موتورهاي هواي فشرده چگونه كار مي كنند - نسخه‌ی قابل چاپ +- انجمن های تخصصی فلش خور (http://www.flashkhor.com/forum) +-- انجمن: مسائل متفرقه (http://www.flashkhor.com/forum/forumdisplay.php?fid=18) +--- انجمن: ماشین ها و موتور های روز دنیا (http://www.flashkhor.com/forum/forumdisplay.php?fid=21) +--- موضوع: موتورهاي هواي فشرده چگونه كار مي كنند (/showthread.php?tid=1767)

موتورهاي هواي فشرده چگونه كار مي كنند - hossein. - 06-01-2012 مقدمه اي بر چگونگي كار كرد موتورهاي هواي فشرده آيا شما اين هفته در پمپ بنزين بوده ايد؟ با توجه به اينكه ما در جامعه ي متحركي زندگي مي كنيم ، به احتمال زياد جواب شما به اين سوال بله است و حتماً از روند رشد صعودي قيمت بنزين در سالهاي اخير مطلع شده ايد. مشاهده مي كنيم بنزين كه مهمترين منبع سوخت در تاريخچه ي خوروهاست ، گرانتر و دست نيافتي تر شده است (تحت تأثير عوامل محيطي). اين عوامل كارخانه هاي خودرو سازي را به سمت پيشرفت و تغيير نوع سوخت خودروها هدايت مي كند ، كه به دنبال آن ما از سال 2000 خودروهاي هيبرييدي (Hybrid Cars ) را در جاده ها مي بينيم و خودروهاييي كه با سلول سوختي (Fuel-Cell-Powered ) كار مي كنند نييز سه تا چهار سال آينده وارد جاده ها خواهند شد. انتظار مي رود كه موتور هواي فشرده ي e.Volution اين خودرو را به خودرويي ايده آل براي شهرهاي آلوده تبديل كند. با آن كه قيمت بنزين در ايالات متحده هنوز به بالاترين مقدار خود نرسيده است (هر گالن 2.66 دلار در سال 1980) اما قيمت اين محصول در دو سال اخير افزايش چشم گيري داشته است به طوري كه 30 درصد در سال 1999 و 20 درصد از دسامبر 1999 تا اكتبر 2000 افزايش قيمت داشته است (بر طبق گزارش دفتر آمار كار ايالات متحده). در اروپا هم قيمت بالا است ؛ بيشتر از 4 دلار در كشورهايي مثل انگلييس و هلند. اما قيمت تنها مشكل استفاده ي بنزين به عنوان منبع عمده سوخت ما نيست. بنزين به محيط زيست ما صدمه مي زند و از آنجايي كه منبع تجديد پذيري ندارد ، سرانجام به پايان خواهد رسيد. يك انتخاب ممكن خودروهايي است كه با هوا نيرو مي گيرند (Air-Powered Cars) . حداقل دو پروژه ي در حال پيشرفت وجود دارد كه آنها اين توانايي را به مدلهاي جديد خودروها مي دهند كه با هواي فشرده حركت كنند. در اين مقاله شما در مورد اين دو پروژه خواهيد خواند و اينكه چگونه سوخت گيري ما در آخر اين دهه تغيير خواهد كرد. موتورهاي هواي فشرده ي دو سيلندر در ظرف مدت دو سال آينده شما مي توانيد اولين خودر با موتور Air-Powered را در ميان شهرتان ببينيد. به احتمال زياد آن خوردرو e.Volution خواهد بود كه در بريگنولز فرانسه توسط شركت Zero Pollution Motors در حال ساخت است. علاقه به اين خودروها در سالهاي اخير افزايش پيدا كرده است به طوري كه دولت مكزيك اخيراً قرارداد خريد 40000 دستگاه e.Volution را براي جايگزيني با تاكسيهاي بنزيني و ديزلي شهر آلوده ي مكزيكو سيتي ، به امضا رسانده است. سازندگان e.Volution اين خودرو را به عنوان خودرويي بدون آلودگي يا با آلودگي كم به فروش مي رسانند اگرچه هنوز بحثهايي راجع به اينكه اثرات محيطي اين خودرو چه خواهد بود وجود دارد. سازندگان مدعي هستند كه چون ابن خودرو با هواي فشرده كار مي كند بنابراين دوست محيط زيست تلقي مي شود. منتقدان اين ايده معتقدند كه اين خودروها تنها آلودگي را از اگزوز خودروها به جاي ديگري منتقل مي كند، مثل موتورهاي الكتريكي . اين خودروها براي فشرده كردن هوا در مخزن ، نيازمند نيروي الكتريكي هستند و نيروي الكتريكي نيز نيازمند سوختهاي فسيلي است. e.volution با يك موتور دو سيلندر هوا ي فشرده كار مي كند كه داراي ايده اي منحصر به فرد است. اين موتور مي تواند هم با هواي فشرده كار كند و يا به عنوان يك موتور درون سوز عمل كند. هواي فشرده در مخزني كه از فيبر كربن يا شيشه ساخته شده ، تحت فشار (psi) 4351 ذخيره شده است. اين هواي فشرده توسط انژكتورهاي هوا به درون موتور تزريق شده و به اتاقكي كه محل انبساط هوا است جاري مي شود. هوا پيستونها را به پايين مي راند و پيستونها نيز ميلنگ را به حركت در مي آورند كه در نتيجه نيرو به وسيله ي نقليه منتقل مي شود. Zero Pollution Motorsهمچنين بر روي موتورهاي هيبريدي خود كه مي توانند با سوختهاي سنتي در تركيب با هوا عمل كنند ، كار مي كند. تغيير نوع انرژي توسط يك دستگاه الكترونيكي انجام مي شود. زماني كه خودرو در سرعتي زير Km/h 60 حركت مي كند اين موتور با هوا كار مي كند. در سرعتهاي بالاتر موتور با سوخت هايي از قبيل بنزين ، گازوييل يا گاز طبيعي كار مي كند. تانكرهاي سوخت در قسمت زيرين خودرو قرار گرفته اند كه مي توانند حدود 79 گالن (300 ليتر) هوا را نگهداري كنند كه اين هواي فشرده مي تواند e.Volution را براي طي مسافت 124 مايل (200 كيلومتر) با حد اكثر سرعتي معادل 60 مايل در ساعت (Km/h 96.5 ) تغذيه كند. وقتي كه مخزن شما در حال خالي شدن است ، كافيست كه شما در نزديكترين جايگاه پمپ هوا كنار بزنيد . استفاده از منبع الكتريكي خانگي براي دوباره پر كردن مخزن هاي هوا در حدود 4 ساعت وقت مي گيرد ، اگرچه با استفاده از پمپهاي فشار بالا مي توان اين زمان را به 3 دقيقه كاهش داد. موتور اين خودرو تنها نيازمند 8/0 ليتر روغن بوده كه راننده بايد در هر 31000 مايل (50000 كيلومتر) ان را تعويض كند. اين خودرو به يك جعبه دنده ي اتوماتيك مجهز خواهد شد، با محرك عقب (rwd) و سيستم فرمان دنده شانه اي (Rock and Pinion) .فاصله ي بين محور جلو و عقب 89/2 متر ، وزن حدود 700 كيلو گرم (543/1 پوند) ، طول حدود 81/3متر ، ارتفاع 74/1 متر و عرض 71/1 متر خواهد بود. نخستين نمايش عمومي e.Volution در نمايشگاه اتومبيل افريقاي جنوبي (Auto Africa Expo 2000) در سال 2000 بود. Zero Pollution وعده داد كه اين خودرو در سال 2002 در افريقاي جنوبي به فروش برسد اما درباره ي زمان در دسترس بودن اين خودرو در بقيه نقاط دنيا چيزي اعلام نكرد. موتور گرمايي برودتي (Cryogenic Heat Engine) نوع ديگري از خودروهايي كه از هوا نيرو مي گيرند توسط پژوهشگران دانشگاه واشينگتن در حال پيشرفت است كه از ايده ي موتور بخار استفاده مي كند با اين تفاوت كه احتراقي وجود ندارد. پژوهشگران دانشگاه واشينگتن از نيتروژن مايع به عنوان سوخت نمونه ي اوليه ي LN2000 استفاده مي كنند.آنها از نيتروژن بدليل فراواني آن در اتمسفر- نيتروژن بيشتر از 78 درصد از اتمسفر را تشكيل مي دهد و قابل دسترسي بودن نيتروژن مايع استفاده مي كنند. موتور LN2000 از پنج قسمت زير تشكيل مي شود : 1. مخزن 24 گالني استيل 2. پمپ كه نيتروژن مايع را به پيش گرمكن منتقل مي كند 3. پيش گرمكن كه نيتروژن مايع را به وسيله ي هواي گرم اگزوز ، گرم مي كند 4. مبدل حرارتي كه نيتروژن مايع را به جوش آورده و گاز فشار بالا را مي سازد 5. منبع انبساط كه انرژي نيتروژن را به يك نيروي قابل استفاده تبديل مي كند 6. نيتروژن مايع كه در دماي 196- درجه ي سانتيگراد (320- درجه ي فارنهايت) نگهداري مي شود ، توسط مبدل حرارتي تبخير شده ؛ مبدل حرارتي قلب موتور برودتي LN2000 به حساب مي آيد هوايي كه در اطراف خودرو جريان دارد براي گرم كردن و در نهايت به جوش آمدن هيدروژن مايع استفاده مي شود در نتيجه نيتروژن مايع به گاز تبديل مي گردد ، شبيه تبديل شدن آب به بخار در موتور بخار. گاز نيتروژني كه در درون منبع انبساط مبدل حرارتي شكل مي گيرد ، حدود 700 بار حجيمتر از حالت مايع خود است .اين فشار بالاي تنظيم شده ي گاز، به درون منبع انبساط تزريق مي شود ، جايي كه نيروي گاز نيتروژن با راندن پيستون به نيروي مكانيكي تبديل مي شود. تنها خروجي موتور نيتروژن است و از آنجايي كه بخش عظيمي از اتمسفر را اين گاز تشكيل داده است در نتيجه موتور ، آلودگي بسيار كمي خواهد داشت. اگر چه اين خودرو آلودگي را تا آنجا كه شما تصور مي كنيد كم نخواهد كرد. با اينكه خودرو هيچ آلودگي اي خارج نمي كند ، آلودگي ممكن است به جاي ديگري منتقل شده باشد. LN2000 نيز مانند e.Volution براي فشرده كردن هوا به الكتريسيته احتياج دارد ، كه استفاده از الكتريسيته يعني ايجاد آلودگي در جايي ديگر. مقداري از گرماي باز مانده ي خروجي موتور ، به درون پيش گرمكن موتور باز گردانده مي شود تا نيتروژن را قبل از ورود به مبدل حرارتي ، مقداري گرم كند و باعث افزايش راندمان شود . دو فن هم كه در قسمت عقب خودرو قرار دارند ، هوا را از ميان مبدل گرمايي مي كشند تا باعث سهولت تبادل گرمايي نيتروژن مايع شوند. پژوهشگران دانشگاه واشينگتن طرح اوليه و خام خودرو خود را با استفاده از ايده ي خودرو Grumman-Olson Kubvan (1984) پيشرفت داده اند. اين خودرو از يك موتور 5 سيلندر شعاعي كه 15 اسب بخار نيرو توليد و با نيتروژن مايع كار مي كند ، تشكيل شده است. گيربكس آن نيز از نوع 5 دنده ي دستي مي باشد . در حال حاضر اين خودرو قادر است مسافت 2 مايل (2/3كيلومتر) را با يك مخزن پر از نيتروژن مايع بپيمايد و حداكثر سرعت آن نيز mph 22 ( kmph 4/35) مي باشد. از آنجايي كه نيتروژن مايع باعث سبكتر شدن خودرو مي شود ، پژوهشگران LN2000 معتقدند كه يك مخزن 60 گالني (227 ليتر) ، پتانسيل پيمايش 200 مايل (8/321 كيلومتر) را به اين خودرو مي دهد. با سير صعودي قيمت سوخت هاي فسيلي ، مانند دو سال گذشته ، شايد زمان زيادي باقي نمانده باشد كه رانندگان به خودروهايي تمايل پيدا كنند كه با سوختهاي ديگري كار بكند. اگرچه خودروهايي كه با هوا كار مي كنند هنوز وابسته به شريك بنزيني خود هستند اما وقتي كه كارايي اين خودروها به قدرت رسيد ، كمي قيمت آنها و دوستي آنها با محيط زيست ، آنها را جذاب آينده ي حمل و نقل جاده ها مي سازد.