ویژگی های فیزیکی ای که در تقطیر بنزین موتور بایتس مورد اندازه گیری

توضیحات

• اهمیت موضوع

همان­گونه که بیان گردید حجم زیاد مصرف بنزین و تاثیر کیفیت آن بر عملکرد موتور و آلودگی محیط بر اهمیت کنترل نمودن شاخص­های کیفیتی آن می­افزاید. یکی از مهمترین شاخص های کیفیتی بنزین، عدد آرام سوزی بوده و شامل اطلاعاتی در برابر مقاومت بنزین در برابر خوداشتعالی می­باشد[۲].این پدیده زمانی رخ می­دهد که حرارت ایجاد شده در اثر متراکم شدن سوخت و هوا در داخل سیلندر، باعث خود اشتعالی مخلوط، بدون وجود جرقه شود. خود اشتعالی سوخت باعث ضربه­های فشاری در سیلندر، افزایش مصرف سوخت، کاهش قدرت موتور، احتراق ناقص و ایجاد آلودگی بیشتر و در بدترین حالت حتی ممکن است باعث آسیب دیدن و خرابی موتور شود[۱].روش­های متنوعی برای تعیین شاخص­های کیفی فراورده­های نفتی (از جمله بنزین) وجود دارد که روش­های آزمایشگاهی متداول­ترین آن­هاست. امروزه با پیشرفت علم رایانه، شاهد استفاده از آن در تمامی زمینه­های علوم هستیم. یکی از خدماتی که این فن­آوری جدید به پژوهش­های مبتنی بر روش­های آزمایشگاهی داده است ارائه­ی سخت­افزارها و نرم­افزارهای مناسب می­باشد. علوم مهندسی شیمی نیز از این خدمات بی­بهره نمانده و استفاده از رایانه در این زمینه­ی علمی نیز منجر به کاهش هزینه و افزایش سرعت و دقت شده است. از جمله­ی این نرم­افزارها که در سال­های اخیر رشدی زیاد همراه با کاربری فراوان داشته روش­های مبتنی بر هوش مصنوعی می­باشد.

• بیان مسأله

همان­گونه که اشاره شد عدد آرام سوزی مهمترین شاخصه­ی کیفی بنزین موتور می­باشد. عدد آرام سوزی بیشتر نمایش دهنده­ی بنزین مرغوبتر می­باشد که نشان می­دهد بنزین در مقابل ضربه مقاوم­تر بوده و موتور راحت­تر کار می­کند. اهمیت عدد آرام سوزی به ویژه در دهه­های اخیر و با بالاتر رفتن ضریب تراکم موتور­ خودروها بیشتر شده است. [۳]. عدد آرام سوزی بنزین مانند اکثر دیگر مشخصات آن از روابط غیر خطی تبعیت نمی­نمایدکه این غیر خطی بودن به درصدهای حجمی مخلوط تشکیل دهنده­ی بنزین بستگی دارد. بنابراین جهت مدل­سازی آن بایستی از روش­های پیچیده­تری نسبت به روش­های خطی استفاده کرد. بطورکلی و در روش­های آزمایشگاهی، غالب شرکت­های تولید کننده­ی بنزین موتور، عدد آرام سوزی آن­را با استفاده از دستگاه  که یک موتور تک سیلند دارای شمارش­گر ضربهمی­باشد، اندازه­گیری می­نمایند.انجام این آزمایش صرف­نظر از طول مدت زیاد آزمایش، بعلت استفاده از مواد خالص (نرمال هپتان،ایزو اکتان و تولوئن) دارای هزینه­ی نسبی زیاد و همراه با ایجاد آلودگی صوتی و شیمیایی است. از طرفی به­علت هزینه­ی زیاد خرید دستگاه موتور CFR غالب آزمایشگاه­های متوسط و کوچک امکان تهیه­ی آن­را ندارند که در نتیجه امکان اندازه­گیری عدد آرام سوزی بنزین را ندارند.یکی دیگر از آزمایش­های مهم انجام یافته روی بنزین موتور، آزمایش تقطیر می­باشد که شامل اطلاعات مهمی در خصوص بازه­ی جوش ترکیبات تشکیل دهنده­ی بنزین موتور می­باشد. انجام این آزمایش بعلت سهل­الوصول بودن آن در اکثر آزمایشگاه­های نفت مرسوم می­باشد. هدف از انجام این تحقیق بررسی امکان پیش­بینی عدد آرام سوزی بنزین موتور با استفاده از داده­های تقطیر همان نمونه بنزین به روش شبکه­ی عصبی مصنوعی می­باشد.

• ضرورت تحقیق

بحران­های ناشی از مصرف روزافزون انرژی در کشور ما تبدیل به یک مشکل در مدیریت کلان کشور شده است که علاوه بر آثار سوء زیست محیطی و بهداشتی باعث آسیب جبران ناپذیر به اقتصاد ملی نیز شده است. و وزارت نفت به­عنوان بزرگترین تأمین کننده­ی سوخت مایع در کشور ناگزیر از وارد کردن میزان مورد نیاز افزون بر تولید داخل از خارج می­باشد[۴]. آنچه قابل ذکر است علیرغم سیاست­های انقباضی دولت جهت خرج از بحران، مصرف فراورده های نفتی ازجمله بنزین روندی صعودی داشته و این به معنی رو به رشد بودن روند ایجاد آلودگی­های ناشی از مصرف این­سوخت فسیلی است. بنابراین لازم است تا علاوه بر مصرف بهینه­ی بنزین، با ارتقاء استانداردهای فعلی تولید بنزین بهو  Euro5آلودگی حاصل از مصرف آن به سطوحی پایین­تر تقلیل یابد. با توجه به موارد ذکر شده ضرورت تبیین و تعیین روش­های جدیدتری برای تولید فرآورده­های باکیفیت و تواماً نیاز به ایجاد روش­های جدید جهت آزمایش مشخصه­های کیفی آن بیش از پیش احساس می­شود.در این راستا تلاش شده است با داشتن داده­ های سریع­الحصول و سهل­الوصول به دست آمده از آزمایش تقطیر بنزین، عدد آرام سوزی آن­را که علاوه بر عدم امکان خرید دستگاه موتورCFR برای اکثر آزمایشگاه­ها، آزمایشی طولانی مدت، پرهزینه و آلاینده می­باشد را با دقتی قابل قبول پیش بینی کرده و به­دست آوریم.

• اهداف تحقیق

ویژگی­های فیزیکی­ای که در تقطیر بنزین موتور بایتس مورد اندازه­گیری واقع شوند عبارتند از:  میزان برگشتی در ۱۰%،۵۰،۹۰ و که طبق استاندارد تعریف شده هر کدام باید از حدود معینی تجاوز ننماید[۵].هدف ما از این تحقیق پیش­بینی کردن عدد آرام سوزی بنزین موتور با استفاده از داده های فوق به روش شبکه­ی عصبی مصنوعی می­باشد.

• نوآوری تحقیق

همان­گونه که قبلاً نیز مطرح شد، عدد آرام­سوزی بنزین موتور یکی از مهم­ترین مشخصه­های کیفی آن می­باشد که جهت اندازه­گیری آن بایستی از موتورCFR که یک دستگاه بسیار گران قیمت بوده و انجام آزمایش با آن مستلزم صرف وقت و هزینه­ی زیاد توأم با تولید آلودگی صوتی و شیمیایی می­باشد. نوآوری موجود در رساله­ی حاضر پیش بینی کردن عددآرام سوزی بنزین موتور با استفاده از داده­های تقطیر به روش شبکه­ی عصبی می­باشد.

• ساختار پایان­ نامه

مطالبی که در فصل­های آینده مورد بررسی قرار خواهند گرفت شامل مطالبی در رابطه با آشنایی با فراورده بنزین موتور و واحد­های تولید کننده­ی آن در فصل دوم می­باشد. در فصل سوم مطالبی جهت آشنایی با شبکه­های عصبی مصنوعی، ویژگی­ها و کاربردهای آن بیان می­گردد. در فصل چهارم نحوه­ی گردآوریو آنالیز آماری داده­ها جهت استفاده در مدل­سازی­ها ارائه می­گردد و نیز بررسی ساختارهای مختلف شبکه، انتخاب شبکه بهینه و آزمایش آن توضیح داده می­شود. در ادامه و در فصل پنجم در خصوص نتایج حاصله بحث شده و پیشنهاداتی جهت ادامه­ی کار ارائه خواهد شد.