهوجود ميآيد[4].
2-8-3. درجه آرام سوزي
قبل از بررسي مفهوم درجه آرامسوزي، نگاهي گذرا به وضعيت احتراق در موتور مينماييم.
وضعيت احتراق سوخت در موتور:
در حالت عادي، احتراق مخلوط هوا-بنزين با جرقه شمع شروع مي شود و شعله به صورت امواج هم مركز با سرعت زياد در داخل سيلندر منتشر مي شود.
هرگاه پيشروي شعله در تمام حجم سيلندر به همين ترتيب ادامه يابد احتراق به آرامي صورت گرفته و با افزايش يكنواخت فشار، پيستون به سمت جلو رانده ميشود. اين روند شامل چهار مرحله مکش36، تراکم37، انفجار38 و تخليه39 ميباشد که در شکل(2-2)وضعيت احتراق در يک موتور چهار سيلندر به نمايش گذاشته شده است.
شکل (2-2) وضعيت احتراق در پيستون هاي يک موتور چهار سيلندر
با توجه به شرايط موتور و ماهيت شيميايي سوخت، گسترش و پيشروي جبهه شعله گازهاي سوخته نشده در سيلندر را متراكم مي كند و باعثبالا رفتن دماي آن مي شود، اين پديده باعث ايجاد احتراق هاي پيش از موعد مقرر همراه با حالت انفجاري در سيلندر شده كه از آن به كوبش يا تقه يادمي شود. علت آن هم احتراق خود به خودي سوخت تحت فشار تراكمي پيستون در سيلندر است. آثار مخرب اين پديده مكانيكي- حرارتي مي باشد.
سيستم خنككنندهي خودروها اغلب توانايي حذف گرماي ناشي از انفجار را ندارد لذا با گذشتن از حد معين دماي سيلندرها شرايط براي تشكيل پراكسيدها و احتمال اشتعال رسوبهاي كربني (زغالي شكل) در سر پيستون مهيا مي شود، اين شعله مانند جرقه شمع عمل مي كند و بدين ترتيب با از بين بردن لايه روانكار(Lubricant) باعث چسبيدن قطعات موتور مي شود. در شرايط تنظيم شده و تحت كنترل، كيفيت احتراق سوخت در موتور بستگي به تركيب سوخت دارد و معيار سنجش آن درجه آرام سوزي است[11].
بهعبارت ديگر، عددآرامسوزي عددياست که نمايانگرمقاومت بنزين در برابر پديدهي خود اشتعالي ميباشد. اين پديده زماني رخ ميدهد که مخلوط سوخت و هوا تحت تاثير تراکم دخل سيلندر، بدون حضور جرقهي شمع دچار خود اشتعالي بشود[32].

معيار درجهي آرامسوزي با سابقه بيش از 80 سال، براي مشخص کردن کيفيت احتراق سوخت موتورهاي درونسوز بهکار ميرود. اين معيار بر اساس مقايسه کيفيت احتراق سوخت مورد نظر با دو هيدروکربن خالص مبنا که داراي نقطه جوش نزديک بههم هستند عمل مينمايد:
نرمال هپتان هيدروکربن پارافيني با زنجير مستقيم هفتکربني که خاصيت انفجاريش زياد است و به طور قراردادي براي آن درجهي آرام سوزي صفر در نظر گرفته شده است.
ايزواکتان که در حقيقت 4،2،2 تري متيل پنتان است ( و به اشتباه ايزواکتان ناميده ميشود)، پارافين شاخه داري است که خاصيت غير انفجاري دارد و درجهي آرام سوزيش را 100 قرار داده اند.
براي اندازهگيري درجهي آرام سوزي يک سوخت، از موتور CFR استفاده ميشود. اين موتور تک سيلندر با نسبت تراکم متغير در سال 1930 توسط شرکت پژوهش سوخت40 ساخته شد. در اين موتور تنظيم نسبت هوا و سوخت با تغيير سطح سوخت امکانپذير ميگردد.
شکل(2-3) نمايي از موتور CFR
در اين موتور بالا رفتن ناگهاني فشار ناشي از انفجار، باعث پرش سوزني ميشود که بر روي يک غشاي انعطافپذير قرار دارد و به اين ترتيب مدار الکتريکي مربوطه بسته ميشود. در اين مدار يک آمپر سنج وجود دارد که شدت جريان عبوري و در نتيجه، کوبش را نمايش ميدهد. همچنين در اين موتور کيفيت احتراق سوخت مورد نظر و مخلوطهاي مختلفي از ايزواکتان و نرمال هپتان مورد آزمايش و مقايسه قرار ميگيرند.
درجه آرامسوزي گزارش شده هر بنزين را مي توان درصد حجمي ايزواكتان در مخلوط با نرمال هپتان دانست. درجه آرامسوزي معين مي كند كه بنزين را در سيلندر تا چه اندازه قبل از آنكه دچار احتراق خود به خودي شود مي توان متراكم كرد.درجه آرامسوزي را ميتوان به دو روش تعيين کرد: روش پژوهش41 و روش موتور42. در هر دو روش از موتور CFR استفاده ميگردد. تفاوت اصلي ميان دو روش مربوط به شرايط عمل آنهاست. بدين نحو که روش موتور ( با سرعت دوران 900rpm) نشاندهنده رفتار يک سوخت در رانندگي با سرعت زياد در جاده است در حاليکه روش پژوهش ( با سرعت دوران 600rpm ) معرف عملکرد سوخت در رانندگي شهري و با سرعت کم ميباشد. هنگام گزارش درجه آرام سوزي بايد روش بکار رفته را مشخص نمود.
درجه آرام سوزي موتور يک سوخت هميشه کمتر از درجهآرام سوزي پژوهش آن است. اختلاف اين دو، حساست سوخت43(S) ناميده ميشود که در واقع حساسيت سوخت را نسبت به تغيير شرايط به ويژه تغيير دما نشان ميدهد[10-12].
در جدول (2-1) عدد آرامسوزي برخي تركيبات آورده شده است.
جدول (2-1) مقايسه عدد اكتان برخي تركيبات[13]

2-9. بهبود درجه آرام سوزي
درجه آرامسوزي هيدروکربنها ارتباط نزديکي با ساختار شيميايي آنها دارد. در مورد نرمال پارافينها درجه آرامسوزي با افزايش طول زنجير کاهش مييابد و در مورد نرمال هپتان به صفر ميرسد.
درجه آرامسوزي پارافينها با شاخهدار شدن افزايش مييابد. در مورد پارافينها درجه آرامسوزي موتور معمولاً 2 تا 3 واحد کمتر از درجه آرامسوزي پژوهش است. درجهي آرامسوزي الفينها بيشتر از پارافينهاست و همانند پارافينها بستگي به طول زنجير و شاخهها دارد. درجه آرامسوزي موتور الفينها 10 تا 15 واحد کمتر از درجهي آرامسوزي پژوهش آنهاست.
درجه آرامسوزي نفتنها بيشتر از همولوگ زنجيريشان ميباشد و در مورد آروماتيکها معمولاً بيش از 100 است (115 تا 120). درجه آرام سوزي موتور آروماتيکها نيز حدود 10 واحد کمتر از درجهي آرام سوزي پژوهش آنهاست.
بدين ترتيب در توليد بنزين جهت گيري بايد به سوي جريانهاي غني از آروماتيک ( بنزين توليدي از واحد ريفرمينگ) و ايزو پارافين ( بنزينهاي حاصل از فرايند آلکيلاسيون) باشد. الفينهاي موجود در بنزينهاي کراکينگ نيز با توجه به برخي خصوصيات نامطلوب بايد با احتياط استفاده شوند. به غير از تنظيم مناسب هيدروکربنها( که ساختار اساسي بنزين را تشکيل ميدهند)، اضافه نمودن برخي مواد افزودني به بنزين نيز موجب بالا رفتن درجه آرامسوزي آنها ميشود که در ادامه مطرح خواهد شد[10].
2-10. مواد افزاينده درجه آرامسوزي
بنزين كه يك نوع مخلوط شيميايي ميباشد وقتي در موتورهاي احتراق داخلي با فشردگي فيزيكي بالا استفاده ميشود خيلي زود شعلهور يا منفجر ميشودكه موجب آسيب ديدن موتور ميشود.براي افزايش درجه آرامسوزي بنزين علاوه بر تركيبات موجود در نفتخام تقطير شده ميتوان از مواد ديگري نيز كمك گرفت كه بهطور مختصر به آنها اشاره ميگردد.
2-10-1. سرب
تحقيقات نشان داد كه افزايش مقدار كمي از تركيبات آلي-فلزي (آهن، قلع، يد و سلنيوم) به بنزين، موجب جلوگيري از تشكيل پراكسيدها شده و مانع حالت زود انفجاري بنزين ميشود. پس از آزمايشات متعدد مشخص شد كه آلكيلهاي سرب نظير تترا متيل سرب (TML) و تترا اتيل سرب (TEL) و نيز مخلوط اين دو ميتواند مانع احتراق خودبخود شده، با واسطه اكسيد سرب(PbO) مقاومت در برابر كوبش را افزايش دهند.
از ميان الكيلهاي سرب، تترااتيل سرب كه مايعي است سمي، نامحلول در آب به چگالي 66/1 و نقطه جوش 205°C ، بيشتر مورد توجه قار گرفت بهطوريكه به مدت طولاني درسراسر دنيا به عنوان ماده افزاينده درجه آرامسوزي بهكار ميرفت و در حال حاضر عليرغم محدوديتهاي زيست محيطي در برخي كشورهاي جهان سوم از اين ماده استفاده ميشود[9-12].
2-10-2. الكلها
مقارن با محدوديتهاي زيست محيطي براي استفاده از تركيبات سربدار،‌بررسيهايي جهت يافتن مادهي جايگزين انجام شد. يافتهها حاكي از آن بود كه برخي تركيبات آلي اكسيژندار نظير الكلها و اترها ( متانول، اتانول، پروپانولها، بوتانولها، متيل و اتيل اترها، متيل ترشيري بوتيل اتر، اتيل ترشيري بوتيل اتر، ترشيري آميل متيل اتر) با دارا بودن درجه آرامسوزي بالا ميتوانند در بهبود خاصيت آرامسوزي بنزينها مؤثر باشند. در اين مورد بيشتر از الكلهاي سبك نظير متانول و اتانول استفاده ميشود[9-12].
2-10-3. متيل ترشيري بوتيل اتر (MTBE )
متيل ترشيري بوتيل اتر هيدروكربن اكسيژنداري است كه به عنوان يك افزايندهيدرجهي آرامسوزي از دهه 80 ميلادي مورد توجه قرار گرفته است. اين ماده تركيبي آلي با فرمول شيميايي C5H12O، مايعي بيرنگ قابل اشتعال و با بويي شبيه به روغن سوخته است كه حلاليت نامحدودي در تمام حلالهاي آلي متداول و تمامي هيدروكربنها دارد. ارزش گرمايي متيل ترشيري بوتيل اتر بالا و نقطه انجماد آن در حدي مطلوب قرار دارد. ماده فوق در اثر افزايش متانول به ايزوبوتن در حضور كاتاليزور اسيدي توليد ميشود[9].
انحلالپذيري اين ماده در آب بسيار بالا و در حدود 540mg/lدر دماي 25°C گزارش شده است[12]. و در تمامي نسبتها ميتواند با بنزين مخلوط شود،‌بههمين دليل مسأله جدايي فازها پيش نميآيد. متيل ترشيري بوتيل اتر در مقابل اكسيداسيون بسيار پايدار بوده و مشخصات فيزيكي مناسب و درجه آرامسوزي بالا، آنرا به يك افزودني عالي بدل مينمايد. تنها اشكال آن گراني است(6 تا 7 برابر گرانتر از تترااتيل سرب براي رسيدن به درجه آرامسوزي مناسب)[10].
در سالهاي اخير و با توجه قوانين محدود كننده استفاده از متيل ترشيري بوتيل اتر بعلت حلاليت بالا در آب و مشکل بودن جداسازي آن از آب، سياستهاي توليد به سمت اعمال تغييرات در فرايندها جهت افزايش هرچه بيشتر درجه آرامسوزي معطوف گرديده است.
2-11.پيشينهي تحقيق
درجهي آرام سوزي بيان كننده خواص ضد ضربه اي و بعبارتي توانائي بنزين در مقابل ضربه هنگام سوختن در محفظه احتراق مي باشد. از آنجائيكه درجه آرام سوزي اختلاط بنزين از حالت غير خطي تبعيت مي نمايد روش هاي مختلف و پيچيده اي براي پيش بيني دقيق درجه آرام سوزي مورد نياز مي باشد.
2-11-1.مدل ايدهآل44 (مدل خطي)
در اين مدل درجه آرام سوزي اختلاط به صورت تركيبي از درصدهاي حجمي اجزاي تشكيل دهنده بنزين در مقادير درجه آرام سوزي مربوزه به دست مي آيد. رابطه مربوطه به صورت زير است:
?(ON)?_blend=?_(i=1)^n??u_i (ON)_i ? (3-2)
كه ?(ON)?_iدرجه آرام سوزي (موتور يا پژوهش) مخلوط، u_i درصد حجمي جزء i و ?(ON)?_iدرجه آرام سوزي (موتور يا پژوهش) جزء i مي باشد [7-16].
2-11-2. مدل اتيل آر تي
مدل اتيلآرتي يكي از روشهاي بسيار قديمي موجود در منابع است كه هلي45 در سال 1959 آن را بيان نمود. از اين روش بهعنوان شاخص براي تاييد روشهاي جديد استفاده ميشود. اين مدل هم غيرخطي بوده و هم غير خطي بودن اختلاط صريحاً به صورت تابعي از حساسيت، مقادير الفين وآروماتيك هر جزء بيان گرديده است.
?RON?_blend= ¯r+a_1 (¯rs-¯r ¯s)+a_2 (¯(O^2 )-¯O^2 )+ a_3 (¯(A^2 )-¯A^2 ) (4-2)
?MON?_blend= ¯m+a_4 (¯ms-¯m ¯s)+a_5 (¯(O^2 )-¯O^2 )+ a_6 [(¯(A^2 )-¯A^2)/100]^2 (5-2)
كه r، mو s به ترتيب بيان كننده مقادير RON و MON و حساسيت ميباشند. O و A نيز مقادير الفين و آروماتيك را به صورت درصد حجمي و a1, a2, … a6 براي تعيين RON و MONهستند كه براي تخمين اين پارامترها اطلاعات زير مورد نياز ميباشند:
RON و MONو مقادير الفين و آروماتيك هر برش خالص
RON و MON هر اختلاط.
يكي از مزاياي اين معادله توانايي گسترش آن ميباشد. بهعنوان مثال ميتوان تاثير عوامل ديگر نظير گوگرد را در درجه آرام سوزي اختلاط با اضافه كردن عبارتي مشابه عبارت غيرخطي مربوط به مقادير آروماتيك و الفين به رابطه، در نظر گرفت. انحراف استاندارد خطاي پيش بيني براي اختلاط بدون سرب، 82/0 و 79/0 درجه آرام سوزي براي RON و MON در حالت برون يابي و 92/0 و 61/0 درجه آرام سوزي براي RON و MON در حالت برون يابي مي باشد [6].
2-11-3. مدل اثر متقابل46
اين روش در ابتدا توسط موريس47 در سال 1975 بيان گرديد. در اين روش، غيرخطي بودن توسط جملهي اثرمتقابل بيان ميگردد. اين جمله درواقع تأثير يك عامل را بر روي عامل ديگر به نمايش ميگذارد و بهصورت تجربي بيان گرديده است. در اين روش غير خطي بودن درجهيآرام سوزي مخلوط بر روي اثر متقابل بين اجزاي شركت كننده در اختلاط توزيع شده است و درجهيآرام سوزي مخلوط با اضافه كردن جمله اثر متقابل به ميانگين حجمي درجهيآرام سوزي بيان مي گردد. فقط اثر متقابل بين دو جزء در نظر گرفته شده است و از اثر متقابل بين سه جزء و بيشتر صرفنظر شده است[7]و [11-9]. براي يك سيستم با تعداد n جزء، درجه آرام سوزي اختلاط (پ‍‍ژوهش يا موتور) بدين ترتيب مقايسه ميگردد.
?(ON)?_blend= ?_(i=1)^n??[u_i (ON)_i ]+?_(k=i+1)^n??(u_i u_k I_(i,k))??



قیمت: تومان


پاسخ دهید