توصيفگر ها :
نانوافزودني , سوخت‌هاي فسيلي , ديزل , بيوديزل , فروسين , كربننيتريدگرافيتي , زيركونيوم(IV) اكسيد , BSFC , BTE , B20 , منداب
چكيده فارسي :
امروزه، جهان به انرژي سوخت‌هاي تجديدناپذير وابسته است و همواره تقاضا براي سوخت‌هاي فسيلي در حال افزايش است. اين مسئله باعث افزايش قيمت اين سوخت‌ها در چند دهه گذشته شده است. از سوي ديگر، افزايش مصرف اين سوخت‌ها باعث افزايش انتشار گازهاي گلخانه‌اي شده است. انتشار گازهاي گلخانه‌اي باعث گرم شدن هواي كره زمين و انواع بيماري‌ها مي‌شود. پژوهشگران از كشورهاي مختلف براي غلبه بر اين مشكل توجه خود را بر روي جايگزين كردن سوخت ديزل با سوخت بيوديزل معطوف كرده‌اند. با وجود تجديدپذير بودن سوخت بيوديزل وسازگار بودن آن با محيط زيست، عملكرد آن در موتور ديزل ضعيف است. به علاوه، پس از احتراق سوخت بيوديزل گازهاي NOX بيشتري نسبت به سوخت ديزل آزاد مي‌شود. براي رفع اين مشكل مي‌توان سوخت بيوديزل را با ديزل مخلوط كرد. پژوهشگران براي رفع اين مشكل، از روش افزودن نانوافزودنيها به سوخت استفاده كرده‌اند. در اين پژوهش، از روغن منداب به عنوان خوراك بيوديزل استفاده شد. روغن منداب با هر دو روش ترانس‌استريفيكاسيون (تبادل استري يا استري شدن تبادلي) اسيدي و ترانس‌استريفيكاسيون بازي به سوخت بيوديزل تبديل شد. در ادامه، براي احتراق بهتر مخلوط سوخت، از 20% سوخت بيوديزل و80% سوخت ديزل استفاده شد. مخلوط سوخت توليد شده با نماد B20 نامگذاري شد. براي اصلاح عملكرد احتراق و انتشار سوخت در موتور ديزل از نانوافزودني‌هاي فروسين (Ferrocene)، كربننيتريدگرافيتي (g-C3N4)، و زيركونيوم(IV) اكسيد (ZrO2) استفاده شد. ساختار، اندازه و مورفولوژي (ريخت‌شناسي) نانوافزودنيها با آزمون‌هاي ATR-IR،EDX ، XRD و FE-SEM شناسايي شدند. مخلوط سوخت‌هاي توليد شده B20 و سوخت B20 با نانوافزودني‌هاي تهيه شده به صورت جداگانه از نظر ويژگي‌هاي سوختي شامل مقدار آب، عدد ستان، عدد اسيدي، دانسيته، نقطه ريزش، عدد خاكستري شدن، نقطه اشتعال، و نقطه ابري شدن در آزمايشگاه كنترل كيفيت (OCM) سوخت مورد بررسي قرار گرفت. پارامترهاي مربوط به عملكرد احتراق موتور ديزل مانند BTE (بازده گرمايي ترمز)، BSFC (مصرف سوخت ويژه ترمزي)، مقدار گرماي آزاد شده، و دبي مصرف سوخت موتور ديزلي براي سوخت‌هاي توليد شده با استفاده از موتور ديزل در آزمايشگاه موتورهاي گرمايي مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج مربوط به عملكرد احتراق سوخت در موتور با سرعت 1250 دور بر دقيقه نشان دادند كه بيشترين مقدار BTE (45/%16) مربوط به سوخت B20 با نانوافزودنيZrO2 است. همچنين، كمترين مقدار BSFC (536%/0) مربوط به سوخت B20 با نانوافزودني فروسين است. نتايج آزمون‌هاي احتراق و آزمون‌هاي كيفي سوخت B20 نشان دادند كه افزودن نانوافزودنيها باعث بهبود عملكرد احتراق سوخت B20 شده است. بنابراين، سوخت‌هاي B20 اصلاح شده با نانوافزودنيها مي‌توانند جايگزين‌هاي خوبي براي سوخت‌هاي ديزلي باشند.
چكيده انگليسي :
Today, the world is dependent on non-renewable energy sources and the demand for
fossil fuels is always increasing. This problem has caused the prices of fossil fuels to rise in
the last few decades. On the other hand, the increased consumption of these fuels has
increased the emission of greenhouse gases. The emission of greenhouse gases causes global
warming and various human diseases. To overcome this problem, researchers from different
countries have focused on replacing diesel with biodiesel, because biodiesel is renewable
and environmental friendly. Although biodiesel fuel is renewable and compatible with the
environment, its performance in diesel engines is limited. In addition, after the combustion81
of biodiesel fuel, biodiesel fuel emits more NOX gases than diesel fuel. To solve this problem,
biodiesel fuel can be mixed with diesel. In addition, researchers have used the addition of
nanoadditives to fuel. In this research, Arugula oil was used as biodiesel feedstock. Arugula
oil was converted into biodiesel fuel by both acidic transesterification and basic
transesterification methods. Then, 20% biodiesel and 80% diesel were mixed for better
combustion. The resulting fuel mixture was named B20. Ferrocene, graphite carbon nitride
(g-C3N4), and zirconium (IV) oxide (ZrO2) nanoadditives were used to improve the
combustion performance and fuel emission in diesel engines. The structure, size, and
morphology of nanoadditives were characterized by ATR-IR, EDX, XRD, and FE-SEM
techniqes. The produced B20 and B20 with nanoadditives fuels were analyzed separately in
terms of fuel characteristics including water content, cetane index, acid number, density,
pour point, ash number, flash point, and clouding point in the fuel quality control laboratory
(OCM). The parameters related to diesel engines combustion performance such as BTE
(brake thermal efficiency), BSFC (brake specific fuel consumption), the amount of heat
released, and the fuel consumption flow rate of diesel engines were investigated for the
prepared fuels using diesel engine in the heat engine laboratory. The results of fuel
combustion performance in the engine with 1250 revolutions per minutes (at 1250 rpm)
showed that the highest amount of BTE (16.45%) is related to B20 fuel with ZrO2
nanoadditive. Also, the lowest BSFC (0.536%) corresponds to B20 fuel with ferrocene
nanoadditive. The results of combustion tests and quality tests of B20 fuel displaied that the
addition of nanoadditives improved the combustion performance of B20 fuel. Therefore, the
B20 fuels modified with nanoadditives can be promising substitutes for diesel fuels.
