Προσομοίωση εκπομπών αιθάλης κατά τη λειτουργία 2-Χ ναυτικού κινητήρα Diesel με ανάπτυξη μοντέλου μηδενικής διάστασης

Μετοχιανάκης, Γεώργιος; Metochianakis, Georgios

dc.contributor.author	Μετοχιανάκης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Metochianakis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2021-09-08T08:41:25Z
dc.date.available	2021-09-08T08:41:25Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53819
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21517
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αιθάλη	el
dc.subject	Μαύρος καπνός	el
dc.subject	Μοντέλο μηδενικής διάστασης	el
dc.subject	Εκκίνηση	el
dc.title	Προσομοίωση εκπομπών αιθάλης κατά τη λειτουργία 2-Χ ναυτικού κινητήρα Diesel με ανάπτυξη μοντέλου μηδενικής διάστασης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-08
heal.abstract	Σε παγκόσμιο επίπεδο, σχεδόν το 90% των εμπορευμάτων διακινείται με πλοία. Τα πλοία, για να επιτελέσουν τη λειτουργία αυτή, εξοπλίζονται με μεγάλους κινητήρες Diesel, οι οποίοι αποτελούν σημαντικό παράγοντα ρύπανσης. Οι κυριότεροι ρύποι από έναν ναυτικό Κινητήρα Diesel είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), τα οξείδια αζώτου (NOx) και θείου (SOx) και τα σωματίδια της αιθάλης (soot). Τα ολοένα και πιο αυστηρά κριτήρια εκπομπών, τα οποία τίθενται από τον Διεθνή Οργανισμό Ναυτιλίας (IMO), καθιστούν απαραίτητη την εξέλιξη μονάδων πρόωσης μειωμένης ρύπανσης. Η μοντελοποίηση και κατανόηση των κυρίων ρύπων αποτελεί επίκεντρο της έρευνας των μεγάλων κατασκευαστριών εταιρειών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, επικεντρωθήκαμε στα σωματίδια της αιθάλης, η αυξημένη παραγωγή των οποίων οδηγεί στην εμφάνιση μαύρου καπνού στη καμινάδα του πλοίου. Η εμφάνιση μαύρου καπνού είναι σύνηθες φαινόμενο ,όταν το πλοίο λειτουργεί σε χαμηλά φορτία-πιέσεις και χαμηλούς κατ’ επέκταση βαθμούς απόδοσης συστημάτων. Επίσης είναι σύνηθες, κατά τη μεταβατική λειτουργία, η οποία διακρίνεται από στιγμιαίες αστάθειες των συστημάτων υποστήριξης του κινητήρα. Δημιουργήσαμε μοντέλο μηδενικής διάστασης με βάση το μοντέλο του Hiroyasu, ικανό να προβλέπει την παραγωγή αιθάλης σε σταθερά φορτία και σε μεταβατική λειτουργία. Στο πλαίσιο της εργασίας, χρησιμοποιήθηκε μοντέλο του δίχρονου βραδύστροφου κινητήρα Diesel της κατασκευάστριας εταιρείας MAN, με κωδική ονομασία 6S50 ME-C8, το οποίο είχε ρυθμιστεί στον θερμοδυναμικό κώδικα MOTHER για Tier II, του Εργαστηρίου Ναυτικής Μηχανολογίας, χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα Shop tests. Επιπλέον, έγινε χρήση ενός μοντέλου γάστρας πλοίου και έλικα, προκειμένου να είναι δυνατή η προσομοίωση της μεταβατικής λειτουργίας του κινητήρα. Για την προσομοίωση της εκκίνησης του πλοίου κατά την αρχική επιτάχυνση, αξιοποιήθηκε αναπροσαρμοσμένο μοντέλο του κινητήρα στις ιδιαιτερότητες των πολύ χαμηλών φορτίων λειτουργίας και έγινε επέκταση του χάρτη στροβίλου και συμπιεστή σε χαμηλότερες στροφές από αυτές που παρέχει ο κατασκευαστής. Στα αποτελέσματα δίνονται τέσσερις καμπύλες αιθάλης για τα τέσσερα διαφορετικά σταθερά φορτία λειτουργίας που διέθεταν Shop Tests. Συγκεκριμένα, δίνονται οι καμπύλες αιθάλης ανά κύκλο λειτουργίας για τα 25%, 50%, 75% και 100% του SMCR του κινητήρα. Επιπλέον, δίνεται η τελική μάζα αιθάλης που περνά στην εξαγωγή για δύο διαφορετικές μεταβατικές λειτουργίες επιτάχυνσης του κινητήρα. Πρόκειται για την εκκίνηση του κινητήρα από 0 RPM μέχρι και τις 75 RPM που χαρακτηρίζουν το 25% SMCR και για την μετάβαση από το 25% στο 50% του SMCR. Το μοντέλο προβλέπει σωστά την πτώση στην οξειδωτική ικανότητα (αδιάστατη, ως προς τη μάζα καυσίμου, ποσότητα αιθάλης που περνά στην εξαγωγή) του περιβάλλοντος καθώς το φορτίο μειώνεται, εξαιτίας πτώσης της πίεσης. Όσον αφορά στις μεταβατικές καταστάσεις, φαίνεται καθαρά η χειροτέρευση του ρύπου με την αύξηση του λόγου ισοδυναμίας καυσίμου-αέρα. Η εκκίνηση αποτελεί τη δυσμενέστερη κατάσταση ως προς την εναπομένουσα ποσότητα αιθάλης στο θάλαμο. Τα χαρακτηριστικά που συνδυάζει, του υψηλού λόγου καυσίμου-αέρα και της χαμηλής πίεσης, συντελούν σε αυτό το αποτέλεσμα.	el
heal.advisorName	Κυρτάτος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Καϊκτσής, Λάμπρος	el
heal.committeeMemberName	Παπαλάμπρου, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	106 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false