Экспериментальная оценка эффективности биодизеля из масла семян мыльной ягоды в дизельном двигателе CRDI

Jun 15, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5699 (2023) Цитировать эту статью

972 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В связи с постоянным спросом на альтернативные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания исследования на основе биодизеля получили поддержку во всем мире. В этом исследовании масло семян мыльной ягоды, полученное методом переэтерификации для получения биодизельного топлива. Его называют BDSS (биодизель из семян мыльной ягоды). В соответствии с критериями качества масла признаются, поэтому в двигателях CRDI (Common Rail Direct Injection) были протестированы три различные смеси и чистое дизельное топливо. Описания смесей: 10BDSS (10% BDSS + 90% дизельного топлива), 20BDSS (20% BDSS + 80% дизельного топлива) и 30BDSS (30% BDSS + 70% дизельного топлива). Результаты соответствующих испытаний на сгорание, производительность и загрязнение сравнивались с результатами, полученными при использовании 100% дизельного топлива. В этом случае смешивание привело к худшему тепловому КПД торможения, чем у дизельного топлива, и снижению остаточных выбросов при более высоких выбросах NOx. Лучшие результаты были получены на 30BDSS, который имел BTE 27,82%, выбросы NOx 1348 ppm, пиковое давление 78,93 бар, скорость тепловыделения (HRR) 61,15 Дж/град, выбросы CO (0,81%), HC (11 ppm) и непрозрачность дыма 15,38%.

Альтернативные виды топлива из природных источников, основанные на исследованиях, являются наиболее концентрированной областью текущих критериев спроса на ископаемое топливо. Традиционные топливные ресурсы истощаются, а также производят больше выбросов в окружающую среду, что приводит к вредному воздействию на живые организмы и влияет на экологическую целесообразность1. Существует очень много биодизельного топлива, которое можно производить из различных видов семян съедобных и несъедобных растительных масел. Также очень много биодизельного топлива производится из отходов природного и искусственного происхождения.

Венкатесан и др.2 отметили, что выбросы твердых частиц и NOx тяжелыми двигателями непрерывного действия (строительная, погрузочная, сельскохозяйственная техника) будут увеличены в самом 2035 году, поскольку NOx и PM увеличится на 70% и 85%. Чрезмерное вдыхание ТЧ приводит к смерти преждевременно живущих3. Джаябал и др.4 отметили, что непрозрачность дыма, создаваемого двигателем CI, вредна для жизни, вызывая сердечные заболевания и проблемы с дыханием.

Биодизель — это топливо, используемое в двигателе CI. Существует очень много исследований, проведенных различными исследователями в отношении биоматериалов с дизельным топливом и без него. Существуют различные методы приготовления биодизеля5. Среди них переэтерификация является одним из самых простых и лучших методов извлечения биодизеля6.

Циммерман и др.7 четко объяснили проблемы, связанные с процессом этерификации, и методы их решения. Muthukumaran et al.8 занимается производством биодизельного топлива из масла Madhuca Indica методом переэтерификации. Они отметили, что гидразид калия оказывает лучшее влияние на процесс производства биодизеля. Масло при 60°С за полтора часа обработки метанолом (0,32%) с катализатором (1,5%) дает выход 51% биодизеля.

Моради и др.9 рассматривают факторы, влияющие на производство биодизеля из семян клещевины. Они практикуются в экстракторе Сокслета. Растворителями, используемыми для экстракции масла, являются ацетон и метанол. Выдерживание основной футеровки при температуре 75 °C в течение шести часов дало лучшие результаты по выходу. Камил и др.10 рассматривают биодизельные смеси индюшачьего и свиного сала в двигателе CRDI. Смесь дизельного топлива с метиловым эфиром дает меньше выбросов угарного газа (20%), диоксида углерода (6%) и выбросов углеводородов (9%).

Альптекин и др.11 рассматривают метиловые и этиловые эфиры растительного масла, заправленного в двигатель CRDI с различными нагрузками. Из экспериментальных результатов ясно видно, что рассматриваемые виды топлива имеют меньшее пиковое давление, большую скорость тепловыделения при более высоком расходе топлива, чем дизельное топливо. Время пилотного и основного впрыска было выше, чем время впрыска дизельного топлива. Yingqun и др.12 рассматривают биодизельное топливо из пальмового масла в двигателях CRDI с различным давлением впрыска. Увеличение давления впрыска топлива увеличивает выбросы NOx и снижает выбросы твердых частиц, CO и углеводородов при более высоких нагрузках.