比较性能和排放分析不同混合的Karanja石油及其甲酯两缸柴油机

文摘

在目前的工作,一个实验调查进行评估的性能和排放特征双汽缸柴油机使用不同的混合Karanja石油及其甲酯与化石柴油在不同的负载条件下。的燃料与柴油混合比例的10%和20%质量和研究在各种负载条件下的发动机。研究表明,性能参数非常接近石化柴油。然而,制动热效率和制动能量消耗率20%甲基酯的混合比矿物柴油在某些负载。排放特征研究,发现所有的混合燃料排放比纯柴油除了甘蓝型显示高CO排放与基线相比柴油。再次,可以看出混合20%在整洁的石油以及生物柴油可以被接受为一个合适的燃料用于标准柴油发动机没有任何引擎修改。

关键字

双汽缸、柴油引擎,Karanja油甲酯,发射。

介绍

由于制动热效率较高的柴油发动机和汽油发动机相比,在农业和交通部门很受欢迎。以来,印度是一个农业国家,大量的柴油消耗在农业部门。由于快速损耗的柴油,其价格上涨和危险车的尾气排放,柴油的替代燃料是非常重要的对我们国家的经济增长和安全。记住这观点,产生更大的兴趣去做研究工作找出可行的替代燃料的柴油机在印度。改编自bio-origin替代燃料可以解决所有的问题。天然气、液化石油气、氢和bio-derived气体,如煤气、合成气等,和直植物油和生物柴油等液体燃料在视图的环保自然显得更有吸引力(1,2]。阿加瓦尔和达斯3)表示,植物石油的高粘度造成了一些发动机燃料雾化不良等问题导致发动机性能差,环粘、注射泵衰竭和喷射器存款等王et al。(4)进行了实验用植物油混合柴油和不低_x和一个小CO排放柴油相比的变化。Senthil et al。5)进行了实验用麻风树oildiesel混合废气温度和报告,HC、烟雾和CO排放高于基线柴油。阿加瓦尔et al。6使用预热Karanja油)进行实验。引擎操作期间观察到在Karanja石油在预热和混合形式,性能和排放参数被发现是类似与化石柴油混合的低浓度。然而,混合的浓度更高,性能和排放观察略低。Deshpande [7)使用亚麻籽油和柴油混合运行CI引擎。最小的烟雾和最大制动热效率在这项研究指出。Nazar et al。8]分析了椰子油生物柴油在柴油机的性能和整洁的模式。据报道,整洁的椰子油及其甲酯可以直接用于柴油发动机没有任何修改。发动机的性能与椰子油甲酯比整洁的椰子油。Alltiparmak et al。9)检查的影响高油生物柴油与柴油的混合作为柴油替代燃料。发现输出功率和发动机转矩等性能参数与妥尔油混合biodiesel-diesel分别增加了5.9%和6.1%。也观察到CO排放,没有下降到38.9%_x这种混合燃料的排放量增加了30%。烟不透明度的变化是微不足道的。Malhotra et al。10)进行实验Karanja和麻疯树生物柴油在柴油机,没有催化转换器。据报道,生物柴油混合柴油有助于改善理化性质。混合生物柴油在柴油机的排放特别是显示明显的好处和颗粒物质。使用催化转化器的发现,可以帮助减少CO排放柴油车辆。生物柴油的使用已内置氧气进一步有助于提高催化转化器的效率;在进一步减少有限公司Nabi et al。11]调查使用的柴油废气排放和燃烧特性和diesel-biodiesel混合而成的。从调查发现diesel-bio-diesel混合显示降低一氧化碳(CO)和烟雾排放但更高的氮氧化物(NO_x)排放相比传统的柴油。然而,当苛刻的应用,不_x排放柴油-生物柴油混合略减少柴油相比。内et al。12)进行了实验目的降低生物柴油的生产成本使用低成本原料如废油、废弃食用油和动物脂肪。他们调查了道路推动的柴油机性能与使用地沟油生物柴油。结果表明,性能参数如发动机转矩和制动功率使用使用地沟油生物柴油低3 - 5%比基线的柴油。Dincer [13)报道,使用生物柴油在柴油机低排放等参数有限公司有限公司₂、ozone-forming烃和颗粒物和更高的没有_x排放与化石柴油相比。

Karanja (Pongamia pinnata石油作为柴油机燃料)

Karanja取材是一个可用的非食用植物油在印度的北部和东部各州。这是一个中等大小的树,4 - 6年后收获成果。其在印度的产量是135000吨每年。种子浅棕色的颜色,包含30 - 40%的石油。这种油含有大量的甘油三酸酯,苦涩的味道和气味由于即pongamiin和karanjin falconoid成分的存在。由于这种苦涩的味道,不考虑可食用的目的。广泛用作润滑剂、医药和农药。氧键的存在在这个油可以降低它的热值比柴油。已经测试作为燃料在柴油机和显示良好的热效率(14]。这种油的成分是27.5%的脂肪油,水分19%,17.4%的蛋白质以及6.6%的淀粉(15]。

发展Karanja油甲酯或生物柴油作为柴油机燃料

首先,从破碎机Karanja原油收集,这是一个清晰的、粘性和深棕色的颜色。然后用尼龙网布过滤器过滤。过滤后,它应用于脱胶过程中磷从原油在一个化学过程通过使用合适的化学1% v / v磷酸在必要的方法。脱胶后,它应用于estrification过程是一个化学过程。在这个过程中脱胶Karanja油混合体积/体积为22% (v / v)比v / v比硫酸甲醇和1%。然后混合物搅拌一段时间一个小时的温度为65°C。这使酯化混合物然后应用于transestrification过程。在这个过程中,酸酯化Karanja石油被transestrification单元中与这酯化试剂混合物混合油。试剂混合物制备无水甲醇(22% v / v)和碱催化剂KOH (0.5% v / v)。总混合然后不断搅拌在一个恒定的速度低于65°C的温度(即甲醇的沸点)约为1.5 - -2.0小时。 Then the stirring and heating is stopped and the mixture is allowed to settle down for about 24 hours. After settling, glycerol which is dark in colour was obtained in the lower layer and separated through separating valve. The upper layer which is Karanja methyl ester was collected separately. Then water washing of methyl ester was performed 2 - 3 times to remove extra esters and KOH. It was then heated above 65°C to remove additional methanol to obtained pure Karanja bio-diesel.

混合油制备方法

在目前的工作,使用的混合K10、甘蓝型、B10 B20。混合K10是由混合10% Karanja石油90%的柴油和B10 Karanja由混合10%生物柴油,柴油90%重量的基础上其他混合的准备。首先,各种浓度的样品的石油和柴油称重和一个容器。形成的混合物搅拌一个小时搅拌装置。制备上述混合后,一些重要的属性的测试燃料在发动机在使用之前进行。燃料性质如密度、运动粘度、热值、闪点、燃点等估计使用各种ASTM方法和工具。燃料属性所示表1。

表1:属性的柴油、K10甘蓝型、B10 B20, Karanja石油和生物柴油。

实验设置和程序

实验项目在四冲程单缸,水冷,直接喷射柴油机一般用于农业。引擎加上交流电(AC)交流发电机引擎加载的目的。发动机和发电机的详细规格所示表2。测试引擎的照片所示图1。测试燃料化石柴油(FD),混合K10、甘蓝型、B10 B20。测试在无载,20、40、60,80和100%的额定负载。引擎速度维持在1500 rpm(额定转速)在所有的实验。最初,与化石柴油引擎启动,然后开启混合燃料。所有燃料样本,燃料消耗10毫升的石油消费,废气温度,空气消耗量测量空气压力计读数。AVL使5-gas分析仪(模型测试引擎setup.no的照片。AVL Digas 444)和AVL烟计是用来测量废气排放参数和烟不透明度。参数有限,HC和CO₂测量了NDIR(非色散红外)方法,没有啊₂通过使用电子化学法测量。所有上述参数的最终数据被重复实验检查。实验装置的原理图所示图2。

表2:测试引擎和发电机规范。

结果和讨论

制动能量消耗率

图3显示了制动器的制动能量消耗率变化的力量。当两种不同燃料的不同加热值混合在一起,油耗可能并不可靠,因为这两种燃料的热值和密度是不同的。在这种情况下,制动能量消耗率(BSEC)将提供更多可靠的值。可以看出负荷增加到8 kW, BSEC减少对所有测试燃料由于更好的燃烧由于更高的汽缸温度。然而,在最高负荷,这个值会减少对所有测试燃料由于氧气不足或燃料丰富。再一次,这是观察到的BSEC B20略低于柴油燃料。原因是;氧的可用性在Karanja甲基ester-diesel混合燃料可以使完全燃烧和粘度增加的负面影响就不会启动。然而,混合K10和甘蓝型节目偏高BSEC与基线相比柴油。这可能是由于低热值和高粘度的K10和甘蓝型相比,柴油燃料和其他测试。

制动热效率(耳背式)

图4解释了所有测试燃料的耳背式的变化在不同的制动功率输出。发现有一个反对tinuous耳背式对所有测试燃料增加到8千瓦负荷。这是由于更好的燃烧由于更高的汽缸温度。然而,在高负载,耳背式减少由于劣质燃烧的氧气对所有测试燃料不足。此外,耳背式20%生物柴油的混合显示值略高于柴油。热的效率越高B20可能是由于额外的润滑以及高十六烷数量提供的生物柴油混合燃料。然而,混合B10、K10、甘蓝型显示耳背式柴油相比要低。这可能是由于低发热值和高油耗的上述混合燃料。最高的耳背式观测值是28.2%,27.65%,26.9%,26.32%和24.52%,B20 FD, B10 K10和甘蓝型分别在8千瓦负荷。

废气温度(废气温度)

废气温度的影响与制动功率测试燃料所示图5。发现与加载到最高价值,增加对所有测试燃料废气温度的值增加。原因是;随着负载的增加,能量输入的发动机汽缸的增加增强了废气温度。废气温度是一个表明燃烧室的燃烧质量。显示所有的混合燃料比基线柴油废气温度较高。这可能是由于热释放发生在后面的部分动力冲程由于高粘度和更大的燃料液滴的大小相比,柴油混合燃料。这可能会导致较低的散热和废气温度高。

一氧化碳的排放

图6显示了CO排放的变化与不同的制动功率测试燃料。观察到在负荷增加,CO排放降低,在最高负载增加所有测试燃料。这是由于更好的燃烧温度高负载的高电荷,但在最高负荷,丰富导致不完全燃烧的燃料。CO排放混合B 20, B10和K10比柴油低相当大。这是由于氧气混合燃料的可用性,提高了燃烧过程。另一个原因可能是由于低碳,氢比例的生物柴油以及整洁的石油。但是,对于混合甘蓝型、CO排放高于柴油。这是由于混合燃料的粘度增加的负面影响抑制燃烧过程。因此,更多公司排放与基线相比柴油。

碳氢化合物(HC)排放

图7表明,HC排放与CO排放趋势是相似的。然而,显著降低HC排放达到以防相比,柴油的混合燃料。基于甲基酯的燃料的十六烷数量高于柴油,将会呈现出一种更短的延迟周期,导致更好的燃烧导致HC排放低。此外,所包含的内在氧气植物油负责降低HC排放。

氮氧化物(NO)排放

没有排放制动功率的变化对所有测试燃料所示图8。没有排放取决于可用的氧气,燃烧温度和停留时间。发现随着负载的增加,没有对所有测试燃料的排放增加。原因是;随着负载的增加,能量输入增加,增加燃烧温度。此外,没有排放减少混合燃料。这可能是由于较低的最高燃烧温度较低的能量释放的混合燃料。但显著减少混合甘蓝型由于大的液滴大小。

烟不透明度

图9显示了烟不透明度的变化与制动功率所有测试燃料。可以看出,增加负载烟不透明度增加。这是由于劣质燃烧的空气与增加负荷不足。同样,所有混合燃料显示低烟不透明度与柴油相比。然而,与混合燃料相比,B20显示低烟比其他混合不透明度。原因可能是由于高十六烷分子结构和存在的氧气数量提高了燃烧的生物柴油。

结论

•混合Karanja石油及其甲酯似乎可能使用双汽缸柴油机替代燃料。与柴油混合粘度大大降低。以下结果由实验研究

•发动机的制动热效率Karanja甲基ester-diesel混合(20%)略比柴油与整洁。

•制动能量消耗率的除了B20高于柴油混合燃料装载条件。

•K10和甘蓝型的废气温度高于柴油由于粗燃料喷雾形成和延迟燃烧。然而,B10废气温度和B20略低于柴油。

•所有混合燃料的排放特征比纯柴油除了甘蓝型显示CO排放高于基线柴油。

•混合在整洁的石油以及20%生物柴油可以被接受为一个合适的燃料用于标准柴油发动机没有任何引擎修改。

引用

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