Mikrodumblių aliejumi veikiančio dyzelinio variklio charakteristikų tyrimas

Abstract

Mikrodumbliai išsiskiria iš visų žinomų biomasės rūšių savo galimybe atliepti ateities iššūkius, jei vertinsim jų prieinamumą, trumpą augimo periodą, greitą prieaugį, derliaus kiekį gaunamą iš ploto vieneto, konkurencijos nebuvimą su dirbama žeme. Šios savybės leidžia dumblių biomasę laikyti tinkamiausia žaliava gaminti biodegalus ir pridėtinę vertę kuriančius antrinius produktus naudojant biologinio perdirbimo technologijas. Šio darbo autorius iškėlė problemą, kad norint atsisakyti dalies iškastinių degalų naudojamų transporto sektoriuje, dalį suvartojamo dyzelino galima būtų sėkmingai pakeisti biodegalais, pagamintais iš mikrodumblių rūšies P.moriformis. Šis disertacinis darbas dedikuotas detaliam mikrodumblių aliejaus naudojamo transporte vertinimui, kuris apėmė mikrodumblių auginimo technologijos parinkimą, variklio degimo proceso skaitinį modeliavimą, pagamintų biodegalų fizikinių-cheminių charakteristikų nustatymą, išsamius dyzelinio variklio eksploatacinių ir aplinkosauginių charakteristikų tyrimus jam dirbant skirtingomis apkrovomis, paankstintais arba pavėlintais degalų įpurškimo kampais bei aktyviu /neaktyviu deginių recirkuliaciniu vožtuvu. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros sąrašas, autoriaus publikacijų sąrašas ir priedai. Įvadinėje dalyje suformuluota problematika, aptartas darbo aktualumas ir tyrimų tikslai. Metodika ir įvardinti uždaviniai pabrėžia ir atspindi darbo aktua-lumą ir jo mokslinį naujumą. Taip pat šioje dalyje supažindinama su disertacinio darbo struktūra ir autoriaus publikacijomis tyrimų tematika. Pirmasis skyrius skaitytojui leidžia pažvelgti į Lietuvos transporto sektorių ir jo kelių dešimtmečių kelią darnaus mobilumo link, vertinant oro taršos pokyčius. Mikrodumblių potencialo biodegalų gamybą, procesų inžinerijos svarbą ir įvairių sinergijų paiešką siekiant efektyvumo. Apžvelgti mokslininkų tyrimai slėginio suspaudimo varikliuose naudojant grynus augalinius aliejus bei jų mišiniu su mineraliniu dyzelinu. Antrajame skyriuje aprašyta tyrimų metodologija, naudota įranga, eksperimentų eiga, degalų terminės analizės rezultatai ir paklaidų skaičiavimas. Trečiame skyriuje pateikti eksperimentinių tyrimų rezultatai, kurie apima: mikrodumblių aliejaus degimo proceso dyzelinio variklio cilindruose skaitinį modeliavimą, naudojant AVL BOOST programinį paketą; Laboratorinio variklio energetinių ir ekologinių rodiklių pokyčius, priklausomai nuo apkrovos charakteristikos; Reguliavimo charakteristikos paankstinant ir/arba pavėlinant degalų įpurškimą ir jo įtaka dyzelinio variklio energetiniams ir ekologiniams rodikliams; Išorinę greičio charakteristiką varikliui veikiant mikrodumblių aliejaus ir dyzelino mišiniu.

Microalgae is outstanding among all the types of biomass sources in its ability to respond to the challenges of the future in terms of availability, high growth and production rates, yield per unit area, not competing for arable land, being a most suitable optimal source for liquid biofuels and valuable co-products with-in biorefineries. The author of the thesis has raised the concern regarding the mass usage of fossil fuels in the transport sector by offering to replace the part of diesel fuel with a biofuel produced from microalgae specie P.moriformis. Accordingly, this work was dedicated to a thorough analysis of microalgae oil starting with a detailed economical analysis of fuel production, the combustion process simulation of the engine, followed by an investigation of Physico-chemical characteristics of unary and binary oxygenated fuels, and finalizing with detailed research into the exploitation and environmental characteristics of a diesel engine running at different load conditions, advanced and retarded fuel injection timings, and deactivated /activated exhaust gas recirculation valve. The dissertation consists of the introduction, three chapters, general conclusions, reference list and annexes. The problematic was formulated, the relevance of the work and the aim of the research are discussed in the Introductory part. The research methodology and work tasks have been defined, identifying scientific novelty and significance of the work. Furthermore, the reader is introduced with the structure of the dissertation and the list of publications by the author on the proposed topic. The first chapter allows the reader to look at the Lithuanian transport sector and its transition towards sustainable mobility, assessing changes in air pollution. The potential of microalgae for biofuel production, the importance of process engineering and the search for various synergies for efficiency. Investigations on compression ignition engines made by researchers when pure vegetable oils and their blends with mineral diesel were used are reviewed. The second chapter describes the research methodology, equipment used during the research, the progress of experiments, the results of fuel thermal analysis and the calculation of errors. In the third chapter the results of experimental studies are presented, that includes a numerical modelling analysis of microalgae oil combustion process in cylinders of the diesel engine; Changes in energy and ecological parameters of the laboratory engine depending on the load characteristics, The impact of advancement and /or retardation of regulating characteristics on the energy and ecological parameters of the diesel engine; External speed characteristic of the engine running on a microalgae oil and its blend with diesel fuel.