Abstract
bruken av flytende petroleumsgass (LPG) er eksperimentert med å forbedre ytelsen til en dual fuel compression ignition (CI) motor som kjører På Karanja olje metylester (KOME) blander. Diesel brukes som referanse drivstoff for dual fuel motor resultater. Under eksperimenteringen måles motorens ytelse i form av brems termisk effektivitet (BTE) og bremsespesifikt drivstofforbruk (BSFC), og eksosutslipp måles i form av karbonmonoksid (CO), hydrokarbon (hc) og nitrogenoksider (). Dual fuel motor med LPG viste en reduksjon i og røyk utslipp; men det lider av høy hc og CO utslipp, spesielt ved lavere belastninger på grunn av dårlig tenning. Sammenligning av ytelse og utslipp gjøres for diesel og blandinger AV KOME. Resultatene viste at BRUK AV KOME-blandinger (10% og 20%) har forbedret CI-motorens ytelse med en reduksjon I hc-og CO-utslipp.
1. Innledning
de nedbrytende reserver av petroleum og bekymring over høye nivåer av forurensende stoffer i kjøretøyutslipp har motivert forskerne til å søke etter alternative energikilder med fornybar natur og mindre forurensende effekt . Bruken av alternativt gassformig brensel i CI-motorer i dual fuel-modus øker på grunn av deres rene forbrenning sammenlignet med konvensjonelle flytende brensel, samt deres relativt økte tilgjengelighet til attraktive priser . For å erstatte petroleumsbrensel som brukes i forbrenningsmotorer, gir drivstoff av bio-opprinnelse en mulig løsning på tvillingkrisene av «fossilt brenselutslipp» og » miljøforringelse.»Flere forskere arbeider aktivt med bruk av ikke-spiselige oljer for produksjon av biodiesel over hele verden på grunn av sin renere brennende natur . Kjemisk er biodiesel referert til som mono-alkylestere av langkjedede fettsyrer avledet fra fornybare lipidkilder. De viktigste fordelene med biodiesel er at den undertrykker dannelsen av svoveldioksid, CO, HC og PM-utslipp under forbrenningsprosessen på grunn av lav svovel, lave aromater og tilstedeværelsen av oksygenholdige forbindelser. I tillegg har biodiesel god tenningsevne i motoren på grunn av det relativt høye cetantallet sammenlignet med konvensjonelt diesel. Det er funnet at de lavere konsentrasjonene av biodieselblandinger forbedrer termisk effektivitet. Som parametrene som motorene opererer, fungerer en blanding opp til 20% av biodiesel med diesel godt uten noen endring i motoren . De potensielle fordelene ved å bruke LPG i dieselmotorer er både økonomiske og miljøvennlige . Med redusert energiforbruk, dual fuel motoren viser en betydelig reduksjon i røyk tetthet,, og forbedret BTE . Inntaksluftspjeld ved lav belastning forbedrer bremsens termiske effektivitet, OG HC-utslipp forverres med økning i prosentandel AV LPG-substitusjon . I denne studien ble effekten av biodieselblandinger over ytelsen og utslippsegenskapene til en dieselmotor i dual fuel-modus eksperimentelt undersøkt med variasjonen AV LPG-strømningshastighet.
2. Eksperimentering
målet med studien er å etablere en kombinasjon av biodieselblandinger med gassformig drivstoff i dual fuel-modus og å studere motorens ytelse og utslippsegenskaper med LPG som gassformig drivstoff.
2.1. Eksperimentelt Oppsett
motoren som brukes i denne studien Er En Kirolskar-laget ensylindret, firetakts, vannkjølt dieselmotor. Spesifikasjonene til motoren er gitt i Tabell 1. To separate drivstofftanker er festet til oppsettet for å lagre diesel og blandinger av biodiesel. Motoren er kombinert med et hydraulisk dynamometer for å måle driftsbelastningen. Motoren er modifisert til dual fuel-modus ved å feste en fordamper mellom lpg-tanken og lpg-passasjen i inntaksmanifolden. Innløpsmanifolden til motoren er langstrakt med 3 fot, og gassdysen bores inn i manifolden. Strømmen AV LPG styres av en nåleventil. Trykket av gassen ved innløpet av fordamperen måles med en trykkmåler. AVL 444 gassanalysator er festet til eksosen for å måle utslippsparametrene. Måleområdet og nøyaktigheten til gassanalysatoren er gitt i Tabell 2. En trykksatt lukket krets vannkjølesystem brukes til å kjøle motoren. En digital type plattformvektemaskin med en nøyaktighet på 1 mg brukes til å måle LPG-strømningshastighet etter vektforskjellmetode med en usikkerhet på 1,2%. Oppsettdiagrammet for eksperimentelt oppsett er vist I Figur 1. I utgangspunktet testes motoren med standard diesel ved alle belastninger for å bestemme motorens ytelse og utslippsegenskaper. Den samme prosedyren gjentas i dual fuel-modus med økning I lpg-strømningshastighet for alle belastninger. Massefraksjonen AV LPG () beregnes ved
|
||||||||||||||||||||||||||
Tabell 1
motorspesifikasjoner.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tabell 2
Måleområde Og nøyaktighet FOR AVL 444 gassanalysator.
Figur 1
Eksperimentell layout diagram.
2.2. Produksjon Av Karanja Olje Metylester
Karanja olje metylester (KOME) er utarbeidet i laboratoriet fra neat Karanja (Pongamia pinnata) vegetabilsk olje. Den ekstraherte vegetabilske oljen er hentet fra en lokal oljemølle. For fin Karanja olje er den frie fettsyren (FFA) mer enn 5%. SÅ FFA reduseres ved syrekatalysert forestring ved bruk av metanol i nærvær av svovelsyre () etterfulgt av transesterifisering ved bruk av metanol i nærvær av kaliumhydroksyd (KOH). Etter separasjon av glyserol vaskes esteren med vann for å fjerne uomsatt metoksid. Det oppvarmes deretter for å fjerne vannsporene for å oppnå ren biodiesel. Karanja olje metyl ester kjent som biodiesel, således, produsert av denne prosessen er helt blandbar med diesel i alle forhold .
3. Resultater Og Diskusjon
variasjonene av ytelses – og utslippsparametere med LPG-strømningshastighet er omtalt i denne delen. Som tidligere undersøkelser indikerte at blandinger av biodiesel opptil 20% viser bedre ytelse, samt forbedrede utslippskarakteristikker, mens med høyere blandinger reduserer reduksjonen i kaloriverdi ytelsen til motoren . Egenskapene til drivstoffene er vist i Tabell 3.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tabell 3
Drivstoffegenskaper.
3.1. Bremsespesifikt Drivstofforbruk
bremsespesifikt drivstofforbruk i dual fuel-modusen registreres med diesel og blandinger av biodiesel. En sammenligning AV BSFC ved 70% belastning for diesel og blandinger AV KOME opp til 20% ble presentert I Figur 2. Det er observert at ved å øke belastningen bsfc avtar, som med økning i lastsylinder trykk og temperaturøkninger, noe som forbedrer forbrenningsprosessen som resulterer i reduksjon I BSFC. BSFC øker med økende andel AV lpg substitusjon på delbelastninger kan skyldes ufullstendig forbrenning av gassformig brensel, MENS ved høyere belastninger bsfc forbedrer med økningen AV LPG substitusjon. PÅ DEN annen side reduseres BSFC gradvis med økningen i prosentandel av blanding. Dette kan tilskrives tilstedeværelsen av ekstra molekylært oksygen tilstede i biodiesel som forbedrer forbrenningsprosessen. En sammenligning AV BSFC med økning i belastning er gjort ved 4 g / min strømningshastighet FOR LPG ble vist i Figur 3. Det observeres AT BSFC reduseres med økning i belastning. 20% blanding AV KOME (B-20) viser laveste BSFC etterfulgt av 10% blanding AV KOME (B-10) og diesel over hele lastområdet. SOM lpg strømningshastigheten ble holdt konstant Så B-10 og B-20 viser en mer forbedret BSFC enn diesel.
Figur 2
Sammenligning av variasjon AV BSFC med prosentandel av substitusjon AV LPG.
Figur 3
Sammenligning AV BSFC med økning i prosent av belastningen.
3.2. Brake Thermal Efficiency
Brake thermal efficiency (BTE) av alle pilotbrenslene observeres i dual fuel-modus. Sammenligningen AV bte for diesel B-10 og B-20 ved 70% belastning ble vist i Figur 4. Det er funnet At B-10 og B-20 gir bedre BTE på alle laster i forhold til standard diesel. Dette kan tilskrives ekstra oksygeninnhold i biodieselblandinger som forbedrer forbrenningsprosessen som har en tendens til å øke i bte av motoren. MEN med økning I substitusjon AV LPG FALLER BTE gradvis for alle pilotbrenslene ved delbelastningsforhold, fordi ved lav belastning blir mindre pilotbrensel impinged inn i sylinderen, og på grunn av overflødig luft og lav sylindertemperatur, slipper mager mengde drivstoffblanding inn i eksosen. MENS for diesel, bte øker ved høyere belastning opp til 35% AV lpg substitusjon. Ved høyere belastning har økningen i gjennomsnittlig gasstemperatur effekten av å redusere drivstofftennings forsinkelsen som resulterer i en forbedret BTE. En sammenligning AV BTE med økning i belastning for alt pilotbrensel ved 4 g / min strømningshastighet FOR LPG ble vist i Figur 5. DET er observert AT BTE øker med økning i belastning, mens blandinger Av B-10 Og B-20 gir bedre BTE på alle laster i forhold til standard diesel. Dette kan tilskrives ekstra oksygeninnhold i biodieselblandinger som forbedrer forbrenningsprosessen som har en tendens til å øke i bte av motoren.
Figur 4
Sammenligning av variasjon BTE med prosentandel av substitusjon AV LPG.
Figur 5
Sammenligning AV BTE med økning i prosent av belastningen.
3.3. Hc-Utslipp
HC-utslipp består av drivstoff som er helt ubrent eller delvis brent. VANLIGVIS ER HC-utslipp alvorlige problemer ved lette belastninger for dieselmotorer. Sammenligningen AV HC-utslipp av alle pilotbrenslene i dual fuel-modus ble vist i Figur 6. I dual fuel-modus med økning i substitusjon AV LPG, øker hc-utslipp. Dette kan skyldes reduksjon i frisk luft med økning I LPG strømningshastighet som resulterer i ufullstendig forbrenning av rikere blandingen. HC-utslippsnivået reduseres med økningen i biodieselblandinger. Den reduserte trenden MED hc-utslipp sammenlignet med diesel kan skyldes tilstedeværelse av oksygenmolekyler i biodiesel som bidro til fullstendig forbrenning. Ved 4 g/min strømningshastighet FOR LPG viste observasjonen at hc-utslipp gradvis avtar med økning i belastning. Det kan skyldes den lave motortemperaturen og magre blandingen, da delbelastninger påvirker forbrenningen av luftbrenselblandingen, og få av den kommer ut i eksosen. Mens ved høyere belastning med økning i toppsylindertemperatur, foregår riktig forbrenning som reduserer hc-utslipp. Resultatet er illustrert i Figur 7. HC-utslippet var høyest for diesel etterfulgt av B-10 og B-20.
Figur 6
Sammenligning av variasjon HC utslipp med prosentandel AV lpg substitusjon.
Figur 7
Sammenligning AV HC-utslipp med økning i lastprosent.
3.4. Utslipp
er de mest skadelige gassformige utslippene fra motorer. formasjonshastigheten er sterkt avhengig av gassens temperatur i sylinderen. Derfor påvirker brennstofffordelingen i sylinderen og dens forbrenningsprosess formasjonen. Vanligvis danner ved høy temperatur brent gass regioner. Sammenligningen av utslippsvariasjoner med LPG-substitusjon ble vist i figur 8. Utslippet avtar med økningen I LPG strømningshastighet. Dette kan tilskrives reduksjon i frisk luft og høy selvantennelsestemperatur PÅ LPG, noe som øker tenningsforsinkelsen som resulterer i redusert toppsylindertemperatur. På den annen side øker utslipp med økning i blandingsprosent av biodiesel fordi oksygeninnholdet i biodiesel gir høy lokal temperatur som forbedrer forbrenningsprosessen. Variasjonen av utslipp med belastning på 4 g / min LPG strømningshastighet for diesel, B-10 Og B-20, ble vist I Figur 9. Det ble observert At B-20 viser den høyeste utslipp etterfulgt av B-10 og standard diesel.
Figur 8
Sammenligning av variasjon av utslipp med prosentandel AV lpg-substitusjon.
Figur 9
Sammenligning av utslipp med økning i lastprosent.
3.5. CO-Utslipp
VANLIGVIS OPPSTÅR co-utslipp Fra motoren på grunn av delvis oksidasjon av drivstoffblandingen. SOM det er velkjent at graden AV CO-dannelse er en funksjon av uforbrent drivstoff og blandingstemperatur under forbrenning, siden begge faktorene styrer brennstoffnedbrytning og oksidasjon. Variasjonene AV CO-utslipp med lpg-substitusjon ble vist I Figur 10. Det observeres at med økning I substitusjon AV LPG, reduseres CO-utslippet til 25% av substitusjonen for alle de tre pilotbrenslene. MEN med ytterligere økning I lpg flow rate CO utslipp øker; kan skyldes reduksjon i frisk oksygen fører til delvis oksidasjon av drivstoffblandingen. Med økningen i andelen blanding, ER CO-utslipp funnet å være avtagende. Dette viser at kanskje på grunn av tilstedeværelse av ekstra oksygen i blandinger i forhold til ryddig diesel riktig oksidasjon av blandingene resulterer i lavere CO-utslipp. Ved 4 g/min strømningshastighet for LPG viser observasjonen at co-utslipp gradvis reduseres ved å øke belastningen. Det kan skyldes lav motortemperatur og magert blanding ved delbelastning, hele luftbrennstoffblandingen brenner ikke helt og få av det kommer ut i eksos. CO-utslipp var høyest for diesel etterfulgt av B-10 og B-20. Resultatet er vist I Figur 11.
Figur 10
Sammenligning av variasjon AV CO-utslipp med prosentandel AV lpg-substitusjon.
Figur 11
Sammenligning AV CO-utslipp med økning i prosent av belastningen.
4. Konklusjon
i dette arbeidet er det gjennomført en eksperimentell undersøkelse for å undersøke effekten av induksjon AV LPG i motormanifolden (like ved innløpsventilen) med KOME som pilotbrensel. Fra analysen av eksperimentelle data er det observert AT BSFC og BTE forbedret FOR CI-motoren Med B-10 Og B-20 sammenlignet med diesel. Mens på del belastning, bsfc øker samt bte avtar med økning I lpg substitusjon, men en forbedring ble observert for begge parametrene ved høyere belastninger. HC-og CO-utslippene ble økt i dual fuel-modus. Men blandinger AV KOME har vist reduserte hc-og CO-utslipp i dual fuel-modus sammenlignet med diesel. Utslippet ble redusert i dual fuel-modus for alle de tre pilotbrenslene, mens med økning I blandingsprosent AV KOME ble det observert en økning i utslipp. Høyere blandinger AV KOME har høyere viskositet, noe som påvirker forstøvningen av pilotbrenselet. Ytterligere forbedring av ytelse og utslippsegenskaper i dual fuel-modus med høyere blandinger kan være mulig ved å øke injeksjonstrykket.
