زيادة كفاءة الاشتعال باستخدام المجالات المغناطيسية

Abstract

الخلاصة يهدف البحث الى زيادة كفاءة اشتعال وقود السيارات بتسليط مجال مغناطيسي . تضمن البحث تصنيع منظومة يسلط فيها مجال مغناطيسي بعدة شدات ( 500 , 1000 , 1500 , ( 2000 جاوس الذي من المتوقع ان يزيد من كفاءة الاشتعال للوقود المستخدم في السيارات وتقليلا للانبعاثات الغازية وذلك من خلال اجراء اختبارات قبل وبعد استخدام المجال المغناطيسي . تضمن البحث ثلاث مراحل : دراسة طبيعة الغازات المنبعثة من اشتعال الوقود ، تعريض الوقود لمجال مغناطيسي ثابت بأزمان مختلفة وتعريض الوقود الى مجالات مغناطيسية مختلفة بزمن ثابت . وقد اظهرت دراسات البحث نقصان قليل باللزوجة يصاحب تسليط المجال المغناطيسي فيزداد نقصان اللزوجة بزيادة شدة المجال المغناطيسي وكذلك نقصان الشد السطحي للوقود وتناقص انبعاث غاز ثنائي اوكسيد الكاربون وتناقص كمية الوقود المستهلكة في مكائن الاحتراق الداخلي .

الكلمات المفتاحية:- شدة المجال المغناطيسي , الشد السطحي , العدد الاوكتاني .

المقدمة تعاني البشرية اليوم من مشكلة التلوث البيئي , وتبدو المدن من (إرتفاع افق بعيد عنها ) غيمة من ضباب المولوثات الذي تلفهاالغازات التي تطلقها السيارات , تعتبر من مصادر التلوث ولاسيما غازات أوكسيد الكاربون , أكاسيد النتروجين , أكاسيد الكبريت والهيدروكربون غير المشتعل ومع كل المحاولات التي بذلت كتحسين خلط الوقود والهواء[1] , تحسين القدح , السيطرة على درجة حرارة حجرة الإشتعال وإستخدام المواد المساعدة إلا إنها لم تحل المشكلة كليا , ولازالت مشكلة حرارة الإشتعال القليلة والوقود غير المحترق والغازات المنبعثة مصدرتلوث للبيئة . ان السبب الرئيس وراء إرتفاع درجة حرارة العالم هو إزدياد إنبعاث ثنائي اوكسيدالكربون واوكسيد النتروجين , الميثان , بخار الماء. ويقدر ان تكون نسبة ماتبعثة السيارات (77%) من انبعاثات غازات البيت الزجاجي[2]. وثبت من خلال الدراسات والبحوث ان للمجال المغناطيسي تأثير على تغير الخواص الفيزياوية للسوائل وكذلك الوقود السائل كالنقصان في اللزوجة والشد السطحي له مما يساعد في تقليل انبعاثات الغازات التي تزيد من ارتفاع درجة حرارة المحيط وكذلك التلوث [3]. الجانب العملي بدأ البحث استخدام البنزين العراقي المتداول في الاسواق , اما المجالات المغناطيسية التي استخدمت فقد استوردت من الصين وكانت قيم شدة المجال المغناطيسي هي ( 500 , 1000 , 1500 ,2000, 3000, 5000) جاوس . حجم البنزين المستخدم في كل قياس كان ثابت عند (50 مل) يستبدل في كل مرة عند اجراء تجربة جديدة مع مراعاة ان تكون الفترة الزمنية بين انتهاء التعرض واجراء القياس المطلوب ثابتة لكل القياسات, وأجرينا القياسات المتوفرة والتي أمكن الوصول اليها وكانت :- - قيس العدد الاوكتاني بدلالة شدة المجال المغناطيسي وزمن التعرض بأستخدام جهاز (Octane MeterSHTOX SX-200USA) - قيس تغير الشد السطحي بدلالة شدة المجال المغناطيسي وبدلالة زمن التعرض للمجال باستخدام )Theta Life Tl101جهاز ( النتائج والمناقشة يوضح الشكل رقم (1) التغير في الشد السطحي بدلالة شدة المجال المعناطيسي بثبوت زمن التعرض من ملاحظة الشكل يظهر ان كل المنحنيات تأخذ نفس السلوك , حيث يبدء الشد السطحي بالتناقص مع زيادة شدةالمجال المغناطيسي , وتكون قيمة الشد السطحي بأدنى قيمة لها عند شدة المجال (2000 جاوس) لتبدء بعدها بالزيادة . السلوك السابق أظهربشكل واضح مع الازمان (5 ، (10 دقيقة ان السبب وراء هذا السلوك هو تزايد ظاهرة عدم التجمع التي تحصل لجزيئات الوقود عند التعرض لشداتالمجالات المغناطيسية . والاستمرار بزيادة شدة المجالات المغناطيسية لاكثر من قيمة محددة (في حالتنا 2000 جاوس) يحصل العكس اي ان الجزيئات تعمل على التجمع ثانية. وبثبوت قيمة المجال المغناطيسي وتغير زمن التعرض تتكرر نفس الظاهرة ولكن بشكل اقل حدة كما يظهر من الشكل رقم (2) الذي يظهر التناقص في الشد السطحي مع زمن التعرض .

ومن المعاملات التي جرى قياسها التغير في الكثافة هي تغير شدة المجال المغناطيسي المسلط و لأزمان تعرض مختلفة كما يظهر في الشكل رقم (3) . إذ أبدت كل المنحنيات تناقص في الكثافة بزيادة المجال المسلط. الشكل رقم (3) هو مناظر لشكل تغير الشد السطحي مع شدة المجال المغتاطيسي . ومن الملاحظ ان سلوك المنحني عند الزمن 15) دقيقة) يختلف حيث يكون اقل قيمة للشد السطحي هي عند (1600 جاوس) .

الشكل رقم (3) تغير الكثافة بتغير شدة المجال المغناطيسي ولازمان تعرض مختلفة من المعاملات المهمة في تصنيف الوقود العدد الاوكتاني الذي يحدد مقدار الاشتعال في الوقود . أي كلما ازداد العدد الاوكتاني كلما قلت نسبة الوقود غير المشتعل . الشكل رقم (4) يوضح التغير في العدد الأوكتاني مع زمن التعرض ولشدة مجالات مغناطيسية مختلفة . من الشكل يظهر جليا ان الزيادة في العدد الأوكتاني تكون أكبر بزيادة شدة المجال المغناطيسي وتستقر بين الازمان (5 - 15) دقيقة , وتتناقص القيمة الى القيمة الابتدائية ( قيمة ماقبل التعرض ) عند زمن تعرض (20 دقيقة) . والواضح في هذا السلوك ان الجزيئات تعمل على التجمع ثانية بسبب زيادة شدة المجال المغناطيسي الذي يعطي طاقة لهذة الجزيئات مما يزيد من عمليات الاحتكاك وزيادة احتمالية التصادم والتجمع .

الشكل رقم (4) التغير في العدد الاوكتاني مع شدة المجال المغناطيسي وزمن التعرض الاستنتاجات عولج الوقود العراقي بتسليط مجالات مغناطيسية مختلفة الشدة ولازمان مختلفة. من خلال قياسات بعض الخصائص الفيزياوية للوقود مثل الكثافة والشد السطحي والعدد الأوكتاني. من النتائج الشد السطحي يبدء بالتناقص مع زيادة شدةالمجال المغناطيسي , وتكون قيمة الشد السطحي بأدنى قيمة لها عند شدة المجال (2000 جاوس) لتبدأ بعدها بالزيادة , ونفس السلوك يتكرر مع الكثافة التي تناقصت بزيادة شدة المجال المسلط .الزيادة في العدد الاوكتاني كانت أكبر بزيادة شدةالمجال المغناطيسي وتستقر بين الازمان (5 – (15 دقيقة , وتتناقص القيمة الى القيمة الابتدائية (قيمة ماقبل التعرض) عند زمن تعرض (20 دقيقة) .

References 1- Tao, R.; Huang, K.; Tang, H.; Bell, D. Electrorheology leads to efficient combustion. Abstract B15.00010 at the March Meeting of The American Physical Society, Pittsburgh, Pennsylvania, 2009. 2- Tao, R. The Physical Mechanism to Reduce Viscosity of Liquid Suspensions. In Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions (ERMR 2006); Gordaninejad, F., Graeva, O.A, Fuchs, A., D. York, D., Eds.; World Scientific: New Jersey, USA, 2007; p. 21-28. 3- Tao, R. The Physical Mechanism to Reduce Viscosity of Liquid Suspensions.Int. J. Mod. Phys. B 2007, 21, 4767–4773.