بهینه سازی مصرف سوخت ویژه اختلاط سوخت های بیودیزل – بیواتانول و دیزل به روش سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران * (مسوول مکاتبات)

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22034/jest.2018.19700.2855

چکیده

چکیده
زمینه و هدف:اخیرا توجه زیادی به توسعه سوخت­های جایگزین به منظور رسیدن به استاندارد آلایندگی و کاهش وابستگی به سوخت­های فسیلی معطوف گردیده است. بیودیزل و اتانول به عنوان سوخت­های جایگزین عمده (مهم) که از منابع تجدیدپزیر بدست می­آیند مورد توجه زیادی قرار گرفته­اند. این سوخت­ها میزان اکسیژن خوبی دارند بنابراین پتانسیل بسیار بالایی برای کاهش آلایندگی دارند.
روش بررسی: در این تحقیق به بررسی تاثیر مشخصه های  بار و سرعت موتور و همچنین درصدهای مختلف اختلاط سوخت­های دیزل، بیودیزل و اتانول بر روی مصرف سوخت ویژه موتور دیزل OM 314 پرداخته شد. طراحی آزمایش­ها با استفاده از روش آماری سطح پاسخ پایه ریزی شد.
یافته ها: نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش بار اعمالی به موتور مصرف ویژه سوخت در تمام اختلاط­های سوختی کاهش یافتو با افزایش میزان بیودیزل و اتانول در سوخت­های اختلاط یافته، مصرف ویژه سوخت ترمزی نسبت به سوخت دیزل افزایش پیدا کرد به طوری که کم­ترین میزان مصرف ویژه سوخت ترمزی موتور به میزان g/kW.h156 در حالت بار کامل و در سرعت دورانی 2453 دور بر دقیقه و برای سوخت گازوییل خالص (D100B0E0) رخ داد.
بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که بیش­ترین میزان مصرف ویژه سوخت در بار اعمالی 20 درصد موتور و سرعت دورانی 2800 دور بر دقیقه برای مخلوط حجمی 4/0 لیتر بیودیزل و 4/0 لیتر اتانول در یک لیتر گازوییل (D58B18E24) و به مقدار 413 گرم بر کیلو وات ساعت رخ داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیستم، شماره دو، تابستان 97

                                                                

 

بهینه سازی مصرف سوخت ویژه اختلاط سوخت های بیودیزل بیواتانول و دیزل به روش سطح پاسخ

گل محمد خوب بخت[1]*

g.m.khoobbakht@pnu.ac.ir

محمد قحدریجانی[2]

 

تاریخ دریافت:4/5/95

تاریخ پذیرش:8/10/95

 

چکیده

زمینه و هدف:اخیرا توجه زیادی به توسعه سوخت­های جایگزین به منظور رسیدن به استاندارد آلایندگی و کاهش وابستگی به سوخت­های فسیلی معطوف گردیده است. بیودیزل و اتانول به عنوان سوخت­های جایگزین عمده (مهم) که از منابع تجدیدپزیر بدست می­آیند مورد توجه زیادی قرار گرفته­اند. این سوخت­ها میزان اکسیژن خوبی دارند بنابراین پتانسیل بسیار بالایی برای کاهش آلایندگی دارند.

روش بررسی: در این تحقیق به بررسی تاثیر مشخصه های  بار و سرعت موتور و همچنین درصدهای مختلف اختلاط سوخت­های دیزل، بیودیزل و اتانول بر روی مصرف سوخت ویژه موتور دیزل OM 314 پرداخته شد. طراحی آزمایش­ها با استفاده از روش آماری سطح پاسخ پایه ریزی شد.

یافته ها: نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش بار اعمالی به موتور مصرف ویژه سوخت در تمام اختلاط­های سوختی کاهش یافتو با افزایش میزان بیودیزل و اتانول در سوخت­های اختلاط یافته، مصرف ویژه سوخت ترمزی نسبت به سوخت دیزل افزایش پیدا کرد به طوری که کم­ترین میزان مصرف ویژه سوخت ترمزی موتور به میزان g/kW.h156 در حالت بار کامل و در سرعت دورانی 2453 دور بر دقیقه و برای سوخت گازوییل خالص (D100B0E0) رخ داد.

بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که بیش­ترین میزان مصرف ویژه سوخت در بار اعمالی 20 درصد موتور و سرعت دورانی 2800 دور بر دقیقه برای مخلوط حجمی 4/0 لیتر بیودیزل و 4/0 لیتر اتانول در یک لیتر گازوییل (D58B18E24) و به مقدار 413 گرم بر کیلو وات ساعت رخ داد.

واژه های کلیدی: بیودیزل، اتانول، دیزل، مصرف سوخت، سطح پاسخ.

 

 

J.Env. Sci. Tech., Vol 20, No.2, Summer, 2018

 

 

 


Analysis of Uncertainties of GCMs Models and Emission Analysis Optimization Specific Fuel Consumption of Diesel, Biodiesel and Bioethanol Fuel Blends by Response Surface Methodology

 

Golmohammad Khoobbakht[3]*

g.m.khoobbakht@pnu.ac.ir

Mohammad ghahderijani[4]

 

 

Date Received: July 25, 2016

Admission Date:December 28, 2016

 

Abstract

Background and Objective: Recently much attention has been paid to the development of alternative fuels in order to meet the emission standards and to reduce the dependency on fossil fuel. Especially biodiesel and ethanol have been considered as major alternative fuels as they are derived from renewable sources. These fuels are well oxygenated and therefore have a great potential to reduce emissions.

Method: This study is aimed at investigating the effect of operating factors of engine load and speed as well as blended levels of biodiesel and ethanol in diesel fuel on the specific fuel consumption of a DI diesel engine OM 314. The experiments were designed using a statistical tool known as response surface methodology (RSM).

Findings: The results depicted that specific fuel consumption increased with increasing percentage of bioethanol and biodiesel and the minimum of the specific fuel consumption (156 g/kWh) was accured at full load and engine rotational speed of 2453 rpm for pure diesel (B0E0D100)

Discussion and Conclusion: the maximum of specific fuel consumption was obtained with amount of 413 g/kWh at 20% engine load and rotational speed of 2800 rpm and for a fuel blend containing 0.4 l biodiesel, 0.4 l ethanol and 1l diesel (B22E22D56).

 

Keywords: biodiesel, bioethanol, diesel, specific fuel consumption, response surface methodology.

 

 

 

 

مقدمه


بحران جهانی انرژی، بسیاری از کشورها را به جستجو برای منابع انرژی تجدید پذیر واداشته است. دو سوخت زیستی اکسیژن دار (بیودیزل­و­بیواتانول) به عنوان سوخت های جایگزین برای موتورهایدیزل مورد توجه زیادی قرار گرفته اند (به ­خاطر تجدید پذیری و دوست­دار محیط زیست بودن). اختلاط دیزل– اتانول– بیودیزل به عنوان یک سوخت جایگزین و به منظور کاهش نشر آلاینده ها در موتورهای دیزل مورد توجه قرار گرفته است. این سوخت یک ترکیب جدید از اختلاط سوخت­های زیستی تجدیدپذیر می­باشد که ارزش انرژی برابر با سوخت­های فسیلی دارد و دارای ویژگی­های بسیار مطلوبی از نظر روغـن­ کاری و دوست­دار محیط زیست بـودن می باشد. اختلاط بیودیزل و اتـانـول را می­تـوان به عنوان یک عامل بهینه سازی اکسیژن برای سوخت­های دیزلی پیشنهادکرد(1).

بسیاری از محققان بر این باورند که افزایش میزان بیودیزل در اختلاط با دیزل، مصرف سوخت موتور را بالا خواهد برد. آرمز[5] و همکاران (2) دریافتند که مصرف ویژه سوخت ترمزی [6](BSFC)­در بیودیزل خالص(B100)، که ارزش گرماییش 9/12 درصد پایین­تر از B15است، تقریبا 12 درصد در مقایسه با B15 افزایش یافته بود. این آزمایش بر روی یک موتور دیزلی ریلی- پاشش مستقیم- با دور موتور 2400 دور بر دقیقه انجام گرفت. لویان[7] و همکاران (3) گزارش کردند که اختلاف بین مصرف سوخت دیزل و بیودیزل خالص 5/18 درصد بود و به­خاطر چگالی بالای بیودیزل، تا 5/13 درصد حجمی قابل کاهش بود.

هولوان و جوشی[8](4) در تحقیقی که بر روی یک موتور دیزل چند سیلندر انجام دادند به مقایسه  سوخت های D70/E20/B10- B20/ D50/ E30- D50/E40/B10 با سوخت دیزل پرداختند. نتایج نشان داد که روند مصرف ویژه سوخت دیزل و اختلاط­ها در حالت طبیعی شبیه هم بود و افزایش میزان اتانول در مخلوط باعث افزایش مصرف ویژه سوخت شد و این دلیل را می­توان به ارزش گرمایی در واحد جرم اتانول دانست که به­طور قابل ملاحظه­ای پایین­تر از سوخت دیزل دانست. قبادیان و همکاران­(5) گزارش کردند که میانگین حجمی مصرف ویژه سوخت برای اختلاط­های 10، 20، 30، 40 و 50 درصد، برای سرعت­های مختلف، به ترتیب 4، 8/0، 6/0، 2/2- ­و 4/1درصد بیش­تر از سوخت دیزل خالص می­باشد. ماهانتا[9] و همکاران (6) مشاهده کردند که اختلاط B15 و B20 روغن پنگامیا[10] کاهش ناچیزی در مصرف سوخت در مقایسه با سوخت دیزل داشت. کم­ترین میزان مصرف سوخت در اختلاط  B20 در تمام بارهای اعمال شده به­دست آمد. سبحانی[11]  و همکاران (7)­ در تحقیقی که بر روی سوخت های B100,B20,BE10,BE20,BE3 و دیزل  و با یک موتور تک سیلندر انجام داد به این نتیجه رسید که مصرف سوخت ویژه با افزایش درصد اتانول در اختلاط دیزل – بیودیزل – اتانول افزایش یافت.

بیش­تر محققان بر این باورند که مصرف سوخت بیودیزل به علت ارزش گرمایی پایین این سوخت، بیش­تر از سوخت دیزل می­باشد. بسیاری نیز معتقدند که افزایش مصرف سوخت در بیودیزل به علت چگالی بالای بیودیزل می­باشد که تزریق سوخت زیادی را برای یک حجم و فشار معین اعمال می­کند. بسیاری از محققان مصرف بالای سوخت بیودیزل را ناشی از ترکیب خصوصیات بیودیزل می­دانند. به عنوان مثال: ارزش گرمایی پایین بیودیزل و چگالی بالا یا ترکیب گرانروی بالا و ارزش گرمایی پایین و یا تعامل چگالی و گرانروی بالا با ارزش حرارتی پایین بیودیزل(8). در این تحقیق تاثیر اختلاط های مختلف، بار و سرعت موتور روی میزان مصرف سوخت ویژه مدل خواهند شد تا در نهایت یک ترکیب اختلاط خاص برای کمینه کردن مصرف سوخت  محیط زیست تعیین گردد. تکنیک مورد استفاده در این تحقیق به منظور بهینه­سازی این شاخص­ها روش سطح پاسخ خواهد بود.

مواد و روش ها

در شکل 1 مجموعه تجهیزات استفاده شده در آزمایش کوتاه مدت موتور را نمایش می­دهد. این مجموعه شامل موتور دیزل OM 314، دینامومتر، پانل کنترلی دینامومتر، صفحه نمایش­گر متصل به پانل کنترلی دینامومتر و سامانه سوخت رسانی می­باشد. موتور تحت آزمایش در این تحقیق، موتور چهار سیلندر دیزلی پاشش مستقیم مدل OM 314 از تولیدات شرکت ایدم تبریز می­باشد که تحت لیسانس شرکت دایلمر آلمان ساخته شده است.

 

 

 

شکل 1-  طرح­واره سلول آزمون آزمایش­ها.

Figure 1. Schematic diagram of experimental system.

 

سامانه اندازه­گیری سوخت مصرفی در شکل 2 (الف) نشان داده شده است. در این سامانه از روش وزنی[12]برای اندازه­گیری مقادیر مصرف سوخت برای هر ردیف از پارامترهای دور و بار موتور و مخلوط سوخت استفاده شد. خروجی این سامانه نیز به یک­رایانه متصل بود که میزان مصرف سوخت موتور بر اساس کیلوگرم بر ساعت و وزن سوخت بر اساس کیلوگرم بر روی صفحه نمایش­گر آن قابل مشاهده بود. شکل 2 (ب) نمایش آهنگ وزنی مصرف سوخت و میزان سوخت موجود در مخزن را نشان می­دهد.

 

 

 

(الف)

 

(ب)

 

شکل 2- سامانه اندازه­گیری سوخت مصرفی (شکل الف). نمایش آهنگ وزنی مصرف سوخت و میزان سوخت موجود در مخزن (شکل ب).

Figure 2. Fuel measurement system(Fig a). Fuel consumption on mass basis  and  fuel level in the tank(Fig b)

 

 

روش انجام آزمایش­ها

 

آزمون­ها در قالب یک آزمون کوتاه مدت و با هدف مقایسۀ، مصرف سوخت ویژه در سرعت و بارهای مختلف موتور و همچنین بین مخلوط­های مختلف سوخت دیزل، بیودیزل و بیواتانول می باشد. متغیرهای تحت کنترل بار اعمالی از طرف دینامومتر به موتور، سرعت موتور و نوع سوخت (مخلوط­های مختلف دیزل- بیودیزل- بیواتانول) می­باشد. طرح مورد استفاده در این رساله به نام طرح مرکب مرکزی می­باشد که بیش­ترین کاربرد در میان طرح­های روش سطح پاسخ را به خود اختصاص داده است (9). متغیرهای مستقل در این تحقیق عبارتند از  نسبت­های مختلف سوخت­های اتانول، بیودیزل و دیزل، بار و سرعت موتور و پاسخ­های مورد مصرف ویژه سوخت ترمزی موتور می­باشد.

براساس طرح مرکب مرکزی سطوح متغیرهای مستقل براساس مقادیر کد شده 0، 1± و α± انتخاب می­شود. α برابر مجذور تعداد متغیرهای مستقل می­باشد (9). در جدول 1متغیرهای مستقل به همراه سطوح کد شده وکد نشده برای آزمون موتور ارایه شده است.

 

جدول 1- کد گذاری سطوح متغیرهای مستقل در روش مورد مطالعه.

Table 1. Coded levels of the independent variables in the study method.

متغیر مستقل

سطوح کد شده متغیرها

2

1

0

1-

2-

نسبت بیودیزل به دیزل

8:1/0

6:1/0

4:1/0

2:1/0

0:1

نسبت اتانول به دیزل

4:1/0

3:1/0

2:1/0

1:1/0

0:1

سرعت موتور (rpm)

2800

2350

1900

1450

1000

بار موتور (درصد)

100

80

60

40

20

 

 

معادله مدل یک ه از طرح مورد اجرا به‌دست خواهد آمد برای هر یک از پاسخ­ها به شکل زیراست (9):

 

(1)

 

که در آن y، پاسخ پیش­بینی شده (مصرف ویژه سوخت)، xi و xj متغیرهای مستقل کد شده، a0، ai و aij ضرایب مدل می­باشند. پیش­بینی معادلات مربوط روش سطح پاسخ با استفاده از روش­حداقل مربعات حل می­شود. این روش یک روش­رگرسیونی چندگانه است.

بحث و نتیجه گیری

تدوین مدل ریاضی مصرف ویژه سوخت ترمزی موتور

با استفاده از نرم­افزار SAS 9.1 و بر اساس روش سطح پاسخ تجزیه واریانس عبارات مدل مصرف ویژه سوخت و ضرایب مدل کد شده در جدول 2 نشان داده شده است. با توجه به جدول مقدارp-value  برای مدل­ کلی 0001/0 می­باشد و این نشان می­دهد که این مدل­می­تواند داده­های تجربی را با خطای کم­تر از یک درصد پیش­بینی کند. از طرف دیگر p-value آزمون عدم برازش مدل پیش­بینی مصرف ویژه سوخت بیش­تر از سطح معنی­دار 05/0 می­باشد (103348/0) در نتیجه کفایت مدل رد نشده و مدل برازش شده بر اساس داده­های آزمایشی، مناسب تشخیص داده می­شود.مقادیر p-value برای عبارت­های مدل به تفکیک پارامترهای بیودیزل، اتانول، سرعت و بار موتور در این جدول ارایه شده است. عبارت­هایی که مقدار p-value آن­ها کم­تر از 05/0 باشد وارد مدل می­شوند.

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس عبارات مدل مصرف ویژه سوخت و ضرایب مدل کد شده.

Table 2. Expressions of variance analysis model specific fuel consumption and the coefficients of the model code.

p-value

F

مجموع مربعات

ضریب

درجه آزادی

عبارت

0001/0

98084/50

7/21772

-

14

مدل

0001/0

87603/36

919/1124

69257/13

1

بیودیزل

0001/0

0248/123

926/3752

00975/25

1

اتانول

0001/0

74233/81

586/2493

38621/20

1

سرعت دورانی

0001/0

3738/332

21/10139

108/41-

1

بار

0036/0

57831/11

2014/353

0579/14-

1

بیودیزل × بیودیزل

0466/0

653057/4

9435/141

914/11-

1

بیودیزل × اتانول

1198/0

701499/2

4104/82

07802/9-

1

بیودیزل × سرعت

9628/0

002248/0

068587/0

26189/0-

1

بیودیزل × بار

0018/0

88577/13

5915/423

3951/15-

1

اتانول × اتانول

4342/0

64338/0

62659/19

43019/4-

1

اتانول × سرعت

0882/0

295706/3

537/100

0268/10-

1

اتانول × بار

0036/0

58463/11

3942/353

06174/14

1

سرعت × سرعت

0001/0

11145/58

715/1772

1036/42-

1

سرعت × بار

0001/0

92985/25

0013/791

03768/21

1

بار × بار

 

 

091/701

 

16

اشتباه

1932/0

04073/3

6492/407

 

10

عدم تناسب

 

 

43777/80

 

6

اشتباه خالص

 

 

78/22260

 

30

کل

 


ضرایب ارایه شده برای هر یک از عبارات معنی­دار شده در جدول 2 بر اساس مقادیر کد شده می­باشد. مقدار ثابت مدل پیش­بینی بر اساس طرح کد شده برای میزان مصرف ویژه سوخت 3806/264 می­باشد. مقادیر R2 و R2تعدیل شده برای مدل پیش­بینی به ترتیب 34/96% و 52/94%می­باشد که نشان می­دهد مدل ارایه شده می­تواند 34/96 درصد کل تغییرات مصرف ویژه سوخت را در شرایط مورد آزمایش تشریح و پیش­بینی کند.

مدل پیش­بینی مصرف ویژه سوخت بر اساس اعداد واقعی (کد نشده) در معادله زیر ارائه شده است.

 

(2)

 

 

 

 

در معادله 2،SFCبیان­گر مصرف ویژه سوخت بر حسب (g/Kw.h)،B نشان دهنده نسبت حجمی بیودیزل در مخلوط سوخت، E بیان­گر نسبت حجمی اتانول در مخلوط سوخت، S سرعت موتور بر حسب دور بر دقیقه و L بار موتور بر حسب درصد می­باشد.

تاثیر سرعت و بار موتور بر روی مصرف ویژه سوخت در سوخت اختلاط یافته

تاثیر بار موتور بر روی مصرف ویژه سوخت در شکل 3 نشان داده شده است. همان­طور که در شکل مشاهده می­شود، با افزایش بار اعمالی به موتور مصرف ویژه سوخت در تمام اختلاط سوخت کاهش می­یابد. این کاهش در بارهای پایین با شدت بیش­تری می­باشد. زمانی که بار موتور افزایش می­یابد میزان افزایش توان ترمزی بسیار بالاتر از مصرف سوخت می­باشد. همچنین افزایش دمای سیلندر (افزایش فشار) با افزایش بار اعمالی به موتور به­ویژه در بارهای بالا از عوامل کاهش مصرف ویژه سوخت با افزایش بار موتور می­باشند. تبدیل انرژی گرمایی به کار مکانیکی با افزایش دمای احتراق افزایش می­یابد، بنابراین منجر به کاهش مصرف ویژه سوخت با افزایش بار می­گردد (10،11).

 

(ب)

 

(الف)

 

شکل 3- نقشه رویه (شکل الف) و نقشه تراز (شکل ب) تاثیر متغیرهای بار و سرعت موتور بر روی مصرف ویژه سوخت برای سوخت D62.5B25E12.5.

Figure 3. (a) Surface and (b) contour plats of the effects of engine load and speed on the specific fuel consumption for the fuel of D62.5B25E12.5.


 


با افزایش سرعت موتور میزان مصرف ویژه سوخت در بارهای پایین افزایش و در بارهای میانه و بالا (با افزایش بار) ابتدا کاهش و سپس افزایش می­یابد. علت این امر ممکن است به این خاطر باشد که در بارهای پایین با افزایش سرعت موتور میزان مصرف سوخت بیش­تر از توان ترمزی موتور می­باشد و در بارهای میانه و بالا با افزایش سرعت موتور به دلیل افزایش نسبت هوا به سوخت مصرف سوخت تا سرعت­های میانه کاهش می­یابد، اما در سرعت­های بالا به دلیل کاهش بازده حجمی مصرف سوخت افزایش می­یابد(12،13).

تاثیر سوخت بیودیزل بر روی مصرف ویژه سوخت در سوخت اختلاط یافته

با توجه به شکل 4 با افزایش درصد حجمی بیودیزل در سوخت اختلاط یافته، میزان مصرف ویژه سوخت ترمزی به دلیل پایین بودن ارزش گرمایی این سوخت نسبت به سوخت دیزل و همچنین بالا بودن گرانروی و چگالی این سوخت نسبت به سوخت دیزل موجب افزایش مصرف ویژه سوخت می­گردد(14).

 

(الف)

 

(ب)

 

شکل 4-نقشه رویه (شکل الف) و نقشه تراز (شکل ب) تاثیر متغیرهای نسبت حجمی بیودیزل و اتانول بر روی مصرف ویژه سوخت در سرعت (rpm)2800 و بار کامل.

Figure 4. (a) Surface and (b) contour plats of the effects of volume ratio of biodiesel and ethanol on specific fuel consumptionin full load and 2800 rpm.

 

 

تاثیر اتانول بر روی مصرف ویژه سوخت در سوخت اختلاط یافته

با افزایش میزان غلظت اتانول نیز همانند سوخت بیودیزل، به دلیل پایین بودن ارزش گرمایی سوخت اتانول برای رسیدن به یک توان ثابت باید میزان بیش­تری از این سوخت نسبت به سوخت بیودیزل و دیزل مصرف کرد. همچنین بالا بودن تاخیر در اشتعال اتانول از عوامل افزایش مصرف ویژه سوخت می­باشد(15). با توجه به شکل 4 با افزایش درصد حجمی بیودیزل و اتانول در سوخت اختلاط یافته، میزان مصرف ویژه سوخت ترمزی به دلیل کاهش ارزش گرمایی و رابطه مستقیم این متغیر با توان ترمزی نسبت به سوخت دیزل در تمام شرایط کاری موتور و برای تمام اختلاط­های سوختی افزایش می­یابد. یعنی برای رسیدن به یک توان ثابت باید میزان بیش­تری از این دو نوع سوخت نسبت به سوخت دیزل استفاده کرد (16،13،11).

بهینه­سازی مصرف ویژه سوخت برای متغیرهای بیودیزل، اتانول، سرعت و بار موتور

کم­ترین میزان مصرف ویژه سوخت ترمزی موتور (g/kWh156) در حالت بار کامل و در سرعت دورانی 2453 دور بر دقیقه و برای سوخت دیزل خالص (D100B0E0) اتفاق می­افتد. همچنین بیش­ترین میزان مصرف ویژه سوخت در بار اعمالی 20 درصد موتور و سرعت دورانی 2800 دور بر دقیقه برای مخلوط حجمی 4/0 لیتر بیودیزل و 4/0 لیتر اتانول در یک لیتر گازوییل (D56B22E22) و به مقدار 413 گرم بر کیلو وات ساعت رخ می­دهد.

نتایج

با افزایش بار اعمالی به موتور مصرف ویژه سوخت و هزینه ویژه سوخت در تمام اختلاط­های سوختی کاهش یافت. این کاهش در بارهای پایین با شدت بیشتری بود اما با افزایش سرعت موتور این دو مشخصه در بارهای پایین افزایش و در بارهای میانه و بالا (با افزایش بار) ابتدا کاهش و سپس افزایش یافتد.  همچنین با افزایش میزان بیودیزل و اتانول در سوخت­های اختلاط یافته، مصرف ویژه سوخت ترمزی نسبت به سوخت دیزل افزایش پیدا کرد به طوری که سوخت دیزل خالص  در حالت بار کامل و در سرعت دورانی 2435 دور بر دقیقه که کم­ترین میزان مصرف ویژه سوخت ترمزی موتور را داشت و بیش­ترین میزان میزان مصرف ویژه سوخت در بار اعمالی 20 درصد موتور و سرعت دورانی 2800 دور بر دقیقه برای مخلوط حجمی 4/0 لیتر بیودیزل و 4/0 لیتر اتانول در یک لیتر گازوییل رخ داد.

Reference

  1. McCormick RL, Parish R. Technical barriers to the useof ethanol in diesel fuel. Milestone Report to NREL/MP 2001; 540-32674.
  2. Armas O, Yehliu K, Boehman AL. Effect of alternative fuels on exhaust emis-sions during diesel engine operationwithmatched combustion phasing. Fuel2010;89: 438–56.
  3. Luján JM, Bermúdez V, Tormos B, Pla B. Comparative analysis of a DI dieselengine fuelled with biodiesel blends during the European MVEG-A cycle: Performance and emissions (II). Biomass Bioenerg 2009;33:948–56.
  4. Hulwan DB, Joshi SV. Performance, emission and combustion characteristic of a multicylinder DI diesel engine running on diesel–ethanol–biodiesel blends of high ethanol content. Applied Energy 2011; 88 : 5042–5055.
  5. Ghobadian B, Rahimi H, Nikbakht AM, Najafi G, Yusaf TF. Diesel engine per-formance and exhaust emission analysis using waste cooking biodiesel fuelwith an artificial neural network. Renew Energ 2009;34:976–82.
  6. Mahanta P, Mishra SC, Kushwah YS. An experimental study of Pongamia pin-nata L. oil as a diesel substitute.PIMechEngA-JPw 2006;220:803–8.
  7. Subbaiah GV, Gopal KR, Hussain SA, The Effect of Biodiesel and Bioethanol Blended Diesel Fuel on the Performance and Emission Characteristics of a Direct Injection Diesel Engine. ranica Journal of Energy & Environment 1 (3): 211-221, 2010
  8. XueJ, Grifta TE, Hansen A C. Effect of biodiesel on engine performances and emissions. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2011; 15 :1098–1116.
  9. Castillo ED. PROCESS OPTIMIZATION: A Statistical Approach. New York: Springer; 2007.
  10. Zhu L, Cheung CS, Zhang WG, Huang Zh. Emissions characteristics of a diesel engine operating on biodiesel and biodiesel blended with ethanol and methanol. Science of the Total Environment 2010; 408 : 914–921.
  11. Pang X, Shi X, Mu Y, He H, Shuai S, Chen H, Li R. Characteristics of carbonyl compounds  emission from a
  12. Aydin H, Ilkilic C. Effect of ethanol blending with biodiesel on engine performance and exhaust emissions in a CI engine. Applied Thermal Engineering 2010; 30: 1199–1204.
  13. Rahimi H, Ghobadian B, Yusaf T, Najafi Gh, Khatamifar M. Diesterol: An environment-friendly IC engine fuel. Renewable Ene 2009;  34: 335-342.
  14. Xue J. Combustion characteristics, engine performances and emissions of waste edible oil biodiesel in diesel engine. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2013;23 :350–365.
  15. Li D, Zhen H, Xing-cai L, Wu-gao Z, Jian-guang Y. Physico-chemical properties of ethanol–diesel blend fuel and its effect on performance and emissions of diesel engines. Renewable Energy 2005; 30: 967–976.
  16. Al-Hassana M, Mujafet H, Al-Shannagb M. An Experimental Study on the Solubility of a Diesel-Ethanol Blend and on the Performance of a Diesel Engine Fueled with Diesel- Biodiesel - Ethanol Blends. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering 2012; 6: 147 – 153.

 

 


 



1-استادیار،گروه مهندسی کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران * (مسوول مکاتبات)

2-استادیار، گروه مهندسی مکانیک ماشین­های کشاورزی و مکانیزاسیون، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

 

1-Assistant Professor, Department of Agricultural Engineering, Payame Noor University, Tehran, Iran *(Corresponding Author)

2- Assistant Professor, Department of Agricultural Machinery and mechanization, science and research branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

 

 

[5]-Armas

[6]-Brake Specific Fuel Consumption

[7]-Luján

[8]-Hulwan and Joshi

[9]-Mahanta

[10]-Pongamia

[11]-Subbaiah

[12]-Scale method of determination of consumed fuel

  1. McCormick RL, Parish R. Technical barriers to the useof ethanol in diesel fuel. Milestone Report to NREL/MP 2001; 540-32674.
  2. Armas O, Yehliu K, Boehman AL. Effect of alternative fuels on exhaust emis-sions during diesel engine operationwithmatched combustion phasing. Fuel2010;89: 438–56.
  3. Luján JM, Bermúdez V, Tormos B, Pla B. Comparative analysis of a DI dieselengine fuelled with biodiesel blends during the European MVEG-A cycle: Performance and emissions (II). Biomass Bioenerg 2009;33:948–56.
  4. Hulwan DB, Joshi SV. Performance, emission and combustion characteristic of a multicylinder DI diesel engine running on diesel–ethanol–biodiesel blends of high ethanol content. Applied Energy 2011; 88 : 5042–5055.
  5. Ghobadian B, Rahimi H, Nikbakht AM, Najafi G, Yusaf TF. Diesel engine per-formance and exhaust emission analysis using waste cooking biodiesel fuelwith an artificial neural network. Renew Energ 2009;34:976–82.
  6. Mahanta P, Mishra SC, Kushwah YS. An experimental study of Pongamia pin-nata L. oil as a diesel substitute.PIMechEngA-JPw 2006;220:803–8.
  7. Subbaiah GV, Gopal KR, Hussain SA, The Effect of Biodiesel and Bioethanol Blended Diesel Fuel on the Performance and Emission Characteristics of a Direct Injection Diesel Engine. ranica Journal of Energy & Environment 1 (3): 211-221, 2010
  8. XueJ, Grifta TE, Hansen A C. Effect of biodiesel on engine performances and emissions. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2011; 15 :1098–1116.
  9. Castillo ED. PROCESS OPTIMIZATION: A Statistical Approach. New York: Springer; 2007.
  10. Zhu L, Cheung CS, Zhang WG, Huang Zh. Emissions characteristics of a diesel engine operating on biodiesel and biodiesel blended with ethanol and methanol. Science of the Total Environment 2010; 408 : 914–921.
  11. Pang X, Shi X, Mu Y, He H, Shuai S, Chen H, Li R. Characteristics of carbonyl compounds  emission from a
  12. Aydin H, Ilkilic C. Effect of ethanol blending with biodiesel on engine performance and exhaust emissions in a CI engine. Applied Thermal Engineering 2010; 30: 1199–1204.
  13. Rahimi H, Ghobadian B, Yusaf T, Najafi Gh, Khatamifar M. Diesterol: An environment-friendly IC engine fuel. Renewable Ene 2009;  34: 335-342.
  14. Xue J. Combustion characteristics, engine performances and emissions of waste edible oil biodiesel in diesel engine. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2013;23 :350–365.
  15. Li D, Zhen H, Xing-cai L, Wu-gao Z, Jian-guang Y. Physico-chemical properties of ethanol–diesel blend fuel and its effect on performance and emissions of diesel engines. Renewable Energy 2005; 30: 967–976.
  16. Al-Hassana M, Mujafet H, Al-Shannagb M. An Experimental Study on the Solubility of a Diesel-Ethanol Blend and on the Performance of a Diesel Engine Fueled with Diesel- Biodiesel - Ethanol Blends. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering 2012; 6: 147 – 153.