Tar characterisation in new generation agro-residue gasifiers - Cyclone and downdraft open top twin air entry systems

This paper deals with the characterisation of tar from two configurations of bioresidue thermochemical conversion reactors designed for producer gas based power generation systems. The pulverised fuel reactor is a cyclone system (R1) and the solid bioresidue reactor (denoted R2) is an open top twin air entry system both at 75-90 kg/h capacity (to generate electricity similar to 100 kVA). The reactor, R2, has undergone rigorous test in a major Indo-Swiss programme for the tar quantity at various conditions. The former is a recent technology development. Tars collected from these systems by a standard tar collection apparatus at the laboratory at Indian Institute of Science have been analysed at the Royal Institute of Technology (KTH), Sweden. The results of these analyses show that these thermochemical conversion reactors behave differently from the earlier reactors reported in literature in so far as tar generation is concerned. The extent of tar in hot gas is about 700-800 ppm for R1 and 70-100 ppm for R2. The amounts of the major compounds - naphthalene and phenol-are much lower that what is generally understood to happen in the gasifiers in Europe. It is suggested that the longer residence times at high temperatures allowed for in these reactors is responsible for this behavior. It is concluded the new generation reactor concepts extensively tried out at lower power levels hold promise for high power atmospheric gasification systems for woody as well as pulverisable bioresidues.

Air-pollution and economics: diesel bus versus electric bus

The Bangalore Metropolitan Transport Corporation (BMTC) took an initiative to check the overall benefits of introducing electric buses as a suitable replacement for the diesel buses to tackle the burgeoning pollution in the city of Bengaluru, India. For a trial run of three months, an electric bus was procured from a Chinese company `Build Your Dreams' (BYD). Data were collected by BMTC on the operation and maintenance of the bus. This new initiative, if rightly guided, could have a direct impact on the lives of those in the city. An economic analysis of the running as well as maintenance of the electric buses within the city limits was performed. For comparison, the same analysis was performed for the data from the existing diesel bus operating on the same route. On the basis of the study, it can be concluded that the introduction of electric buses as a means of public transport in the city would be beneficial both economically as well as environmentally. The electric bus also makes much less noise, thereby helping reduce noise pollution and makes less vibration when compared to the diesel bus. This results in a more comfortable journey for the passengers.

Motori diesel a basso rapporto di compressione

L'elaborato illustra le metodologie e le tecnologie impiegate per adeguare i motori ad accensione per compressione alla normativa di omologazione Euro VI. In particolare, viene analizzata la soluzione basata sulla riduzione del rapporto di compressione, che permette la contestuale diminuzione delle emissioni di NOx e di particolato, senza penalizzare i consumi e senza richiedere l'uso di sistemi di post-trattamento SCR.

Studio e ottimizzazione di un riduttore aeronautico avanzato per motori diesel common rail

Così concepito il riduttore rispetta i requisiti richiesti in termini di peso, affidabilità, realizzabilità e costi contenuti. Per quanto riguarda la realizzabilità e i costi, si sono progettati due componenti che possono essere ottenuti da barre commerciali in un'unica lavorazione al tornio, se munito di creatore per le ruote dentate: questo ci consente di contenere i costi di produzione, costi che erano stati già abbattuti in partenza utilizzando i carter Simonini, evitando di dover progettare e costruire dei carter ad hoc.

Sviluppo di un sistema RCP per il controllo della combustione diesel basato sull'analisi real-time del rumore di combustione

Lavoro sviluppato attraverso un’attività sperimentale svolta su un motore Diesel 1.3 Multijet, presente al banco nei laboratori hangar della Scuola di Ingegneria e Architettura, sede di Forlì. L’attività è stata incentrata sullo sviluppo di un sistema RCP (Rapid Control Prototyping) per il controllo del pattern di iniezione del motore, basato sull’analisi in tempo reale di un opportuno indice di rumore, calcolato in real time attraverso il processamento del segnale proveniente da un microfono da laboratorio affacciato al blocco motore.

Progettazione e sviluppo del sistema di analisi dati del registro diabetici

L'obiettivo di questa tesi è la progettazione e realizzazione di una porzione del sistema informatico relativo al registro di patologia per il diabete. L'attività di progettazione e realizzazione del Registro diabetici è stata svolta prevalentemente durante il tirocinio presso il SITIC e ha compreso fasi di ricerca, analisi e sviluppo di un'applicazione in Qlikview.

Studio di fattibilità di motore bicilindrico in monocilindrico 2T per applicazioni aeronautiche

Conversione di un motore bicilindrico 2 tempi diesel sovralimentato con compressore centrifugo in monocilindrico 2 tempi con carter pompa di pari potenza e cilindrata.

Ottimizzazione di una testata per un motore diesel aeronautico

In questo elaborato di tesi ci si è occupati di riprogettare la testata del motore bicilindrico Twin Air del gruppo Fiat. La testata viene ridisegnata al fine di poter destinare questo motore, particolarmente leggero flessibile e dai bassi consumi, ad un uso aeronautico. In questa tesi si è appunto realizzata una nuova testata inserendovi 3 valvole, due di aspirazione e una di scarico, e 2 iniettori per cilinrdo. Una volta completato il disegno sono stati realizzati diversi test attraverso un software di simulazione. In particolare ci si è accertati che la camera di combustione realizzata possa resistere alle alte pressioni e temperature in gioco e che i fluidi scorrano al meglio all'interno dei condotti. Si sono utilizzati i risultati ottenuti per riprogettare iterattivamente la testa ed arrivare a un risultato finale soddisfacente.

Diesel Cylinder Charge Properties: Feed-Forward Control and Cycle-by-Cycle Analysis Using an In-Cylinder Gas Sampling System

Common-rail fuel injection systems on modern light duty diesel engines are effectively able to respond instantaneously to changes in the demanded injection quantity. In contrast, the air-system is subject to significantly slower dynamics, primarily due to filling/emptying effects in the manifolds and turbocharger inertia. The behaviour of the air-path in a diesel engine is therefore the main limiting factor in terms of engine-out emissions during transient operation. This paper presents a simple mean-value model for the air-path during throttled operation, which is used to design a feed-forward controller that delivers very rapid changes in the in-cylinder charge properties. The feed-forward control action is validated using a state-of-the-art sampling system that allows true cycle-by-cycle measurement of the in-cylinder CO2 concentration. © 2011 SAE International.

Studio e ottimizzazione di un riduttore aeronautico di potenza per motori alternativi

Come ogni campo dell'ingegneria, anche quello inerente allo sviluppo di motori aerei, è in continuo sviluppo, e, di volta in volta, la progettazione richiede nuove soluzioni per rendere sempre più efficienti ed affidabili i velivoli, mantenendo ridotti i costi di produzione e manutenzione. In particolare, si è pensato di porre rimedio a queste molteplici necessità introducendo l'utilizzo di motori diesel di derivazione automobilistica: economici dal punto di vista della manutenzione e della produzione, in quanto largamente diffusi e testati, ben si prestano all'adattamento ad uso aeronautico. Nel caso specifico del progetto che intendo affrontare, si tratta di un motore Audi V12 tdi, elaborato fino a raggiungere i 900 hp e velocità su albero motore 5,000 rpm. Naturalmente, l'adattamento di tale motore implica una riprogettazione del riduttore, affinché si ottenga in uscita una velocità di 1185 rpm. Infatti, la rotazione dell'elica non dovrebbe mai superare i 2700-2800 giri al minuto, in quanto ad una velocità di rotazione superiore, le pale dell'elica raggiungerebbero una velocità prossima a quella del suono, creando rumori insopportabili e fastidiose vibrazioni, nonché la perdita dell'efficacia dell'elica stessa. La mia tesi nasce dal lavoro precedentemente sviluppato da un mio collega, il quale aveva elaborato un riduttore in grado di modificare la potenza in entrata da 600 a 900 hp, riprogettando le ruote dentate e selezionando nuovi cuscinetti, pur mantenendo i carter iniziali, opportunamente modificati. Il mio obiettivo è quello di elaborare ulteriormente il compito da lui svolto, sviluppando un nuovo riduttore in grado di utilizzare sempre la potenza in entrata di un motore da 900 hp ma di rendere il riduttore nel suo insieme, più compatto e leggero possibile.

Diesel spray mixing limited vaporization with non-ideal and multi-component fuel thermophysical property effects

Internal combustion engines are, and will continue to be, a primary mode of power generation for ground transportation. Challenges exist in meeting fuel consumption regulations and emission standards while upholding performance, as fuel prices rise, and resource depletion and environmental impacts are of increasing concern. Diesel engines are advantageous due to their inherent efficiency advantage over spark ignition engines; however, their NOx and soot emissions can be difficult to control and reduce due to an inherent tradeoff. Diesel combustion is spray and mixing controlled providing an intrinsic link between spray and emissions, motivating detailed, fundamental studies on spray, vaporization, mixing, and combustion characteristics under engine relevant conditions. An optical combustion vessel facility has been developed at Michigan Technological University for these studies, with detailed tests and analysis being conducted. In this combustion vessel facility a preburn procedure for thermodynamic state generation is used, and validated using chemical kinetics modeling both for the MTU vessel, and institutions comprising the Engine Combustion Network international collaborative research initiative. It is shown that minor species produced are representative of modern diesel engines running exhaust gas recirculation and do not impact the autoignition of n-heptane. Diesel spray testing of a high-pressure (2000 bar) multi-hole injector is undertaken including non-vaporizing, vaporizing, and combusting tests, with sprays characterized using Mie back scatter imaging diagnostics. Liquid phase spray parameter trends agree with literature. Fluctuations in liquid length about a quasi-steady value are quantified, along with plume to plume variations. Hypotheses are developed for their causes including fuel pressure fluctuations, nozzle cavitation, internal injector flow and geometry, chamber temperature gradients, and turbulence. These are explored using a mixing limited vaporization model with an equation of state approach for thermopyhysical properties. This model is also applied to single and multi-component surrogates. Results include the development of the combustion research facility and validated thermodynamic state generation procedure. The developed equation of state approach provides application for improving surrogate fuels, both single and multi-component, in terms of diesel spray liquid length, with knowledge of only critical fuel properties. Experimental studies are coupled with modeling incorporating improved thermodynamic non-ideal gas and fuel

Metrological assessment of a portable analyzer for monitoring the particle size distribution of ultrafine particles

Adverse health effects caused by worker exposure to ultrafine particles have been detected in recent years. The scientific community focuses on the assessment of ultrafine aerosols in different microenvironments in order to determine the related worker exposure/dose levels. To this end, particle size distribution measurements have to be taken along with total particle number concentrations. The latter are obtainable through hand-held monitors. A portable particle size distribution analyzer (Nanoscan SMPS 3910, TSI Inc.) was recently commercialized, but so far no metrological assessment has been performed to characterize its performance with respect to well-established laboratory- based instruments such as the scanning mobility particle sizer (SMPS) spectrometer. The present paper compares the aerosol monitoring capability of the Nanoscan SMPS to the laboratory SMPS in order to evaluate whether the Nanoscan SMPS is suitable for field experiments designed to characterize particle exposure in different microenvironments. Tests were performed both in a Marple calm air chamber, where fresh diesel particulate matter and atomized dioctyl phthalate particles were monitored, and in microenvironments, where outdoor, urban, indoor aged, and indoor fresh aerosols were measured. Results show that the Nanoscan SMPS is able to properly measure the particle size distribution for each type of aerosol investigated, but it overestimates the total particle number concentration in the case of fresh aerosols. In particular, the test performed in the Marple chamber showed total concentrations up to twice those measured by the laboratory SMPS—likely because of the inability of the Nanoscan SMPS unipolar charger to properly charge aerosols made up of aggregated particles. Based on these findings, when field test exposure studies are conducted, the Nanoscan SMPS should be used in tandem

Sviluppo di sistemi per l'analisi della combustione in tempo reale per motori endotermici alternativi

I moderni motori a combustione interna diventano sempre più complessi L'introduzione della normativa antinquinamento EURO VI richiederà una significativa riduzione degli inquinanti allo scarico. La maggiore criticità è rappresentata dalla riduzione degli NOx per i motori Diesel da aggiungersi a quelle già in vigore con le precedenti normative. Tipicamente la messa a punto di una nuova motorizzazione prevede una serie di test specifici al banco prova. Il numero sempre maggiore di parametri di controllo della combustione, sorti come conseguenza della maggior complessità meccanica del motore stesso, causa un aumento esponenziale delle prove da eseguire per caratterizzare l'intero sistema. L'obiettivo di questo progetto di dottorato è quello di realizzare un sistema di analisi della combustione in tempo reale in cui siano implementati diversi algoritmi non ancora presenti nelle centraline moderne. Tutto questo facendo particolare attenzione alla scelta dell'hardware su cui implementare gli algoritmi di analisi. Creando una piattaforma di Rapid Control Prototyping (RCP) che sfrutti la maggior parte dei sensori presenti in vettura di serie; che sia in grado di abbreviare i tempi e i costi della sperimentazione sui motopropulsori, riducendo la necessità di effettuare analisi a posteriori, su dati precedentemente acquisiti, a fronte di una maggior quantità di calcoli effettuati in tempo reale. La soluzione proposta garantisce l'aggiornabilità, la possibilità di mantenere al massimo livello tecnologico la piattaforma di calcolo, allontanandone l'obsolescenza e i costi di sostituzione. Questa proprietà si traduce nella necessità di mantenere la compatibilità tra hardware e software di generazioni differenti, rendendo possibile la sostituzione di quei componenti che limitano le prestazioni senza riprogettare il software.