تاثیر ترکیب سوخت‌های دیزل و بیودیزل حاصل از پسماند روغن‌های خوراکی در عملکرد موتور اشتعال تراکمی CI

زنوزی, علی; قبادیان, برات; توکلی, تیمور; فیض اله نژاد, مهدی; باقر‏پور, حسین

تاثیر ترکیب سوخت‌های دیزل و بیودیزل حاصل از پسماند روغن‌های خوراکی در عملکرد موتور اشتعال تراکمی CI

نویسندگان

علی زنوزی ¹

برات قبادیان ²

تیمور توکلی ²

مهدی فیض اله نژاد ²

حسین باقر‏پور ²

¹ سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ،تهران،ایران

² گروه ماشین‌های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

امروزه بیودیزل به عنوان جایگزین سوخت دیزل شناخته شده است. این سوخت به طور عمده از انواع روغن‏ های گیاهی تولید می‏ شود. از آنجایی‌که قیمت بیودیزل تولید شده از روغن‏ های گیاهی خوراکی بسیار بالاست؛ لذا روغن‏ های پسماند و غیرخوراکی به عنوان پتانسیلی با هزینه‏ پایین برای تولید بیودیزل ترجیح داده می‏ شوند. از این رو در این تحقیق ابتدا بیودیزل از روغن پسماند حاصل از رستوران و با استفاده از روش ترانس‏استریفیکاسیون تولید شد. سپس خصوصیات مهم سوخت تولید شده با استاندارد ASTM D-6751 مطابقت داده شد. پس از اطمینان از استاندارد بودن سوخت بیودیزل تولید شده، تغییر عملکرد موتور شش سیلندر پرکینز در حالت تمام بار با استفاده از ترکیبات سوخت بیودیزل و دیزل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ‏ها نشان داد که با اضافه کردن بیودیزل به سوخت دیزل، به دلیل احتراق کامل، میزان توان و گشتاور موتور افزایش می ‏یابد. با توجه به ارزش گرمایی پایین بیودیزل، مقدار مصرف سوخت ویژه نیز اندکی افزایش پیدا می‏ کند. مشاهدات کیفی نشان داد که میزان بو و دود خروجی کاهش می‏ یابد و تغییر بو در نسبت‏های بالاتر بیودیزل کاملاً آشکار است. در مجموع نتیجه گیری شد که با افزایش 25 درصد بیودیزل حاصل از روغن پسماند به سوخت دیزل، عملکرد موتور بدون هیچگونه تغییر و اصلاحی در اجزای آن بهبود می ‏یابد.

تازه های تحقیق

در این تحقیق بیودیزل با استفاده از روغن پسماند و مطابق با استاندارد ASTM D-6751 تولید شد. سپس تغییر عملکرد موتور شش سیلندر پرکینز در حالت تمام بار با استفاده از ترکیبات سوخت بیودیزل و دیزل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش‏ها نشان داد که توان و گشتاور تولیدی این موتور با استفاده از ترکیبات B₅D₁₀₀ تا B₂₅D₇₅بیشتر از توان تولیدی سوخت دیزل خالص است که علت آن را میتوان به بهسوزی بیودیزل به دلیل اکسیژن‏دار بودن این سوخت نسبت داد. با استفاده از این ترکیبات میزان مصرف سوخت نسبت به سوخت دیزل خالص بالاتر میرود و بیشترین مصرف سوخت در کلیهی ترکیبات، در توان حداکثر به دست می‏آید. نتایج نشان میدهد که ترکیب B₅D₉₅دارای بهترین عملکرد و کمترین مصرف سوخت بین سایر ترکیبات است. میزان مصرف سوخت و مصرف سوخت ویژهی ترکیب B₂₅D₇₅بسیار کمتر از ترکیب B₂₀D₈₀است. لذا، اگر هدف استفاده از مقادیر بیشتر بیودیزل باشد ترکیب B₂₅D₇₅بسیار مناسبتر از ترکیب B₂₀D₈₀ است. استفاده از ترکیب B₅D₉₅یا B₂₅D₇₅در موتور دیزل علاوه بر مزایای کاهش آلایندگی موتور، باعث افزایش توان و گشتاور آن نیز میشود. فقط میزان مصرف سوخت اندکی بیشتر می‏شود که افزایش توان، آن را جبران می‏کند.

کلیدواژه‌ها

بیودیزل

روغن پسماند

عملکرد موتور اشتعال تراکمی

ترکیبات سوختی

عنوان مقاله English

Effect of the Blends of Diesel and Biodiesel Made From Waste Cooking Oil on Compression-Ignition Engine (CI) Performance

نویسندگان English

Ali Zenouzi ¹

برات قبادیان ²

Teimur Tavakoli Hashjin, ²

Mehdi Feyzollahnejad ²

Hossein Bagherpour ²

¹ Iranian Research Organization for Science and Technology, Tehran, Iran

² Department of Agricultural Machinery, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University

چکیده English

Today biodiesel is has known as an alternative to diesel fuel. It is mainly produced from different kinds of vegetable oils. Regarding the high cost of biodiesel made from edible vegetable oils, the waste cooking oils and inedible oils are preferred as low cost potential for biodiesel production. Therefore in this research work, first the biodiesel was produced from waste restaurant oil using transesterification reaction. Then the main characteristics of produced fuel were compared with the ASTM D-6751 standard. With confidence from standardization of the produced biodiesel, the changes in the performance of 6 cylinder Perkins engine was investigated using the blends of biodiesel and diesel fuel at full load. Test results showed that by adding the biodiesel to diesel fuel, due to complete combustion, the power and torque of the engine increases. With regard to the low caloric value of the biodiesel, the specific fuel consumption also slightly increases. The qualitative observations showed that the rate of odor and smoke decreases and the change in odor at high ratios of biodiesel is completely evident. Generally it was found that by adding 25 percent biodiesel made from the waste oil to the diesel fuel, without any change and modification, the engine performance is improved.

کلیدواژه‌ها English

Biodiesel

Waste oil

CI engine performance

Fuel blends

1. Ghobadian, B., and Rahimi, H., “Biofuels-Past, Peresent and Future Perspective,” the 4^th International Iran and Russia Conference, Shahre kord, Iran, September, 2004.

2. Lee, S. W., Herage, T., and Young, B., “Emission Reduction Potential from the Combustion of Soy Methyl Ester Fuel Blended with Petroleum Distillate Fuel,” Journal of Fuel, Vol. 83, pp. 1607-1613, 2004.

3. Dorado, M. P., Ballesteros, E., Arnal, J. M., and Lopez, F. J., “Exhaust Emissions From a Diesel Engine Fueled with Transesterified Waste Olive Oil,” Journal of Fuel, Vol. 82, pp. 1311-1315, 2003.

4. بی نام، وزارت نیرو، ترازنامه انرژی جمهوری اسلامی ایران، 1385.

5. رحیمی، ه. "بررسی عملکرد موتور دیزل با استفاده از بیوفیول،" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، 1384.

6. قبادیان، ب. و خاتمی فر، م. "تولید بیودیزل از روغن های پسماند خوراکی،" مجموعه مقالات دومین همایش ملی بررسی ضایعات محصولات کشاورزی، قطب علمی مهندسی بازیافت و ضایعات محصولات استراتژیک کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، آبان ماه 1384.

7. Ghobadian, B., and Khatamifar, M., “Biodiesel Fuel Production Using Transesterification of Waste Vegetable Oils,” The fourth International Conference on Internal Combustion Engines (4^th ICICE ), Tehran, Iran, November, 2005.

8. قبادیان، ب. "طراحی دستگاه بیوگاز گنبدی ثابت،" اولین سمینار بیو گاز در ایران، بخش بیوگاز مرکز تحقیقات و انرژی های نو، سازمان انرژی اتمی ایران، 1375.

9. خاتمی فر، م. "طراحی، ساخت، آزمایش و ارزیابی دستگاه فراوری بیودیزل،" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، 1385.

10. Ghobadian, B., Rahimi, H., and Khatamifar, M., “Evaluation of Engine Performance Using Net Diesel Fuel and Biofuel Blends,” The First Combustion Conference of Iran (CCI1), Tarbiat Modares University, Tehran, Iran, February, 2006.

11. نجفی، ب؛ پیروز پناه، و. و قبادیان، ب. "تاثیر استفاده از بیودیزل در کاهش آلایندگی موتور دیزل،" مجموعه مقالات اولین کنفرانس احتراق ایران، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، بهمن ماه 1384.

12. Felizardo, P., Correia, M. J. N., Raposo, I., Mendes, J. F., Berkemeier, R., and Bordado, J. M., “Production of Biodiesel from Waste Frying Oils,” Waste Management, ARTICLE IN PRESS, 2005.

13. Gerpen, J. V., “Biodiesel Processing and Production,” Journal of Fuel Processing Technology, Vol. 86, pp. 1097-1107, 2005.

14. Karmee, S. K., and Chadha, A., “Preparation of Biodiesel from Crude Oil of Pongamia Pinnata,” Journal of Bioresource Technology, Vol. 96, pp. 1425-1429, 2005.

15. Demirbas, A., “Biodiesel Fuels from Vegetable Oils via Catalytic and Non-Catalytic Supercritical Alcohol Transesterifications and other Methods: a Survey,” Journal of Energy Conversion and Management, Vol. 44, pp. 2093-2109, 2003.

16. Patzer, R., and Norris, M., “Evaluate Biodiesel Made from Waste Fats and Oils,” Agriculture Utilization Research Institute, 2002.

17. Vicente, G., Matinez, M., and Aracil, J., “Integrated Biodiesel Production: a Comparison of Different Homogeneous Catalysts Systems,” Journal of Bioresource Technology, Vol. 92, pp. 297-305, 2004.

18. Korus, R. A., Hoffman, D. S., Bam, N., Peterson, C. L., and Drown, D. C., “Transesterification Process to Manufacture Ethyl Ester of Rape Oil,” First Biomass Conference of the Americas: Energy, Environment, Agriculture, and Industry, Burlington, Vermont, Aug. 30-Sept. 2, 1993.

19. Leung, D. Y. C., and Koo, B. C. P., “Biodiesel – Is It Feasible To Be Used In Hong Kong?,” Vehicle Exhaust Treatment Technology and Control, pp. 133-138, 2000.

20. Carraretto, C., Macor, A., Mirandola, A., Stoppato, A., and Tonon, S., “Biodiesel as Alternative Fuel: Experimental Analysis and Energetic Evaluation,” Journal of Energy, Vol. 29, pp. 2195-2211, 2004.

21. Clark, S. L., Wagner, L., and Schrock, M. D., “Methyl and Ethyl Soybean as Renewable Fuels for Diesel Engine,” JAOCS, Vol. 10, pp. 632-637, 1997.