عنوان :
شبيهسازي، آزمونهاي تجربي و ارائه يك مدل براي پيري زودهنگام پسپالايشگر سهكاره در خودروي بنزيني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 94ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
پسپالايشگر سهكاره , آلايندگي , موتور احتراق داخلي , خودروي بنزيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/07/21
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/07/22
چكيده فارسي :
امروزه خرابي زودهنگام پسپالايشگر سهكاره به يكي از چالشهاي مهم در صنعت خودروسازي و مسائل زيستمحيطي تبديل شده است. مطابق با تحقيقات اخير، عملكرد اين سامانه در برخي از خودروهاي داخلي، پس از پيمايش حدود 5 تا 10 هزار كيلومتر بهطور چشمگيري كاهش مييابد. هدف اين پژوهش، بررسي ساز و كارهاي احتمالي اين فرسودگي است. شواهد نشان ميدهد كه رشد ذرات فلزات گروه پلاتينيوم از طريق فرآيندهايي همچون رشد استوالد و حركت سطحي، عامل اصلي كاهش عملكرد پسپالايشگر است. اين فرآيندها با كاهش تعداد مكانهاي فعال سطحي، موجب افت عملكرد تبديلي سامانه ميشوند. در اين مطالعه، يك پسپالايشگر نو و يك نمونه مستهلكشده از طريق پيمايش خودرو تهيه شد. براي آمادهسازي نمونهها جهت بررسي با ميكروسكوپ الكتروني عبوري، هر دو پسپالايشگر به پودر تبديل و آسياب شدند و سپس بهمنظور بهبود كيفيت تصويربرداري، تحت فرآيند احيا قرار گرفتند. به كمك ميكروسكوپ الكتروني عبوري، ساختار نانويي هر دو نمونه بررسي و ميانگين قطر ذرات فلزات گروه پلاتينيوم تعيين شد. همچنين درصد وزني فلزات گرانبها در هر دو نمونه با استفاده از آزمون فلورسانس پرتو ايكس اندازهگيري گرديد و نتايج نشان داد كه مقدار اين فلزات در هر دو نمونه تقريباً يكسان است. بنابراين افزايش قطر ذرات فلزي را ميتوان عامل اصلي فرسودگي عملكرد دانست. سپس بهمنظور ارزيابي دقيق عملكرد سامانه كاهش آلايندههاي خروجي، يك آزمون خودرويي انجام شد كه در اين آزمون، مقادير واقعي آلايندگي گازهاي خروجي تهيه شد. در ادامه، فرآيندهاي سينتيكي مؤثر در رشد ذرات و فرسودگي سامانه شناسايي و با استفاده از نرمافزار جيتي-سوييت مدلسازي شد. صحت مدل با مقايسه دادههاي تجربي و نتايج شبيهسازي ارزيابي گرديد. در نهايت، روابط تجربي براي هر آلاينده بهطور مجزا تعريف شد كه در آن ميزان آلاينده در پسپالايشگر پيرشده، بر حسب ميزان همان آلاينده در پسپالايشگر نو و نسبت قطر پسپالايشگر فرسوده به نو بهدست ميآيد. شايان ذكر است كه فلزات مورد بررسي شامل پلاتين، پالاديوم و روديوم هستند.
چكيده انگليسي :
Premature failure of the three-way catalytic converter (TWC) has become a significant challenge in the automotive industry and environmental protection. According to recent studies, the performance of this system decreases significantly after approximately 5,000 to 10,000 kilometers of vehicle operation. This research aims to investigate the potential mechanisms behind this degradation. Evidence suggests that the growth of platinum group metal (PGM) particles, through processes such as Ostwald ripening and surface migration, plays a major role in the performance decline. These processes reduce the number of active surface sites, leading to decreased catalytic activity. In this study, a fresh TWC and a used TWC (obtained after vehicle operation) were prepared. Both converters were powdered and milled to be compatible with transmission electron microscopy (TEM). The powders were then subjected to a reduction process to enhance imaging quality. Using TEM, the nanostructure of the fresh and aged converters was examined, and the average particle size of the PGMs was measured in both samples. Furthermore, X-ray fluorescence (XRF) analysis was conducted to determine the weight percentage of precious metals in both fresh and aged samples, revealing that their content remained nearly constant. Therefore, the increase in particle size of the precious metals was identified as the primary reason for performance degradation. Subsequently, the kinetic processes contributing to particle growth and system degradation were identified and modeled using GT-SUITE software. The model was validated by comparing experimental data with simulation results. Finally, for each pollutant, a distinct correlation was developed to predict its emission level. The studied metals include platinum, palladium, and rhodium.
استاد راهنما :
ايمان چيت ساز , امين موسائي
استاد مشاور :
عليرضا نجفي چرمهيني
استاد داور :
محسن دوازده امامي , محمدرضا توكلي نژاد