Dyzelinio variklio efektyvumo rodiklių tyrimas naudojant rapsų aliejaus-butanolio mišinius

Abstract

Baigiamajame darbe nagrinėjama dvikomponenčių degalų, pagamintų iš alternatyvių energijos šaltinių, tematika. Pagrindinė tyrimo sritis yra rapsų aliejaus–butanolio mišinių ekologiniai ir efektyvumo tyrimai. Įvadiniame skyriuje nagrinėjama tyrimo problematika, darbo aktualumas bei suformuluojami uždaviniai. Pirmame skyriuje atliekama literatūros apžvalga, kurioje aptariami bendri reikalavimai keliami degalams, naudojamiems dyzeliniame variklyje, nagrinėjami alternatyvūs degalai ir jų panaudojimo perspektyvos. Atlikus augalinių aliejų apžvalgą ir nustačius problemas kylančias juos naudojant dyzeliniame variklyje, antru komponentu pasirenkamas butanolis, kuris gali būti gaminamas iš atsinaujinančių energijos šaltinių ir pasižymi priimtinesnėmis savybėmis negu kitos alternatyvos. Antras skyrius dedikuotas eksperimentiniams tyrimams, kurie sudaryti iš 3 dalių. Pirmoje dalyje nustatinėjamas mišinio cetaninis skaičius, žemutinis šilumingumas, tankis, kinematinė klampa ir pliūpsnio temperatūros. Antroje dalyje aprašomi rezultatai gauti dyzelinį variklį, veikiantį 2000 aps./min dažniu apkraunant 30 Nm, 60 Nm, 90 Nm ir 120 Nm apkrovomis su 6 skirtingais degalų mišiniais: dyzelinu, grynuoju rapsų aliejumi (RA) ir RA mišiniais su butanoliu, kurio koncentracija keičiama pagal masę kas 5% iki 20%. Vertinami rodikliai yra naudingumo koeficientas, lyginamosios degalų sąnaudos, dūmingumas, NOx, CO, CO2 ir HC emisijos. Trečiojoje dalyje palaikant pastovius 2000aps./min sūkius ir naudojant RA20 mišinį keičiamas paskubos kampas siekiant nustatyti optimalų degalų įpurškimo momentą, kad degalų sąnaudos būtų mažiausios. Darbas sudarytas iš 70 puslapių. Jame pateikta 15 lentelių bei 37 iliustracijos.

In this study dual fuel usage possibility from renewable sources is examined. Main topic of this research is a performance and ecological parameters of diesel engine working on straight rapeseed oil–butanol mixtures. In the introduction problems related to the topic and relevancy is assessed and tasks are formulated. In the first chapter literature overview is done, where general requirements for a fuel used in diesel engines discussed. Also alternative fuels and their prospects analysed. Then the vegetable oils and the problems that they cause in diesel engine is analysed and butanol as second component is chosen, because of more acceptable properties than other alcohols and the possibility to produce it from renewable sources. Second chapter is dedicated to experimental studies. It is comprised out of 3 parts. In the first part fuel properties are examined. The properties are as follows: Cetane number, lower heating value, density, kinematic viscosity and flash point. In the second part engine performance under 2000rpm and loads of 30Nm, 60Nm, 90Nm ir 120Nm is assessed. For this assessment 6 fuel mixtures were used: regular diesel fuel as a reference, straight rapeseed oil (RA), and rapeseed oil–butanol mixtures, where the percentage of butanol by mass in rapeseed oil is increased by 5% up to 20% . The following parameters are evaluated: coefficient of efficiency, specific fuel consumption, smoke, NOx, CO, CO2, and HC emissions. In the third part engine revolutions were maintained at 2000rpm and the injection timing was changed, so that engine gained the lowest fuel consumption with the RA20 blend. Then it is compared with the results obtained with diesel fuel. The study is comprised of 70 pages, containing 15 tables and 37 figures.