سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

تاثیر بیودیزل تولید‌شده از میکروجلبک بر متغیرهای عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل پاشش غیرمستقیم

نویسندگان
بهمن نجفی 1
مهدی ترکیان 1
محمدامین حجازی 2
امیرعلی زمزمیان 3
1 گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی،دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل ،ایران
2 پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی شمال غرب و غرب کشور،ایران
3 پژوهشگاه مواد و انرژی،ایران
چکیده
میکروجلبک‌ها، با قابلیلت رشد سریع و تولید حجم بالای روغن، می‌توانند به عنوان منبعی جدید برای بیودیزل مطرح باشند. در این تحقیق، از میکروجلبک کلرلا ولگاریس برای تولید بیودیزل استفاده شد. بیودیزل تولیدشده با درصدهای حجمی مختلف (2، 5 و 8 درصد) به گازوییل اضافه شد و در موتور دیزل M8/1 استفاده شد. موتور دیزل در سه بار مختلف (6/8، 9/82 و 100 درصد) و دور ثابت rpm750، براساس استاندارد ECE R-96، مورد آزمون قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که استفاده مخلوط‌های سوخت بیودیزل B2B5 و B8 تاثیر محسوسی برتوان ترمزی و مصرف سوخت ویژه ترمزی ندارد. با استفاده از سوخت B8 در بارهای مختلف 6/8، 9/82 و 100 درصد بار نهایی دینامومتر، انتشار منوکسیدکربن به ترتیب 40، 20 و 18درصد و انتشار هیدروکربن‌های نسوخته به ترتیب 20، 2/27 و 20 درصد کاهش پیدا می‌کنند، ولی انتشار اکسیدهای نیتروژن به میزان 20، 7/13 و 5/12 درصد افزایش می‌یابد.

تازه های تحقیق

بیودیزل حاصل از میکروجلبک نسبت به سوخت گازوییل گرانروی و چگالی بالاتری دارد، اما ارزش حرارتی آن نسبت به سوخت گازوییل پایین‌تر است. همچنین، سوخت بیودیزل نسبت به سوخت گازوییل نقطه ابری‌شدن و نقطه ریزش بالاتری دارد که استفاده از این سوخت را در مناطق سردسیر محدود می‌کند. برای بهبود خواص سوخت بیودیزل مانند چگالی، گرانروی، نقطه ابری‌شدن و نقطه‌ریزش، بیودیزل با سوخت گازوییل مخلوط می‌شود و در نتیجه گرانروی، چگالی، نقطه ابری­شدن و نقطه ریزش آن افزایش می‌یابد، اما میزان ارزش حرارتی سوخت کاهش پیدا می‌کند.

نتایج آزمون­های تجربی نشان‌داد که با افزودن 2، 5 یا 8 درصد سوخت بیودیزل حاصل از میکروجلبک به گازوییل، توان و گشتاور موتور حفظ شده و مصرف سوخت ویژه ترمزی نیز تغییر معنی‌داری پیدا نمی‌کند، ولی انتشار آلاینده‌هایی منوکسیدکربن و هیدروکربن‌های نسوخته ‌کاهش می‌یابد. بیشترین کاهش منوکسیدکربن و هیدروکربن‌های نسوخته در مخلوط 8 درصد سوخت بیودیزل با گازوییل (B8) مشاهده شد. در بارهای 6/8، 9/82 و 100 درصد بار نهایی دینامومتر، میزان کاهش انتشار CO به ترتیب20، 40 و 18 درصد و میزان کاهش انتشار UHC به ترتیب20، 2/27 و 20 درصد نسبت به گازوییل خالص است. به علت کاهش قابل توجه آلایندهایی چون هیدروکربن‌های نسوخته و منوکسیدکربن، استفاده از این سوخت به عنوان یک افزودنی به سوخت گازوییل مطلوب است و با توجه با مسایل زیست­محیطی استفاده از 8 درصد بیودیزل برای کاهش آلودگی به عنوان یک افزودنی پیشنهاد می‌شود. شایان ذکر است که که استفاده از سوخت بیودیزل حاصل از میکروجلبک به عنوان افزودنی گازوییل مقدار انتشار آلاینده‌ NOX را افزایش می‌دهد که در حال حاضر تحقیقات برای اصلاح آن ادامه دارد. با توجه به ظرفیت تالاب­های کشور برای پرورش این گونه میکروجلیک و استفاده از منابع انرژی بازگشت‌پذیر مانند انرژی خورشیدی، می‌توان در گام نخست استفاده از سوخت B2 را هدف­گذاری کرد.

 

کلیدواژه‌ها
سوخت‌های جایگزین
بیودیزل
میکروجلبک
عملکرد
آلایندگی
موتور دیزل

عنوان مقاله English

Effect of Microalgae Biodiesel on Performance Parameters and Exhaust Emissions from IDI Diesel Engine

نویسندگان English

Bahman Najafi 1
Mahdi Torkian 1
Mohammad Amin Hejazi 2
Amir Ali Zamzamian 3
1 Department of Agricultural Machinery Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Agricultural Biotechnology Research Institute for the Northwest and West of Iran
3 Materials and Energy Research Center, Iran
چکیده English

Microalgaes, with high growing capability and high level of oil yield can be considered as a new source for biodiesel production. In this research, Chlorella vulgariss microalgae was used for biodiesel production. Biodiesel fuel produced was added to diesel fuel with different volume percentages (B2,B5, and B8) and used in the M8/1 diesel engine. The diesel engine was tested at three loads (8.6, 82.9, and %100) and constant engine speed (730 rpm) conditions based on the ECE R-96 standard. Experimental results indicated that using B2, B5, and B8 biodiesel blends does not have a significant effect on brake power and brake Specific fuel consumption. Using B8 at 8.6, 82.9, and %100 loads, the CO emission respectively decreased to 40, 20,and 18%; and the HC emission decreased to 20, 27.2, and 20%, respectively. However,the NOX emission increased to 20, 13.7, and 12.2%, respectively

کلیدواژه‌ها English

Alternative fuels
Biodiesel
Microalgae
Performance
Exhaust emission
Diesel engine
1.     B. Najafi and M. Khani, “Study of the Effect of Ethyl Ester of Sunflower Oil and Its Different Mixtures with Diesel on Performance and Emission Parameters of a Turbocharged Direct Injection Diesel Engine, Fuels,” Fuel and Combustion, 4, No. 4, 2011, pp. 45-55, (in Farsi).
2.     B. Najafi, V. Piroozpanah and B. Ghobadian, “Experimental Investigation of Diesel Engine Performance Parameters and Pollution Using Biodiesel,” Modares Technical and Engineering, Special Issue on Mechanical Engineering, 28, 2007, pp. 78-101, (in Farsi).
3.     A. Omidvar and E. Amini, “Predicting of Physical Properties and Atomization Characteristics of the Biofuel Derived from Chlamydomoinas Microalga, Fuels”, Fuel and Combustion, 3, No. 2, 2009, pp. 47-58, (in Farsi).
4.     Y. Chisti, “Biodiesel from Microalgae,” Biotechnology Advances, 25, 2007, pp. 294-306
5.     M. Tabatabaei, M. Tohidfar, G. Salehi Jouzani, M. Safarnejad and M. Pazouki, “Biodiesel Production from Genetically Engineered Microalga Future of Bioenergy in Iran,”  Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, No. 4, 2011, pp. 1918-1927.
6.     Z. Tarik, Microalgae Grown in Photobioreactor for Mass Production of Biodiesel, Rutger University Press, U.S.A, 2008.
7.     S. Z. Masoumizadeh, “Isolation of Native Species of Phytoplankton from Arvand and Bahmanshir Rivers, Pajouhesh & Sazandegi, No. 73, 2006, pp. 147-154, (in Farsi).
8.     J. Van Gerpen, B. Shanks and R. Pruszko, “Biodiesel Analytical Methods,” Subcontractor Report, Iowa State University, 2004.
9.     Y. Chen, B. Huang, T. Chiang and T. Tang, “Fuel Properties of Microalgae (Chlorella Protothecoides) Oil Biodiesel and Its Blends with Petroleum Diesel,” Fuel, 94, 2012,  pp. 270-273.
10.  Y. Icingur and D. Altiparma, “Effect of Fuel Cetane Number and Injection Pressure on a DI Diesel Engine Performance and Emission,” Energy Convergent and Management, 44, 2003, pp. 389-397.
11.  D. Yuanwang, Z. Meilin, X. Dong and C. Xiaobei, “An Analysis for Effect of Cetane Number on Exhaust Emissions from Engine with the Neural Network,” Fuel, 81, 2002, pp. 1963-1970.
12.  T. C. Zannis, D. T. Hountalas and D. A. Kouremenos, “Experimental Investigation to Specify the Effect of Oxygenated Additive Content and Type on DI Diesel Engine Performance and Emissions,” SAE Paper 2004-01-0097, 2004.
13.  X. Li, W. L. Chippior and O. L. Gulder, “Effects of Fuel Properties on Exhaust Emissions of a Single Cylinder DI Diesel Engine,” SAE Technical Paper 962116, 1996.
 
 
سوخت و احتراق
دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 8
8
تابستان 1390
صفحه 29-43