شماره مدرك :
16941
شماره راهنما :
1842 دكتري
پديد آورنده :
سلطاني، محمد ابراهيم
عنوان :

بررسي تطبيقي روانكاري روغن هاي زيستي، و فسيلي: موارد روغن هاي بذر كرامب، بذر كتان، بذر هوهوبه، روغن پايه فسيلي، و نانو روانكارهاي حاصل از آنها

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
سيزده، 110ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيقباد شمس، صالح اكبرزاده
توصيفگر ها :
خواص تريبولوژيكي , خواص ترموفيزيكي , روغن بذر كرامب , روغن پايه فسيلي , نانوروانكار , نانوذرات كربني , فولرين , اكسيد گرافن
استاد داور :
مسعود حق شناس فرد، محسن اصفهانيان، محمد رضا توكلي نژاد، سعيد رضا بخشي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/10/04
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
دانشكده :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/10/07
كد ايرانداك :
2795175
چكيده فارسي :
در اين تحقيق ابتدا خواص عملكردي روغن زيستي بذركرامب شامل گرانروي، شاخص گرانروي، هدايت حرارتي، نقطه اشتعال، نقطه ريزش و خواص تريبولوژيكي آن مانند ضريب اصطكاك و ميزان سايش جهت جايگزيني و همافزائي روغنهاي پايه تجاري بررسي و با ديگر روغنهاي زيستي بذر كتان و بذر هوهوبه و روغن پايه فسيلي مقايسه شد. سپس، براي بهبود بخشي كاركرد تريبولوژيك روغن بذر كرامب، نانو ذرات اكسيد مس با اندازهي ذرات 20، 38 و 60 نانومتر و نانو ذرات كربن با شكلهاي صفحهاي، استوانهاي و كروي به آن و به يك نمونه روغن موتور تجاري افزوده شد و تاثير اندازه و شكل نانوذرات بر خواص ترموفيزيكي و تريبولوژيكي آنها بررسي و مقايسه شد. در پايان پايداري نمونه نانوروانكارهاي تهيه شده بررسي شد. نتايج بررسي خواص عملكردي نمونه روانكارهاي بكار رفته در اين تحقيق نشان داد كه گرانروي روغنهاي زيستي بذركرامب، بذر هوهوبه و بذركتان در دماي ⁰C30 به ترتيب 73، 77 و 82 درصد كمتر از روغن پايه فسيلي با گرانروي mPa.s 180 بود. در دماي ⁰C30 هدايت حرارتي روغنهاي زيستي منتخب 25 درصد از روغن پايه فسيلي با هدايت حرارتي W/m.K 138/0 بيشتر بود. دانسيتهي روغنهاي زيستي بذركرامب، بذر هوهوبه و بذركتان بترتيب 9/2، 2/3 و 6/4 درصد بيشتر از روغن پايه فسيلي(kg/m3 887) بود. نتايج خواص تريبولوژيكي نشان داد روغنهاي زيستي بررسي شده در تمامي شرايط داراي ضريب اصطكاك كمتري در مقايسه با روغن پايه فسيلي بود. نتايج نشان داد كه ميزان سايش روغنهاي زيستي بكار رفته در مقايسه با روغن پايه فسيلي تابع شرايط تريبولوژيكي بود. نتايج تاثير اندازه و شكل نانوذرات بر خواص ترموفيزيكي نشان دادكه افزايش نانوذرات در هر اندازه و شكلي موجب افزايش گرانروي و هدايت حرارتي روانكارهاي بكار رفته ميشود. افزايش هدايت حرارتي براي نانوروانكارهاي حاوي نانوذرات فولرين، كربن لولهاي تك لايه، اكسيد گرافن، كربن لولهاي چند لايه با غلظت 5/0 و نانوذرات اكسيد مس(nm 60) با غلظت 2/1 درصد وزني به ترتيب 66، 50، 34، 14 و 6 درصد بود. گرانروي براي نانوروانكارهاي حاوي نانوذرات كربن لولهاي چند لايه، كربن لولهاي تك لايه، اكسيد گرافن، فولرين با غلظت 5/0 و نانوذرات اكسيد مس(nm 60) با غلظت 2/1 درصد وزني به ترتيب 7560، 5650، 8، 4 و 9 درصد افزايش نشان داد. نتايج نشان داد كه بطور كلي افزايش نانوذرات در غلظتهاي بهينه ضريب اصطكاك و ميزان سايش را كاهش ميدهد. نانوذرات كربن لولهاي تك لايه با غلظت 02/0، فولرين با غلظت 02/0، اكسيد مس(nm 20) با غلظت 6/0، اكسيد گرافن با غلظت 5/0 و كربن لوله اي چند لايه با غلظت 02/0 درصد وزني به ترتيب 75، 72، 67، 52 و 27 درصد سايش روغن بذركرامب را كاهش و نانوذرات فولرين با غلظت 02/0، كربن لولهاي تك لايه با غلظت 02/0 و اكسيد مس(nm 20) با غلظت 6/0 درصد وزني به ترتيب با 47، 34 و 15 درصد سايش روغن موتور تجاري را كاهش دادند. بالاخره، افزودن نانوذرات فولرين با غلظت 02/0، كربن لولهاي تك لايه با غلظت 1/0، اكسيد گرافن با غلظت 02/0، كربن لولهاي چند لايه با غلظت 1/0 و اكسيد مس(nm 20) با غلظت 6/0 درصد وزني به ترتيب موجب 18، 17، 13، 11 و 9 درصد كاهش ضريب اصطكاك روغن بذركرامب، و نانوذرات فولرين با غلظت 02/0 درصد وزني در مقايسه با نانوذرات كربن لولهاي تك لايه و اكسيد مس موجب بيشترين كاهش ضريب اصطكاك روغن موتور تجاري شدند. همچنين، نانوروانكارهاي حاوي نانوذرات كربن در مقايسه با نانوذرات اكسيد مس پايدارتر بود. در مجموع مقايسهي خواص عملكردي و تريبولوژيكي روغنهاي بررسي شده نشان داد كه روغن بذركرامب بين روغنهاي زيستي بكار رفته نزديكترين روغن به روغن پايه فسيلي است وگزينهي خوبي براي جايگزيني و يا بر همافزائي روانكارهاي پايه فسيلي ميباشد.
چكيده انگليسي :
In this research, at first, the performance properties including viscosity, viscosity index, thermal conductivity, flash point, and pour point and tribological properties such as friction coefficient and wear of crambe seed oil (CSO) were investigated and compared with other biolubricants, i.e, Jojoba seed oil (JSO), linseed oil (LSO), and fossil base lubricant (FBL) to replace and synergize with commercial base lubricants. Then, to improve CSO performance, copper oxide nanoparticles with sizes of 20, 38, and 60 nm, plate, spherical, and tubular shape carbon nanoparticles were added to it and to a commercial engine oil, and the effect of size and shape of nanoparticles on their thermophysical and tribological properties were studied and compared. Finally, the stability of nanolubricants was, briefly, investigated. The results of performance properties of the lubricants used in this research showed that CSO, JSO, and LSO biolubricants with viscosity indices of 231, 243, and 262, respectively, had lower viscosity changes with temperature compared to FBL with a viscosity index of 98. In addition, the CSO, JSO, and LSO biolubricants viscosity at 30oC was 73, 77, and 82 % lower than FBO with a viscosity of 180 mPa.s, respectively.The results of tribological properties showed that the studied biolubricants at all conditions had a lower friction coefficient compared to of FBL. The results showed that the wear of biolubricants used compared to that of FBL was a function of tribological conditions. The results of the effect of the nanoparticles size and shape on the thermophysical properties showed that addition of the nanoparticles of all sizes and shapes increased the nanolubricants viscosity and thermal conductivity. At 30oC, the thermal conductivity of nanolubricants containing fullerene nanoparticles, single wall carbon nano tube (SWCNT), graphene oxide (GO), and multi wall carbon nano tube (MWCNT) with a concentration of 0.5 % wt and 60 nm copper oxide nanoparticles with a concentration of 1.2 % wt was 66, 50, 34, 14, and 6 % more than that of CSO, respectively. At 30oC, the viscosity of nanolubricants containing MWCNT, SWCNT, GO, and fullerene with a concentration of 0.5 % wt, and 60 nm copper oxide nanoparticles with a concentration of 1.2 % wt was 7560, 5650, 8, 4 and 9 % higher than that of pure lubricant, respectively. The results showed that, in general, addition of nanoparticles at optimal concentrations reduced the friction coefficient and wear. SWCNT with a concentration of 0.02 % wt, fullerene with a concentration of 0.02 % wt, 20 nm copper oxide with a concentration of 0.6 % wt , GO with a concentration of 0.5 % wt, and MWCNT with a concentration of 0.02 % wt reduced the CSO wear by 75, 72, 67, 52 and 27 %, respectively, and fullerene nanoparticles with a concentration of 0.02 % wt, SWCNT with a concentration of 0.02 % wt, and 20 nm copper oxide with a concentration of 0.6 % wt concentration reduced the commercial engine oil wear by 47, 34 and 15 %, respectively. Also, nanolubricants containing carbon nanoparticles are more stable than copper oxide nanoparticles. Overall, the comparison of performance and tribological properties of the studied bio and fossil base lubricants showed that CSO among the biolubricants examined is the closest to FBL and is a good option for replacement and synergizing with FBLs.
استاد راهنما :
كيقباد شمس، صالح اكبرزاده
استاد داور :
مسعود حق شناس فرد، محسن اصفهانيان، محمد رضا توكلي نژاد، سعيد رضا بخشي
لينک به اين مدرک :

بازگشت