20645

۲۰۶۴۵

توليد سوخت هاي امولسيوني حاوي آب/ديزل/بيوديزل روغن پسماند ماهي به كمك امواج مافوق صوت: بررسي تجربي و مدل سازي آماري

كارشناسي ارشد

مدل سازي، شبيه سازي و كنترل

1395-1397

۱۳۹۸/۰۱/۲۸

دكتر محمد امين ثباتي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

استفاده از موتورهاي ديزلي در بخش توليد برق و حمل و نقل به دليل كارايي و دوام بيش¬تر نسبت به موتورهاي بنزيني غالب است. با اين حال، موتورهاي ديزلي به عنوان يكي از مهم¬ترين عوامل انتشار آلاينده¬ها در محيط زيست مورد توجه هستند. يكي از روش¬هاي مورد توجه براي كاهش نشر آلاينده از موتورهاي ديزلي استفاده از از سوخت¬هاي امولسيوني آبي مي¬باشد. از مهمترين مزاياي اين سوخت¬ها بهبود بازده احتراق، كاهش نشر آلاينده¬هايي مانند نيتروژن اكسيدها و ذرات معلق و همچنين عدم نياز به اصلاح موتور ديزل مي¬باشد. هدف از اين پژوهش بررسي تجربي عملكرد موتوري و ميزان آلايندگي سوخت امولسيوني آب-گازوئيل-بيوديزل روغن ضايعات ماهي است. در اين پژوهش براي توليد نمونه¬هاي سوخت¬ امولسيوني از سامانه امواج مافوق صوت استفاده شد. در اين تحقيق، درصد بيوديزل، درصد آب و درصد سورفكتانت به عنوان پارامترهاي مؤثر در توليد اين سوخت¬ها انتخاب شد و اثر اين پارامترها بر روي خواص شيمي¬فيزيكي و نيز پارامترهاي عملكردي و انتشارات خروجي از اگزوز موتور ديزل تك سيلندر استاندارد در دور 1800 دور بر دقيقه و بار 100 درصد بررسي شد. درادامه رفتار اين پارامترها و اثرات متقابل آن¬ها بر روي پاسخ¬ها با استفاده از روش سطح پاسخ با نمايش نمودارهاي سه بعدي بررسي شد. همچنين بهترين فرمولاسيون سوخت امولسيوني با بهينه سازي چند هدفه مشخص شد. در آخر نتايج حاصل از خواص شيمي¬فيزيكي و پارامترهاي عملكرد موتور و انتشارات اگزوز ناشي از سوختن سوخت امولسيوني در شرايط بهينه (درصد بيوديزل 3 درصد، درصد آب 13/6 درصد و درصد سورفكتانت 1 درصد) با نتايج به دست آمده از سوخت گازوئيل در شرايط دور موتور 1800 دور بر دقيقه و بار 100 درصد مقايسه شد. با بررسي نتايج، مشخص شد دانسيته سوخت امولسيوني و ويسكوزيته سينماتيكي به ترتيب 57/1 درصد و 48/19 درصد نسبت به سوخت ديزل افزايش مي¬يابد. گشتاور و توان ترمزي به ترتيب 33/6 درصد و 86/7 درصد كاهش اما مصرف ويژه سوخت ترمزي 52/9 درصد افزايش نسبت به سوخت ديزل نشان دادند. نشر كربن مونواكسيد و هيدروكربن نسوخته و نيتروژن اكسيدها نسبت به سوخت ديزل به ترتيب 86/42 و 02/ 34 و 53/25 درصد كاهش نشان داد. اين نتايج، نشان¬دهنده¬ كاهش هم زمان آلاينده¬هاي اصلي نسبت به سوخت ديزل مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: سوخت امولسيوني، موتور ديزل، عملكرد موتور، انتشارات اگزوز، روش سطح پاسخ

1398/03/26

Production of Water-Diesel-Biodiesel of Waste Fish Oil Emulsion Fuels Using Ultrasonic Waves: Experimental Investigation and Statistical Modeling

4/16/2020 12:00:00 AM

The application of diesel engine in power generation and transportation sections is dominant in comparison with gasoline engine. However, diesel engines are considered as one of the main sources of emission of pollutants to the environment. The main advantages of this kind of fuels are improvement of combustion efficiency, reduction in NOx and particulate matters emission, and no need to engine retrofit. The main target of the present study was investigation of the performance and emission of a diesel engine using waste fish oil biodiesel/ diesel/ water emulsion fuels, experimentally. The emulsion fuels were prepared through ultrasound irradiation. In the present study, the percentages of biodiesel, water, and surfactant were selected as the main parameters for experimental design. The effect of selected parameters were investigated on the performance and emission of a standard single cylinder diesel engine in 1800 rpm under full load condition. The interaction effect of selected parameters on different responses was studied through response surface methodology (RSM). The best formulation of emulsion fuel was selected through multi-objective optimization considering engine performance and emission. The physic-chemical properties, performance, and emission of the best emulsion fuel (containing 3% biodiesel, 6.13% water, and 1% surfactant) were also compared with the neat diesel fuel in 1800 rpm under full load condition. It was found that the density and kinematic viscosity of the best emulsion fuel increased by 1.57% and 19.48% compared to neat diesel fuel, respectively. 6.33% and 7.86% reduction in torque and brake power and 9.52% increment in the brake specific fuel consumption were also observed for the best emulsion fuel in comparison with the neat diesel fuel. Regarding the exhaust emission, reduction of carbon monoxide (by 42.86%), unburnt hydrocarbon (by 34.02%) , NOx (by 25.53%) was observed for the best emulsion fuel in comparison with the neat diesel fuel which confirms simultaneous decrement of the main pollutants. Keywords: emulsion fuel, diesel engine, engine performance, exhaust emissions, response surface methodology