بررسی ویژگی‌های عملکرد و آلایندگی موتور حین آزمون سوخت‌های ترکیبی دیزل- بیودیزل حاصل از روغن‌های گیاهی و مدل‌سازی آن‌ها

ماشین های کشاورزی

مقاله 6، دوره 15، شماره 2 - شماره پیاپی 36، تیر 1404، صفحه 229-245   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2024.88750.1263

نویسندگان

سیدرضا موسوی سیدی¹؛ محمد عسکری^{* 1}؛ سید محمدرضا میری²

¹گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

²گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این تحقیق، پس از تولید سوخت‌های ترکیبی دیزل- بیودیزل روغن‌ گیاهان کلزا، سویا و پالم، تأثیر آن‌ها بر عملکرد موتور (توان، گشتاور و مصرف سوخت ویژه) و آلاینده‌های خروجی (NO_x، HC، CO و CO₂) مدل‌سازی شد. دیزل خالص به همراه مخلوط‌های 10 و 20 درصد بیودیزل کلزا، سویا و پالم و مخلوط 10 و 20 درصد از 3 بیودیزل مذکور در 4 سرعت (1800، 2100، 2400 و 2700 دور بر دقیقه) تحت شرایط بار کامل موتور آزمایش شدند. داده‌ها به‌عنوان ورودی روش‌های مدل‌سازی رگرسیون خطی، غیرخطی و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (انفیس) استفاده شدند. نتایج نشان داد که در همه سوخت‌های ترکیبی مقادیر توان، مصرف سوخت ویژه و تمامی آلاینده‌ها با افزایش سرعت موتور، افزایش اما گشتاور کاهش یافت. سوخت ترکیبی بیودیزل پالم 20 درصد می‌تواند به‌عنوان سوخت جایگزین در موتورهای دیزلی بدون تغییر موتور استفاده شود. رگرسیون غیرخطی دقیق‌تر از نوع خطی بوده همچنین بین مقادیر واقعی و پیش‌بینی‌شده متغیرهای عملکرد و آلایندگی موتور توسط انفیس، همبستگی بسیار بالاتری (ضریب تبیین بیشتر از 0.98) در قیاس با رگرسیون خطی (ضریب تبیین کمتر از 0.47) و غیرخطی (ضریب تبیین کمتر از 0.92) وجود دارد. بیشترین و کمترین ضرایب تبیین در معادلات ارائه‌شده توسط انفیس مربوط به پارامترهای SFC و P به‌ترتیب به میزان 0.99 و 0.98 است که بسیار بیشتر از ضرایب تبیین بیشینه و کمینه در معادلات رگرسیون خطی (0.47 و 0.00 به‌ترتیب مربوط به T و P) و غیرخطی (0.92 و 0.60 به‌ترتیب مربوط به SFC و CO) است.

کلیدواژه‌ها

انفیس؛ بازدهی موتور؛ روغن پالم؛ روغن سویا؛ روغن کلزا

مراجع

1. Al-Dawudy, M. F. T. (2017). Theoretical study for the influence of biodiesel addition on the combustion, performance and emissions parameters of single cylinder diesel engine. Journal of University of Babylon for Engineering Sciences, 25(5), 1830-1839. https://search.emarefa.net/detail/BIM-918202
2. Al-Dawody, M. F., Jazie, A., & Abdulkadhim Abbas, H. (2019). Experimental and simulation study for the effect of waste cooking oil methyl ester blended with diesel fuel on the performance and emissions of diesel engine. Alexandria Engineering Journal, 58, 9-17. https://doi.org/10.1016/j.aej.2018.05.009
3. Askari, M., & Abbaspour-Gilandeh, Y. (2019). Assessment of adaptive neuro-fuzzy inference system and response surface methodology approaches in draft force prediction of subsoiling tines. Soil and Tillage Research, 194, 104338. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104338
4. Askari, M., Abbaspour-Gilandeh, Y., Taghinezhad, E., El Shal, A. M., Hegazy, R., & Okasha, M. (2021). Applying the response surface methodology (RSM) approach to predict the tractive performance of an agricultural tractor during semi-deep tillage. Agriculture, 11, 1043. https://doi.org/10.3390/agriculture11111043
5. Chuah, L. F., Aziz, A. R. A., Yusup, S., Bokhari, A., Klemeš, J. J., & Abdullah, M.Z. (2015). Performance and emission of diesel engine fueled by waste cooking oil methyl ester derived from palm olein using hydrodynamic cavitation. Clean Technologies and Environmental Policy, 17, 2229-2241. https://doi.org/10.1007/s10098-015-0957-2
6. Cihan, O. (2021). Experimental and numerical investigation of the effect of fig seed oil methyl ester biodiesel blends on combustion characteristics and performance in a diesel engine. Energy Reports, 7, 5846-5856. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.08.180
7. Elkelaw, M., Alm-Eldin Bastawissi, H., El Shenawy, E. A., Taha, M., Panchal, H., & Kumar Sadasivuni, K. (2021). Study of performance, combustion, and emissions parameters of DI-diesel engine fueled with algae biodiesel/diesel/n-pentane blends. Energy Conversion and Management: X, 10, 100058. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2020.100058
8. Ghanbari, M., Najafi, G., Ghobadian, B., Mamat, R., Noor, M. M., & Moosavian, A. (2015). Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) to predict CI engine parameters fueled with nano-particles additive to diesel fuel. 3rd International Conference of Mechanical Engineering Research. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 100: 012070. https://doi.org/10.1088/1757-899X/100/1/012070
9. Hosoz, M., Ertunc, H. M., Karabektas, M., & Ergen, G. (2013). ANFIS modelling of the performance and emissions of a diesel engine using diesel fuel and biodiesel blends. Applied Thermal Engineering, 60(1-2), 24-32. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.06.040
10. Khiraiya, K., Ramana, P. V., Panchal, H., Kumar Sadasivuni, K., Doranehgard, M. H., & Khalid, M. (2021). Diesel-fired boiler performance and emissions measurements using a combination of diesel and palm biodiesel. Case Studies in Thermal Engineering, 27, 101324. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101324
11. Lee, S., Yi, E., Cho, Y., & Ahn, K. (2022). The path to a sustainable palm oil futures market. Energy Reports, 8, 6543-6550. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.04.048
12. Menacer, B., & Bouchetara, M. (2014). Parametric study of the performance of a turbocharged compression ignition engine. Simulation, 90(12), 1375-1384. https://doi.org/10.1177/0037549714557046
13. Mousavi Seyedi, S. R., Askari, M., & Miri, S. M. R. (2023). Laboratory Investigation of the performance and emissions of biodiesel-diesel fuel blends from rapeseed, soybean and palm oil biodiesels. Modares Mechanical Engineering, 23(06), 347-356. https://doi.org/10.22034/mme.23.6.347
14. Ogunkunle, O., & Ahmed, N. A. (2019a). A review of global current scenario of biodiesel adoption and combustion in vehicular diesel engines. Energy Reports, 5, 1560-1579. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.10.028
15. Ogunkunle, O., & Ahmed, N. A. (2019b). Performance evaluation of a diesel engine using blends of optimized yields of sand apple (Parinari polyandra) oil biodiesel. Renewable Energy, 134, 1320-1331. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.09.040
16. Ogunkunle, O., & Ahmed, N. A. (2020). Exhaust emissions and engine performance analysis of a marine diesel engine fuelled with Parinari polyandra biodiesel-diesel blends. Energy Reports, 6, 2999-3007. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.10.070
17. Sayyed, , Kumar Das, R., & Kulkarni, K. (2021). Performance assessment of multiple biodiesel blended diesel engine and NOx modeling using ANN. Case Studies in Thermal Engineering, 28, 101509. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101509
18. Shafaei, S. M., Loghavi, M., & Kamgar, S. (2019). Prognostication of energy indices of tractor-implement utilizing soft computing techniques. Information Processing in Agriculture, 6, 132-149. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2018.08.001
19. Singh, A., Sinha, Sh., Kumar Choudhary, A., Sharma, D., Panchal, H., & Kumar Sadasivuni, K. (2021). An experimental investigation of emission performance of heterogenous catalyst jatropha biodiesel using RSM. Case Studies in Thermal Engineering, 25, 100876. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.100876