ڕێژەی ھەوا بە سووتەمەنی: جیاوازیی نێوان پێداچوونەوەکان

ناوەڕۆکی سڕاو ناوەڕۆکی زیادکراو
دروست کراو بە وەرگێڕانی پەڕەی «Air–fuel ratio»
تاگەکان: بەکارھێنانی نووسەی ناستاندارد وەرگێڕی ناوەڕۆک وەرگێڕی ناوەڕۆکی ٢
(بەبێ جیاوازی)

وەک پێداچوونەوەی ‏٢١:٥٤، ١١ی کانوونی یەکەمی ٢٠١٩

ڕێژەی ھەوا بۆ شلگاز([ AFR ]) ڕێژەى گشتيى هەوايە بۆ ماددەی پتەو، شلە، يان شلگازی هەڵمى لە كردارێكى سۆزش. سۆزشەكە لەوانەيە شوێن بگرێت لە شێوەيێكى كۆنترۆل كراو وەكو لە تەقینەوەی ناوخۆيى مەکینەیەک يان كوورەى پيشەسازيى، يان لەوانەيە تەقينەوەيێك بێت (بۆ نموونە، تەقينەوەيێكى تۆز، گاز يان تەقينەوەى هەڵم يان لە چەكێكى [thermobaric].

سووتەمەنيى-ھەوا پرژاندنەکە  ديارى دەكات ئاخۆ ئاوێتەيێكە بەهەر شێوەيەكبێ سوتێنەرە، چەند وزە بەرەڵا دەكات، و چەند سوتەمەنی نەويستراو بەرهەم دەهێنرێن لە كاردانەوەكە. بە شێوەيەكى نموونەيى ڕێژەی مەودای  سووتەمەنى بۆ ھەوا ، لەدەرەوە داگيرساندن ڕوو نادات. ئەمانەن ناسراوە بە خوارووتر و سنوورى تەقەمەنيى سەرەوە.

لە تەقینەوەی ناوخۆيى مەکینەیەک  يان كوورەى پيشەسازيى، ڕێژەى سووتەمەنيى-پرژێندراو پێوانەيێكى گرنگە بۆ دژەپيس بوون و ھۆی ئەنجامدانی ڕێکخستن ئەگەر هەواىی تەواو دەستەبەر دەكرا هەموو سووتەمەنيەكە دەسووتێت، ڕێژەكەيە ناسراوە بە ئاوێتەى [stoichiometric]، زۆرجار كورتى دەکرێتەوە بۆ [stoich]. ڕێژەی خوارووتر لە ستۆيچيۆمەتريك " دەوڵەمەند " ڕەچاو دەكرێن. ئاوێتەى دەوڵەمەند كەمتر كاران، بەڵام لەوانەيە تواناى زياتر بەرهەم بهێنن و ساردتر بسووتێنن‎ڕێژەی بڵندتر لە ستۆيچيۆمەتريك " بە لاواز ڕەچاو دەكرێن. " ئاوێتەى لاواز كاراترن بەڵام لەوانەيە ببنە ھۆی بەرز بونەوەی پلەى گەرميى ، كە دەتوانن بنە


‎هۆى دروست كردنەكەى ئۆكسيدى نایترۆجین. هەندێك مەكينە دروست کراون لەگەڵ بوونی تايبەندمەند تا سووتانى-لاواز ڕێ بدەن. بۆ ژماردنى ڕێژەى سووتەمەنيى-پەخشكردنی تەواو، ناوەرۆكى ئۆكسجينى هەواى تەقینەوە ئايا ديارى بكرێت بەهۆى جیاوازی چڕيى هەوا يان پلەى گەرميى هەواىەی کە دێتە ژوورەوە، شێناوى گونجاو لەلايەن هەڵمى ئاوى بەهەرچواردەوردا، يان دەوڵەمەند كردنی لەلايەن خستنەسەرى ئۆكسجين.

تەقینەوەی ناوخۆیی مەکینە

لە بيردۆز  [stoichiometric] ئاوێتەکە هەواى تەواوی هەيە بۆ تەواوى سووتەمەنيى بەردەست . لەم كردارە ئەمە هەرگيز زۆر بەدەست ناهێنرێت، چاوەڕوانكراوە بەشێوەيەكى سەرەكى بۆکاتێکی زۆر كورت بەردەستە لە تەقینەوەی ناوخۆيى مەکینە بۆ هەريەك لە سووڕى تەقینەوە زۆربەى كردارى تەقینەوە تەواو دەكرێت بە نزيكەيى ٢ ميللی سێکند لە خێراييێكى مەكينەى ٦،٠٠٠ شۆڕش لە خولەك.

١٠٠ شۆڕش لە دووەم؛ ١٠ ميللی چرکە لە شۆڕشى بازووى ئۆتۆمۆبيل شەفت - كە بۆ مەكينە ى 4 stroke لەوانەيە بە شێوەيەكى نموونەيى ببێت لە ٥ ميللی چرکە بۆ هەريەك لە stroke ی پستن. ئەم كاتەی كە پلاك پڕيشك دەدات هەتا ٩٠٪يەكە [شلگاز –ھەوا ] تێكەڵن لە [كۆمبوستەد]ە، پاشان بە شێوەيەكى نموونەيى نزيكەى ٨٠ پلە لوولەكى خولانەوە دەخولێتەوە. . كۆنڤێرتەرى هاندەر دروست دەكرێن تا زياتر كار بكەن كاتێك گازى گزوزتێپەڕن بەناو ئەوان ئەنجامەكەى نزيكەى تەقینەوەیەکی تەواوە.

ئاوێتەی ستۆيچيۆمەتريك بەداخەوە زۆر گەرمە و دەتوانێت زیان بە پێكهاتەى مەكينە  بگەيەنێت ئەگەر مەكينەكە دا بنێرێت لەژێر لۆدی بڵند لەمە [شلگاز –ھەوا ] ئاوێتە. بەهۆى پلەى گەرميى بڵند لەم ئاوێتەيە، تەقاندكە [شلگاز –ھەوا ] تێكەڵ دەنبن لەو كاتەى نزيك دەبێتەوە يان بەكورتى لەدواى زۆرترین فشارى لوولەكى مەکینە  گونجاوە لەژێر لۆدی بڵند (ئاماژەى بۆ کردووە يان لێ دەدات یان گیزە)، بەتايبەت " لە-تەقاندنەکە " ڕووداو لە چوارچێوەی مۆدێلى مەكينەى داگيرساندنى-پڕيشكدار. تەقاندنى ئەوها دەتوانێت ببتە ھۆی زیانی جددی مەكينە ھەروەھا  سووتاندنى کۆنتڕۆڵ نەکراو تێكەڵەى هەوا و سووتەمەنى دەتوانێت فشارى زۆر بڵند دروست بكات لە لوولەكەكە. هەروەك سەرەنجامێك، ئاوێتەى ستۆيچيۆمەتريك تەنها بەكار دەهێنرێن لەژێر ڕووناكى ڕوناکی نزم حالەتى -مامناوەند. بۆ تاودان و حالەتى بارى-بەرز، ئاوێتەيێكى دەوڵەمەندتر (ڕێژەی خوارووتری [ھەوا -شلگاز ] ) بەکاردەھێنرێت بەرهەمى تەقینەوەی ساردتر بەرهەم بهێنێت و ئەوەندە خۆی بەدوور دەگرێت لە زۆر گەرم بوونى سەرى لوولەك، و بەو جۆرە تەقاندن ڕێ دەگرێت.

سيستەمى بەڕێوەبردنى مەكينە

ئاوێتەى [stoichiometric] بۆ مەكينەيێكى بەنزين ڕێژەى نمونەييى هەوايە بۆ سووتەمەنى كە سوتاندنی هەموو سووتەمەنىەکەیە لەگەڵ هيچ هەواىەکی زياد لە پێويست. بۆ سووتەمەنيى بەنزين، ئاوێتەى [AF]ى [stoichiometric]نزيكەيە ١٤.٧:١ [ ١ ] واتە بۆ هەر گرامێکی سووتەمەنى، ١٤.٧ گرامى هەوا پێويستە. كاردانەوەى ئۆكساندنى سووتەمەنيە:


25 O2 + 2 C8H18 → 16 CO2 + 18 H2O + energy

وزەی ھەر ئاوێتەیەک گەورەتربێ لە14.7:1 بە ئاوێتەيێكى لاواز ڕەچاو دەکرێ ئەگەر کەمتربوو لە 14.7:1 ئەوا بە ئاوێتەیەکی دەوڵەمەند دادەنرێ تەواو دەدات (نمونەيى)  سووتەمەنى (بەنزين بريتى بوون لە بەتەنها

‏ n-heptane and iso-octane). لە ڕاستى، زۆربەى سووتەمەنى تێكەڵەيێكى هەپتانە بريتى دەبن لە، ئۆكتان، ژمارەيەكى كەمێكىی alkanes ديكە، زيادكراوى كۆ هەروەك تاييت، و لەوانەيە oxygenators وەكو


‏MTBE (methyl tert-butyl ether) or ethanol/methanol. ئەم ئاوێتانە هەموو ڕێژەى ستۆيچيۆمەتريك دەگۆڕن، لەگەڵ زۆربەى زيادكراوەكان بەرەو خوارەوە پاڵ بە ڕێژەكە دەنێن(ئۆكسيگەناتۆرس ئۆكسجينى زيادە دەهێنن بۆ ڕووداوى تەقینەوە لە شێوەى شلە كە بەرەڵا دەكرێت لە كاتى كۆمبوستيۆنس؛ بۆ سووتەمەنى ئێم تى بى ئى -لادەن، ڕێژەيێكى ستۆيچيۆمەتريك دەتوانێت ئەوەندە خواروو بێت هەروەك ١٤.١:١). ئۆتۆمبيل كە سێنسەرێکی ئۆكسجين يان وەڵامدەرەوە بەكار دەهێنن تا ڕێژەی پەخشکردنی سووتەمەنى كۆنترۆل بكات  (كۆنترۆڵى لامدە)، بەشێوەيەكى ئۆتۆماتيكى قەرەبووی بكاتەوە بۆ ئەم گۆڕانە لە ڕێژەی سووتەمەنی ستۆيچيۆمەتريك لەلايەن پێوانى پێكهاتەى گازى گزوز و قەبارەى سووتەمەنى كۆنترۆل دەكات. ئۆتۆمبيل بەبێ كۆنترۆڵى ئەوها (وەكو زۆربەى مۆتۆرسيكل هەتا بەم دواييە، و ئوتۆمبێل [لە ساڵەکانی-١٩٨٠كان]) لەوانەيە زەحمەتی هەبێت تێكەڵەى سووتەمەنيى مسۆگەر ڕا بكەن(بەتايبەتى سووتەمەنيى زستان بەكاريان هێنا لە هەندێك ڕووبەر) و لەوانەيە (يان بە پێچەوانەوەڕێژەی هان دان دەگۆڕدرێن) تا قەرەبوو بكەنەوە. ئۆتۆمبيل كە سێنسەری ئۆكسجين بەكار دەهێنن دەتوانن ڕێژەی  [ھەوا –شلگاز ]  چاودێرى بكەن.

جۆرى ديكەى مەكينە

لە هەواى ئاسايى بۆ گڕى تەقینەوەی گازى سروشتى ،دووهەند پلانى سنوورى لەمبەر بۆ ئەوبەر بەكار دەهێنرێت تا كۆنترۆڵى ڕێژەی دڵنيایی بكات. (ئەم ڕێگەيە بەكار هێنرا لە جەنگى جيهانى دووەم). [ بەڵگەهێنانەوە پێويست ] پلانەكە بەشدارى دەكات و تێبينيى ڕۆيشتنى بەرامبەر زياد دەكات كە سنووردار كردنی كۆنترۆڵى گازى بەڕيز (هەوا يان سووتەمەنى). ئەمە ڕێژەی دڵنيا دەدات كۆنترۆلی دەكات لە نێو پەڕاويزێكى مەقبول.

شەرتی دیکەیان بەکار ھینا

شەرتی تر ھەیە بەشێوەيەكى گشتى بەكار هێنراو هەيە كاتێك ئاوێتەى هەوا و سووتەمەنى ڕونی دەکەنەوە لە تەقینەوەی ناوخۆيى مەکینە .

ڕێژەی ھەوا بۆ شلگاز ([AFR])

ڕێژەی ھەوا بۆ شلگاز باشترین  زاراوە و سەرچاوەى باوە بەكاردەھێنرێ بۆ ئاوێتە لە تەقینەوەی ناوخۆيى مەکینە. ھەروەھا ئەم نەرجە بەکار دەھێنرێ بۆ ئەوەی ئاوێتە پێناسە بكات و بەکاردەھێنرێت بۆ پيشەسازيى كوورە گەرموگوڕ لەلايەن تەقینەوەکە. [AFR] لە يەكەى بارستە بەكار دەهێنرێن لە ڕۆنى سووتەمەنى كوورەى تەقاندن، لەو كاتەى قەبارەكە بەكار دەهێنرێت بۆ گازى سروشتى كوورەى تەقاندن.

 

ڕێژەی ھەوا بۆ شلگاز ڕێژەكەيە لەنێوان بارستەى هەوا و بارستەى سووتەمەنى لە [شلگاز–ھەوا] تێكەڵە دەبن لە ھەرکاتێک بمانەوێ. بارستەكە بریتیە لە بارستەی هەموو پێکھێنەرەکانیەتی كە سووتەمەنيەكە و هەوا دا دەنرێت، داخوا سوتێنەرە يان نا. بۆ نموونە، ژماردنێكى بارستەى گازى سروشتى — كە زۆرجار دوانەئۆكسايدى كاربۆن و نایترۆجینی تێدا دەبێت و ئالكێينزى جۆراوجۆر — بارستەى دوانەئۆكسايدى كاربۆن دەگرێتەوە، ئازۆت و هەموو ئالكێينز بەشداری دەکەن لە ديارى كردنى بەهاكەى سوتەمەنیەکە.

بۆ ئۆكتانى پاك ئاوێتەى ستۆيچيۆمەتريك بە نزيكەييە ١٥.١:١، يان λى ١.٠٠ كتومت.   


. ڕێژەى سووتەمەنيى-پەخش کراو ١٢:١ ڕەچاو دەكرێت هەروەك زۆرترين ڕێژەى دەرهاتن، لەم شوێنەى هەروەك ڕێژەى سووتەمەنيى-پەخشكردنكەى ١٦:١ ڕەچاو دەكرێن هەروەك ڕێژەى ئابووريى سووتەمەنيى.


ڕێژەی شلگاز بۆ ھەوا (FAR)

ڕێژەی شلگاز بۆ ھەوا بەشێوەيەكى گشتى بەكار هێنراوە لە پيشەسازيى تۆڕباینی گاز هەروەها لە تەقینەوەی ناوخۆيى مەکینە ،ھەروەھا ئاماژە بۆ ڕێژەى سووتەمەنى بۆ هەوا دەکات.


 

ڕێژەی ھەوا بۆ شلگازی ھاوتای λ

ڕێژەى ھەوا بۆ شلگازی ھاوتا، λ لامدە، ڕێژەكەى [AFR]ى ڕاستەقينەيە بۆ ستۆكيۆمەترى بۆ ئاوێتەیەک دەکاتە. ‏λ١.٠ لە ستۆكيۆمەتريە، ئاوێتەى دەوڵەمەند λ< ١.٠ھەروەھا لە ئاوێتەی لاواز λ>١.٠.

پەيوەنديێكى ڕاستەوخۆ هەيە لەنێوان λ و [AFR]. تا [ AFR ] حيساب بكەین لە ھەر λ دا،λ  پێوراو چەند جارە بكەی لەلايەنەكە [ AFR ]ى ستۆيچيۆمەتريك بۆ ئەو سووتەمەنيە. لە ڕویەکی ترەوە، تا λ لە [AFR] دوبارەکرنەوە، [ AFR ] دابەش بكات لەلايەنەكە [ AFR ]ى ستۆيچيۆمەتريك بۆ ئەو سووتەمەنيە. ئەمە دوایین هاوكێشەىە زۆرجار بەكار دەهێنرێت هەروەك پێناسەى λ:


 

چونكە پێكهاتەكەى سووتەمەنيى باو بە پێی وەرزەکان دەگۆڕێت، و چونكە زۆر ئۆتۆمبيلى هاوچەرخ دەتوانن ڕەفتار لەگەڵ سووتەمەنيى جياواز بكەن، كاتێ ئەمجاندان، ئەو زياتر مەعقوول دەبێت تا قسەی بكەین دەربارەى بەھای λ نەك [ AFR ].

زۆربەى كردارى [ ئەى ئێف ئار ] ئامرازن لەڕاستيدا بۆ پێوانەی بڕی ئۆكسجينى بەجێماو (بۆ تێكەڵەى لاواز) يان هايدرۆكاربۆنى ونبوو (بۆ ئاوێتەى دەوڵەمەند) لە گازى گزوز.


ڕێژەى ھاوتای شلگاز بۆ ھەوا  ϕ

ڕێژەی ھاوتای شلگاز بۆ ھەوا ، ϕ فاى،ى سيستەمێك پێناسەی دەكرێت هەروەك ڕێژەكەى ڕێژەى شلگاز -لەگەڵ-ماددەى ژەنگگر بۆ ڕێژەى شلگاز -لەگەڵ-ماددەى ژەنگگرى ستۆيچيۆمەتريك. بيركاريى،


 

کاتێک m کێش نیشان دەدات ،n ژمارەی مۆڵەکان نیشاندەدات، پاشگرە دەوەستێ لە حاڵەتی stoichiometric .

سوودی بەكار هێنانی ڕێژەى ھاوتا بەسەر [شلگاز -ماددەی ژەنگگر] ڕێژە ئەوەيە ئەو دەبات بۆ حيساب ھەردووک (بۆيە سەربەخۆيە) هەردووك بارستە و بەهاى مۆڵەکان بۆ سووتەمەنيەكە و ماددەى ژەنگگر.ڕەچاو دەکات بۆ نموونە ئاوێتەی یەک مۆڵ ethane لەگەڵ یەک مۆلoxygen

ڕێژەی شلگاز -ماددەی ژەنگگر لەسەر بنەمای ئاوێتەی کێشی شلگاز و ھەوا بریتیە   


 

وە ڕێژەى شلگاز -ماددەی ژەنگگر ئەم ئاوێتەيە لەسەر بنەماى ژمارەى مۆڵەکانی شلگاز  و هەوايە   


 

بەڕوونى دوو بەهاكە يەكسان نين. تا ئەو بەراوردی بكات لەگەڵ ڕێژەى ھاوتا، ئێمە پێويستە ڕێژەی [شلگاز –ماددەی ژەنگگر] لە ethane و ئاوێتەی oxygen.بۆ ئەمە ئێمە پێويستىمان دەبێت تا كاردانەوەى ستۆيچيۆمەتريكى ئيسين: هيدرۆكاربۆنى بێ رەنگ و بۆنە و ئۆكسجين ڕەچاو بكەين،


C2H6 + 72 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

ئەوانەمان دەدەنێ


 

 

بەم جۆرە ئێمە دەتوانين ڕێژەى ھاوتاکە ديارى بكەين لەم ئاوێتە هەروەك   


 


 

سوودێكى ترى بەكار هێنانى ڕێژەى ئيكويڤەلەنس ئەوە ڕێژە مەزنترە لە يەك هەميشە هەيە مەبەستی سووتەمەنيى زياتر دەبێت لە ئاوێتەی  [شلگاز –ماددەی ژەنگگر] پێويست بۆ تەقینەوەی  تەواو

(كاردانەوەى ستۆيچيۆمەتريك)، بەبێ ڕەچاوکردنی شلگازەکە و ماددەى ژەنگگرن بەكاريان هێنا — لەو كاتەى ڕێژەی كەمتر لە يەك نوێنەرايەتى دەكات كەميێكى شلگاز  يان بەهاوتاى ماددەى ژەنگگرى زياد لە پێويست لە ئاوێتەكە. ئەمە حالەتەكە نيە ئەگەر يەك [شلگاز –ماددەی ژەنگگر] ڕێژە بەكار بهێنێت، كە بەهاى جياواز دەبات بۆ ئاوێتەى جياواز.


ڕێژەی ھاوتای ھەوا بۆ شلگازەکە پەيوەنديدارە بۆ ڕێژەی ھاوتاکەی ھەوا و شلگاز  (لەوەوپێش پێناسەى كرد) هەروەك ڕون کراوەتەوە:


 

ڕێژەی وردی ئاوێتە   

بڕى  دەوڵەمەند كردنى ئۆكسجين و شێناوى شلگاز  دەتوانن بڕی ديارى بكرێت لەلايەن كەرتى ئاوێتە، z، پێناسەى كرد هەروەك


 


 

 

 

 YF، ٠ و YO، ٠ نوێنەرايەتى شلگاز دەكات و ماددەى ژەنگگر كەرتى بارستە لە دەروازەكە، WFو WOكە جۆر كێشى گەردى بێت،ھەروەھا vF و vO شلگازەکەن بایەخدان بە ھاوکۆلکەی oxygen stoichiometric


 


كەرتى ئاوێتەى ستۆيچيۆمەتريك پەيوەنديدارە بۆ λ لامدە و ϕفاى لەلايەن هاوكێشەكان


 


 

لە سەدای ھەوای زیادەی تەقینەوەی


 
Ideal stoichiometry

لە پيشەسازيى تەقێنراوی هيتەر، پێكهێنەرى وزەی  هەڵمى ڕووەك  پێ بدە، و پەرەكەى گاز-تەقێنەری گەورە، باوترین زاراوە لەسەدای هەواى سۆزشى زياد لە پێويست و لەسەدای هەواى ستۆيچيۆمەتريك.

٥ ,٦ بۆ نموونە، كەشى سۆزشى زياد لە پێويستى ١٥ لەسەدا واتە ١٥ لەسەدای زياتر لە هەواى ستۆيچيۆمەتريكى پێويست (يان ١١٥ لەسەدا لە هەواى ستۆيچيۆمەتريك)ە بەكار دەهێنرێت.   

وە خاڵى كۆنترۆڵى تەقینەوە دەتوانێت پێناسەی بكرێت لەلايەن ديارى كردنەكە لەسەدای هەواى زياد لە پێويست (يان ئۆكسجين) لە ئۆكسێنەرەكە، يان لەلايەن ديارى كردنەكە لەسەدای ئۆكسجين لە بەرهەمى تەقینەوە. لە ڕێژەی [ھەوا -شلگاز ] لەوانەيە بەکاربھێنرێت بۆ پێوانی لەسەدا ئۆكسجين  لە گازى تەقینەوە، لێیەوە کە لەسەدا ئۆكسجين زياد لە پێويستبوو دەتوانرێت لە ستۆكيۆمەتريەوە و هاوسەنگيێكى گشتى حيساب بكرێت بۆ تەقینەوەی  سووتەمەنى. بۆ نموونە، بۆ پڕۆپان: گازێكى هايدرۆكاربۆنييە ، سۆزش لەنێوان ستۆيچيۆمەتريك و ٣٠ لەسەدا هەواى زياد لە پێويست (ئەى ئێف ئار ماسس لەنێوان ١٥.٥٨ و ٢٠.٣)، پەيوەنديەكە لەنێوان لەسەدا هەواى زياد لە پێويست و لەسەدا ئۆكسجينە:


  

See also

References

1-Hillier, V.A.W.; Pittuck, F.W. (1966). "Sub-section 3.2". Fundamentals of Motor Vehicle Technology. London: Hutchinson Educational. ISBN 0 09 110711 3.


2-See Example 15.3 in Çengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2006). Thermodynamics: An Engineering Approach (5th ed.). Boston: McGraw-Hill. ISBN 9780072884951.


3-Kumfer, B.; Skeen, S.; Axelbaum, R. (2008). "Soot inception limits in laminar diffusion flames with application to oxy-fuel combustion" (PDF). Combustion and Flame. 154: 546–556. doi:10.1016/j.combustflame.2008.03.008.


4- Introduction to Fuel and Energy: 1) MOLES, MASS, CONCENTRATION AND DEFINITIONS, accessed 2011-05-25


5-Energy Tips – Process Heating – Check Burner Air to Fuel Ratios" (PDF). U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. November 2007. Retrieved 29 July 2013.


6-Stoichiometric combustion and excess of air". The Engineering ToolBox. Retrieved 29 July 2013.


7-Eckerlin, Herbert M. "The Importance of Excess Air in the Combustion Process" (PDF). Mechanical and Aerospace Engineering 406 - Energy Conservation in Industry. North Carolina State University. Archived from the original (PDF) on 27 March 2014. Retrieved 29 July 2013