जल अंतःक्षेपण: Difference between revisions
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Revision as of 19:20, 2 February 2023
आंतरिक दहन इंजन में जल अंतःक्षेपण, जिसे सामान्यतः अधिस्फोटक अंतःक्षेपण (एडीआई) के रूप में भी जाना जाता है। प्रेरण प्रणाली के कुछ भागों को ठंडा करने के लिए आने वाली वायु या वायु-ईंधन के मिश्रण में या प्रत्यक्ष दहन कक्ष में पानी का छिड़काव कर सकते हैं, जहां "उत्तेजक बिंदु" समय से पहले ही प्रज्वलन उत्पन्न कर सकते हैं। जेट इंजनों में यह कम गति और प्रस्थान पर इंजन के प्रणोद को विस्तृत करता है।
वायुयान युद्ध या प्रस्थान जैसी कम अवधि के लिए सैन्य उड्डयन इंजनों के विद्युत उत्पादन को विस्तृत करने के लिए ऐतिहासिक रूप से जल अंतःक्षेपण का उपयोग किया गया था। हालाँकि इसका उपयोग स्पोर्ट्स मोटर और विशेष रूप से ड्रैग-संकर्षण में भी किया गया है। ओटो चक्र इंजनों में, जल अंतःक्षेपण के शीतलन प्रभाव भी इंजन अपस्फोटन (विस्फोट) को कम करके अधिक संपीड़न अनुपात को सक्षम करते हैं। वैकल्पिक रूप से, ओटो चक्र इंजनों में इंजन अपस्फोटन में इस कमी का तात्पर्य यह है कि जब अति आवेशित्र, टर्बोचार्जर या आक्रामक प्रज्वलन काल जैसे संशोधनों के साथ जल अंतःक्षेपण का उपयोग किया जाता है तब कुछ अनुप्रयोग महत्वपूर्ण प्रदर्शन प्राप्त करते हैं।
इंजन के आधार पर, विद्युत और ईंधन दक्षता में सुधार केवल जल अंतःक्षेपण करके भी प्राप्त किया जा सकता है।[1] एनओएक्स या कार्बन मोनोआक्साइड उत्सर्जन को कम करने के लिए जल अंतःक्षेपण का भी उपयोग किया जा सकता है।[1]
द्रव की संरचना
कई जल अंतःक्षेपण प्रणालियां पानी में घुलनशील तेल की कम मात्रा के साथ पानी और अल्कोहल (प्रायः 50/50 तक) के मिश्रण का उपयोग करती हैं। पानी अपने उच्च घनत्व और उच्च ताप अवशोषण गुणों के कारण प्राथमिक शीतलन प्रभाव प्रदान करता है। अल्कोहल ज्वलनशील और पानी के लिए हिमनिरोधी के रूप में भी कार्य करता है। तेल का मुख्य उद्देश्य जल अंतःक्षेपण और ईंधन प्रणाली घटकों के क्षरण को स्थगित करना है।[2]
विमान या वायुयान में उपयोग
जल अंतःक्षेपण का उपयोग प्रत्यागामी और टर्बाइन वायुयान इंजन दोनों में किया गया है। जब गैस टर्बाइन इंजन में उपयोग किया जाता है तब प्रभाव समान होते हैं, इसके अतिरिक्त सामान्य रूप से विस्फोट को स्थगित करना इसका प्राथमिक लक्ष्य नहीं होता है। पानी सामान्यतः दहन कक्षों मे पूर्णतः संपीडक अंतर्गम या विसारक में अंत:क्षिप्त किया जाता है। पानी मिलाने से इंजन से निकलने वाला द्रव्यमान बढ़ जाता है जिससे प्रणोद प्रसारित होता है और यह टर्बाइनों को ठंडा करने का कार्य भी करता है। चूंकि तापमान सामान्यतः कम ऊंचाई पर टर्बाइन इंजन के प्रदर्शन को सीमित करने वाला कारक होता है इसलिए शीतलन प्रभाव इंजन को उच्च आरपीएम पर अधिक ईंधन अंत:क्षिप्त करने और अधिक गर्म किए बिना अधिक प्रणोद देने की स्वीकृति देता है।[3]
अधिज्वालक इंजनों को व्यापक रूप से अपनाने से पहले, कुछ पहली पीढ़ी के जेट विमानों ने प्रदर्शन में मध्यम वृद्धि प्रदान करने के लिए जल अंतःक्षेपण का उपयोग किया। उदाहरण के लिए, लॉकहीड एफ-80 शूटिंगस्टार, एफ-80 सी के लेट मॉडल-वेरिएंट ने अपने एलीसन जे33-ए-35 इंजन पर जल अंतःक्षेपण का उपयोग किया। जल अंतःक्षेपण ने प्रणोद को 20.5 से बढ़ाकर 24.0kN (4,600 से 5,400 lbf), 17% प्रणोद वृद्धि (समुद्र स्तर पर) किया।[4]
प्रैट एंड व्हिटनी जेटी-3सी टर्बोजेट से लैस बोइंग 707 के प्रारम्भिक संस्करणों में अतिरिक्त प्रस्थान ऊर्जा के लिए जल अंतःक्षेपण का उपयोग किया गया था।[5] जैसा कि बोइंग 747-100 और 200 विमानों में प्रैट एंड व्हिटनी जेटी-9डी 3एडब्ल्यू और 7-एडब्ल्यू टर्बोफैन प्रयुक्त थे इस प्रणाली को अधिक शक्तिशाली इंजनों से उपयुक्त के संस्करणों में सम्मिलित नहीं किया गया था। बीएसी वन-इलेवन एयरलाइनर ने अपने रोल्स-रॉयस स्पी टर्बोफैन इंजन के लिए जल अंतःक्षेपण का भी उपयोग किया। टैंकों में पानी के अतिरिक्त जेट ईंधन भरने से पैनिनटर्नेशनल फ्लाइट-112 दुर्घटनाग्रस्त हो गई।[6]
1978 में, ओलंपिक एयरवेज फ्लाइट-411 को जल अंतःक्षेपण प्रणाली या इसकी प्रक्रियाओं की विफलता के कारण अपने प्रस्थान (टेकऑफ) हवाई अड्डा पर वापस आना पड़ गया।[7]
ऑटोमोबाइल में उपयोग
क्रिसलर जैसे निर्माताओं से कृत्रिम प्रेरण इंजनों के साथ सीमित संख्या में सड़क वाहनों में जल अंतःक्षेपण सम्मिलित है। 1962 प्राचीन अस्थिर जेटफायर को टर्बो जेटफायर इंजन के साथ अभिगम्य किया गया था।[8]
2015 में बीएमडब्ल्यू ने अपने उच्च प्रदर्शन एम4 कूप, एम4 जीटीएस का एक संस्करण प्रस्तुत किया है जो जल अंतःक्षेपण को मध्यशीतक के साथ संबद्ध करता है। कार को 2015 मोटोजीपी सर्वेक्षण में श्रृंखला के लिए आधिकारिक सुरक्षा कार के रूप में प्रदर्शित किया गया था और 2016 में व्यावसायिक विणपन के लिए प्रारम्भ किया गया था।[9] बीएमडब्ल्यू उदाहरण के अनुसार, जल अंतःक्षेपण की विशेषता वाले वर्तमान इंजन विकास प्रदर्शन प्रगति के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित करते हैं। लेकिन 2020 के मध्य तक CO2 उत्सर्जन में कमी और संबंधित नियमों पर दबाव के कारण, इंजन विकास मे अपेक्षाकृत ईंधन खपत पर भी ध्यान केंद्रित आवश्वक हो गया है।[10][11]
रॉबर्ट बॉश जीएमबीएच, जिसने बीएमडब्ल्यू के साथ प्रौद्योगिकी का सह-विकास किया है जो अन्य निर्माताओं के लिए "वॉटरबॉस्ट" नामक एक जल अंतःक्षेपण प्रणाली प्रदान करता है। कंपनी इंजन के प्रदर्शन में 5% तक की वृद्धि CO2 उत्सर्जन में 4% तक की कमी और ईंधन अर्थव्यवस्था में 13% तक संशोधन का दावा करती है।[12] इसी तरह के परिणाम जल अंतःक्षेपण उच्च ऊर्जा और उच्च दक्षता संयुक्त ऊर्जा के साथ रिपोर्ट किए गए थे।[13] जल अंतःक्षेपण और शीतलक निष्कासित वायु पुनर्संचरण (ईजीआर) को प्रतिस्पर्धी तकनीकों के रूप में देखा जा सकता है यह प्रदर्शित किया गया है कि मध्यम भार पर संपर्क स्थल जल अंतःक्षेपण (पीडब्ल्यूआई) के साथ 40-50% पानी से ईंधन अनुपात (डब्ल्यूएफआर) का समान प्रभाव होता है। और 10% की ईजीआर-दर के रूप में, जिसे पेट्रोल इंजनों के लिए भी अपेक्षाकृत अधिक सीमित माना जाता है।[14]
ऑन-बोर्ड जल उत्पादन प्रणाली
सर्वेक्षणों में ग्राहकों से नियमित रूप से एक अतिरिक्त परिचालन द्रव भरने के लिए उनकी इच्छा के बारे में पूछने पर यह प्रदर्शित किया गया है कि स्वीकृति स्तर सीमित है।[11] इसलिए, जल अंतःक्षेपण को बड़े पैमाने पर स्वीकृति करने के लिए पुनर्भरण की आवश्यकता को मुख्य बाधाओं में से एक माना जाता है। सवृत पाश प्रणाली में चलने के लिए ऑन-बोर्ड जल उत्पादन प्रणाली का विकास एक प्रमुख संबल है विशेष रूप से उत्सर्जन के निरंतर निम्न स्तर के दायित्व के लिए (यदि पानी की आपूर्ति समाप्त हो जाती है तो इंजन CO2 उत्सर्जन बढ़ जाएगा) तीन प्रमुख स्रोतों की जांच की जा सकती है:
- परिवेश से वायु की आर्द्रता का दोहन (जैसे कि ए/सी संघनित द्रव)
- सतह का पानी (जैसे वाहन निकाय से एकत्र वर्षा का पानी)
- निष्कासक गैस संघनित द्रव
पहले के दो परिवर्त्य पर्याप्त रूप से उच्च आर्द्रता के स्तर या चालक की आदतों (कोई ए/सी संचालन नहीं चाहता था) के साथ मौसम परिवेश की स्थिति पर अत्यधिक निर्भर हैं। इसके परिणाम स्वरूप, पानी की पर्याप्त आपूर्ति सुनिश्चित नहीं की जा सकती है। इसके विपरीत, पेट्रोल के दहन के समय निर्मित जल वाष्प का संघनन पानी का एक विश्वसनीय स्रोत है प्रत्येक लीटर पेट्रोल ईंधन के निष्कासन में लगभग 1 लीटर जल वाष्प की मात्रा सम्मिलित होती है। अक्टूबर 2019 में, हैनॉन प्रणाली ने एफईवी के साथ मिलकर एक ऑडी टीटी-स्पोर्ट प्रदर्शक प्रस्तुत किया, जो जल अंतःक्षेपण से लैस है और एक सवृत प्रणाली के रूप में कार्य करता है जो हैनॉन प्रणाली "जल दोहन प्रणाली" के लिए धन्यवाद है।[15]
डीजल में उपयोग
2016 के एक अध्ययन में निष्कासक गैस पुनः संचरण के साथ जल अंतःक्षेपण को मिश्रित किया गया। एक डीजल इंजन के बहु निष्कासक में जल अन्तःक्षेपण किया गया था। और प्रेरण स्पर्श के समय निष्कासक वाल्व को खोलकर जल अन्तःक्षेपण किया गया। पानी और कुछ निष्कासक गैस को वापस सिलेंडर में एकत्रित किया गया था। लेकिन प्रभाव के बढ़े हुए कालिख उत्सर्जन की कीमत पर एनओएक्स उत्सर्जन में 85% की कमी थी। [16]
यह भी देखें
- क्रोवर छह स्पर्श
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Wilson, J. Parley (February 2011). Effects of Water Injection and Increased Compression Ratio in a Gasoline Spark Ignition Engine (Thesis). University of Idaho.
- ↑ Kroes & Wild 1995, p. 143.
- ↑ Kroes & Wild 1995, pp. 285–286.
- ↑ Roux, Élodie (2007). Turbofan and Turbojet Engines: Database Handbook. p. 213. ISBN 9782952938013.
- ↑ Daggett, D. L.; Ortanderl, S.; Eames, D.; Berton, J. J.; Snyder, C. A. (November 2, 2004). "Revisiting Water Injection for Commercial Aircraft". SAE Mobilus. US. doi:10.4271/2004-01-3108.
- ↑ Accident description for Paninternational crash near Hamburg-Fuhlsbüttel at the Aviation Safety Network
- ↑ "Ολυμπιακή Αεροπορία πτήση 411: Οταν κατα την απογείωση το ΑΕΡΟΠΛΑΝΟ εξυσε τις πολυκατοικίες στον Αλιμο" [Olympic Aviation flight 411: When during the take-off the PLANE scraped the apartment buildings in Alimos] (in Ελληνικά). December 27, 2020. Retrieved February 17, 2022.
- ↑ "Jetfire". Oldsmobile Mail List Server Community. Archived from the original on February 25, 1999.
- ↑ "New BMW M water injection system". BMW M Power. BMW. October 7, 2015. Retrieved November 14, 2021.
- ↑ Durst, B.; Unterweger, G.; Reulein, C.; Ruppert, C.; Linse, D; Kerkn, W. (2015). "Leistungssteigerung von Ottomotoren durch verschiedene Wassereinspritzungskonzepte". MTZ-Fachtagung Ladungswechsel im Verbrennungsmotor (in German). Germany.
{{cite journal}}: CS1 maint: unrecognized language (link) - ↑ 11.0 11.1 PAUER, T.; FROHNMAIER, M.; WALTHER, J.; SCHENK, P.; HETTINGER, A.; KAMPMANN, S., 2016. "Optimierung von Ottomotoren durch Wassereinspritzung." In: 37. Internationales Wiener Motorensymposium.
- ↑ Bosch WaterBoost - Bosch Mobility Solutions
- ↑ THEWES, M.; BAUMGARTEN, H.; SCHARF, J.; BIRMES, G.; BALAZS, A. et. alt., 2016 "Water Injection - High Power and High Efficiency combined" In: 25. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik
- ↑ CONWAY, Graham, 2019. "Injection of Alternative Fluids for Knock Mitigation." In: SAE, International Powertrains, Fuels and Lubricants Meeting. San Antonio, Texas, January 22–24, 2019.
- ↑ Hébert, Guillaume; Bazala, Jiří; Fischer, Oliver; Nothbaum, Jürgen; Thewes, Matthias; Voßhall, Tobias; Diehl, Peter (2019). Exhaust Gas Condensate as an Enabler for Self-Contained Water Injection Systems. 28th Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology.
- ↑ Nour, M; Kosaka, H; Abdel-Rahman, Ali K; Bady, M (2016). "Effect of Water Injection into Exhaust Manifold on Diesel Engine Combustion and Emissions". Energy Procedia. 100: 178–187. doi:10.1016/j.egypro.2016.10.162.
आगे की पढाई
- Daggett, David L.; Fucke, Lars; Hendricks, Robert C.; Eames, David J.H. (2010). "Water Injection on Commercial Aircraft to Reduce Airport Nitrogen Oxides" (PDF). NASA.
- Daggett, David L.; Ortanderl, Silvio; Eames, David; Snyder, Chris; Berton, Jeff (2004). "Water Injection: Disruptive Technology to Reduce Airplane Emissions and Maintenance Costs". SAE Transactions. 113: 1547–1556. ISSN 0096-736X.
- Gunston, Bill (1952). "Boosting Gas Turbines". Flight. Archived from the original on September 27, 2018.
- Heinicke, Orville H.; Vandeman, Jack E. (August 1945). "Effect of Water-Alcohol Injection and Maximum Economy Spark Advance on Knock-Limited Performance and Fuel Economy of a Large Air-Cooled Cylinder". NACA Wartime Memorandum Report E5H12. NASA.
- Kroes, M; Wild, T (1995). Aircraft Powerplants (7th ed.). Glencoe. p. 143.
- Rowe, M. R.; Ladd, G. T. (1946). "Water Injection for Aircraft Engines". SAE Transactions. 54: 26–37, 44. Retrieved October 12, 2021.
बाहरी कड़ियाँ
- Aircraft Technicians (March 12, 2021). Water Injection at Aircraft Engines (Video) – via YouTube.
