در سال ۲۰۱۰ جیندل^[۲۹] و همکارانش در مقاله‌ای تحت عنوان شواهد آزمایشگاهی تأثیر نسبت تراکم و فشار پاشش بر روی موتور دیزل پاشش مستقیم با جاتروفا متیل استر، اثر تغییر پارامترهای طراحی موتور را روی احتراق و عملکرد موتور برای جاتروفا متیل استر بررسی کردند. نتایج نشان می‌داد، توان ترمزی تولید شده توسط جاتروفا بیودیزل کمتر از دیزل معمولی است. با بالا بردن نسبت تراکم بیشتر از حالت اولیه موتور (۱۷٫۵) و افزایش فشار پاشش نسبت به فشار پاشش دیزل معمولی (۲۱۰ بار)، توان ترمزی افزایش می یافت. بهینه فشار پاشش ۲۵۰ بار و با افزایش نسبت تراکم تا ۱۸ توان ترمزی بهبود می یافت [۱۸].

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

مصرف سوخت ویژه (BSFC)
جیندل میزان مصرف سوخت ویژه جاتروفا بیودیزل با دیزل معمولی را برای نسبت تراکم و فشار پاشش‌های متفاوت مقایسه کرد و نشان داد که مصرف جاتروفا بیودیزل در حالت استاندارد حدود ۲۵ تا ۳۴ درصد بیش از دیزل است ولی می‌توان با افزایش فشار پاشش و نسبت تراکم میزان مصرف سوخت را کاهش داد [۱۸].
تأثیر بازخورانی گازهای خروجی بر مصرف سوخت ویژه توسط پرادیپ نشان داد که با افزایش بازخورانی گازهای خروجی تا %۵ درصد مصرف سوخت ویژه جاتروفا بیودیزل کاهش یافته و حتی در %۵ به دیزل می‌رسد و پس از آن از میزان اولیه بالاتر رفته ولی تقریبا ثابت می ماند [۱۴].
دمای گازهای خروجی
آگروال تغییرات دمای گازهای خروجی را برای سوخت دیزل و بیودیزل مقایسه کرد. مطابق با مشاهدات ایشان دمای گازهای خروجی در کلیه ترکیبات بیودیزل در مقایسه با سوخت دیزل در برابر بار کمتر بود که علت این امر را کمتر بودن ارزش حرارتی بیودیزل در مقایسه با سوخت معرفی کردند [۱۵].
تشکیل رسوب‌های کربنی
رسوب‌های کربنی برای موتوری که با سوخت بیودیزل کار می‌کند، کمتر از موتوری است که با سوخت دیزل کار می‌کند. با اندازه‌گیری جرم رسوبات تشکیل شده، مشاهده می‌شود که میزان رسوب‌ها کربنی با سوخت بیودیزل %۴۰ کمتر از سوخت دیزل است [۱۵].
میزان فرسایش
با اندازه‌گیری فرسایش اجزا اصلی از قبیل رینگ‌ها و یاتاقان‌های گوناگون پس از کارکردهای طولانی‌مدت موتور مشاهده شده، میزان فرسایش اجزای متحرک در موتوری که با سوخت بیودیزل کار می‌کند حدودا %۳۰ کمتر از موتوری است که با سوخت دیزل کار می‌کند [۱۵].
آلایندگی
از جمله آلاینده‌های مهم خروجی موتور می‌توان مونواکسیدکربن، دی‌اکسیدکربن، ناکس، دوده و هیدروکربن‌های نسوخته را نام‌برد. هیدروکربن‌های نسوخته به دو بخش هیدروکربن‌های آلکانی و آروماتیک تقسیم می‌شوند.
آلاینده CO
به‌طور کلیCO خروجی از اگزوز موتور در نسبت‌های بیودیزل زیر %۵۰ کمتر از دیزل است ولی زمانی که نسبت بیودیزل‌ به بیش از این مقدار می‌رسد، چنانچه زنجیره کربنی بیودیزل بلند باشد و دارای پیوندهای دوگانه یا شاخه‌های کربنی باشد پس از اضافه کردن بیودیزل مقدار دمای گازهای خروجی کاهش می‌یابد و آلاینده CO افزایش می‌یابد که بیشتر در بیودیزل‌های مبتنی بر روغن‌های گیاهی غیر خوراکی دیده می‌شود. بازخورانی گازهای خروجی در درصد‌های کم تأثیر چندانی بر میزان مونواکسیدکربن ندارد ولی با افزایش آن به بیش از %۱۵ سبب افزایش شدید CO می‌شود. با افزایش نسبت تراکم میزان CO کاهش می‌یابد و با افزایش فشار پاشش، مرحله احتراق دیفیوژن ضعیف می‌شود که سبب افزایش CO می‌شود [۱۳، ۱۴ و ۱۸].
آلاینده
مقدار دی‌اکسیدکربن برای بیودیزل بیشتر از دیزل است. احتراق بهتر بیودیزل سبب افزایش دی‌اکسیدکربن با افزایش نسبت تراکم و فشار پاشش می‌شود که نشان از بهبود احتراق و راندمان بالاتر احتراق است [۱۸].
آلاینده
درحالی‌که بیودیزل آلاینده‌هایی نظیر CO، ، دوده و هیدروکربنهای نسوخته را کاهش می‌دهد، تمایل به تولید مهمترین مسأله‌ای است که به مطالعه نیاز دارد. آلایندگی یک مشکل جدی برای سلامتی محیط زیست است. درحالی‌که اوزون موجود در جو در کاهش اشعه‌های زیان آور خورشید مؤثر است، اوزون موجود در سطح زمین باعث بروز مشکلات تنفسی می‌گردد.
اکثر محققان براین باورند، علت اصلی بالاتر بودن تولید توسط سوخت بیودیزل، آوانس زمان پاشش به سبب خواص فیزیکی بیودیزل (ویسکوزیته، چگالی، تراکم پذیری، سرعت صوت) است. آوانس زمان پاشش سوخت منجر به وقوع زودتر فرایند احتراق می‌گردد. نتایج کاردون^[۳۰] نشان می‌دهد، با افزایش بار موتور، میزان تولید افزایش می‌یابد. در حقیقت آوانس زمان احتراق با افزایش بار، زیاد می‌شود. محققان این آوانس را به زمان پاشش نسبت داده و پیشنهاد می‌دهند که این موضوع می‌تواند از طریق واحد کنترل مرکزی تصحیح شود تا میزان تولید کاهش یابد.
تأثیر خواص فیزیکی بیودیزل بر آوانس پاشش به‌طور گسترده‌ای توسط محققان بررسی شده است. با پاشش سوخت بیودیزل، به علت تراکم‌پذیری پایین‌تر (مدول بالک بالاتر)، افزایش فشار توسط پمپ صورت می‌گیرد و سبب انتشار سریعتر سوخت به طرف انژکتور می‌شود. علاوه بر این ویسکوزیته بالاتر، نشتی در پمپ را کاهش می‌دهد که این امر منجر به افزایش در فشار خط پاشش می‌گردد. بنابراین انژکتور سریع‌تر عمل می‌کند [۱۹].
مونیم^[۳۱] و ون گرپن^[۳۲] رابطه خوبی بین آوانس زمان پاشش و افزایش ، به‌طور مستقل از سوخت مورد استفاده یافتند و علت اصلی افزایش را آوانس زمان پاشش معرفی کردند [۲۰].
البته نظریات دیگری نیز در مورد علت بالا بودن میزان در بیودیزل مطرح است. یکی از مواردی که به‌تازگی مورد توجه قرار گرفته، بالاتر بودن دمای شعله آدیاباتیک بیودیزل است.
دو نظریه دیگر هم هستند که افزایش در بیودیزل را تشریح می‌کند. اگرچه در مقایسه با سایر نظریات کمتر به آنها اشاره می‌شود. مورد اول بالاتر بودن عدد ستان بیودیزل است که منجر به آوانس احتراق همراه با کاهش زمان تاخیر در جرقه‌زنی می‌گردد. مورد دوم محتوای اکسیژن بیشتر در بیودیزل است که منجر به تشکیل واکنش‌های تولید در محفظه احتراق می‌گردد.
اشمیت^[۳۳] و ون گرپر استفاده از هوای ورودی غنی شده با اکسیژن، و بیودیزل و هوای استاندارد به‌کار بردند و افزایش یکسان در تولید را مشاهده کردند. اگرچه این دو نظریه کمی‌سوال برانگیزند. بالاتر بودن عدد ستان ممکن است، نه تنها باعث آوانس احتراق شود، بلکه احتراق پیش آمیخته را نیز کاهش داده و با ایجاد گرادیان دما و فشار کمتر تشکیل را کمتر نماید. چانگ^[۳۴]و ون گرپر مشاهده نمودند که استرهای با درجه اشباع‌شدگی بیشتر، کمتری تولید می‌کنند. آنها علت این امر را به بالاتر بودن عدد ستان استرهای اشباع نسبت می‌دهند.
در رابطه با محتوای اکسیژن بالاتر بیودیزل و علت آن در افزایش میزان هم نظریات متفاوتی وجود دارد.لاپورتا^[۳۵] بیان کرد که محتوای اکسیژن بیودیزل منجر به افزایش نمی‌گردد، زیرا در ناحیه‌ای که نسبت سوخت به هوا در محدوده استوکیومتری ۱ است احتراق دیفیوژنی رخ می‌دهد. که مقدار این نسبت استوکیومتری برای بیودیزل ۲٫۸۱ و برای سوخت دیزل ۳٫۸۵ است. و اکسیژن داخلی در مولکول سوخت برای جبران چنین اختلافی کافی نیست.
در مجموع در میان همه دلایل ارائه شده برای بیان علل افزایش در بیودیزل، تنها علتی که اکثریت محققان برآن اتفاق نظر دارند،آوانس زمان پاشش است. به‌ خصوص در سیستم‌های پاشش مکانیکی که جدا از آوانس شدن بصورت تابعی از موقعیت شتاب‌دهنده، پاشش بوسیله سرعت انتقال موج از طریق خط پاشش تحت تأثیر قرار می‌گیرد [۲۲].
عدد ستان معیاری از جرقه‌زنی سوخت و کیفیت احتراق است. با افزایش عدد ستان، ignition delay کاهش می‌یابد. بیودیزل دارای عدد ستان بالاتری در مقایسه با سوخت دیزل است. نتیجه تحقیقهای Mccormich نشان می‌دهد که عدد ستان با دو عامل در ارتباط است:
طول زنجیره هیدروکربنی
درجه سیرشدگی(اشباع بودن)
رابطه بین عدد ستان با طول زنجیره هیدروکربنی و درجه اشباع بودن [۲۳]
با توجه به شکل (۶-۳) مشاهده می‌شود که عدد ستان با افزایش طول زنجیره هیدروکربنی و کاهش تعداد پیوندهای دوگانه، افزایش می‌یابد.
با توجه به رابطه ignition delay و عدد ستان یافتن رابطه ای بین عدد ستان و تولید جالب به نظر می‌رسد.آزمایش‌های انجام شده نشان‌دهنده یک رابطه خطی بین عدد ستان و میزان هستند.
رابطه بین عدد ستان و تولید [۲۳]
با طولانی شدن ignition delay واکنش دهنده‌ها در محفظه احتراق بصورت افزایشی پیش‌گرم می‌شوند و بنابراین با افزایش دمای شعله تولید صورت می‌گیرد.
با توجه به شکل فوق مشاهده می‌شود که با افزایش عدد ستان، ignition delay کاهش یافته و بنابراین میزان تولید نیز کاهش می‌یابد [۲۳].
زیبیست^[۳۶] از برقراری یک رابطه خطی بین زمان پاشش سوخت و تولید خبر داد. آوانس زمان پاشش منجر به انجام شدن زودتر احتراق و در نهایت تولید بیشتر می‌گردد. آوانس زمان پاشش در بیودیزل در مقایسه با سوخت دیزل به‌واسطه بالاتر بودن مدول بالک آن است [۲۴].
تحقیق‌های اخیر نشان می‌دهد که انتقال حرارت تشعشعی از دوده به طور چشمگیری بر میزان تولید مؤثر است. تحقیق‌ها نشان داده است که کاهش تشعشعات دوده از طریق خنک سازی، به کاهش %۲۵ تولید می‌ انجامد [۲۴].
سیرشدگی بالا (نبود پیوندهای دوگانه در ساختار سوخت) برای متیل استرها در مقایسه با استرهای اشباع میزان را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. سوخت‌های کاملا اشباع که فاقد پیوند دوگانه در زنجیره اسیدهای چرب هستند کمترین میزان را تولید می‌کنند.
ساختار اشباع و غیر اشباع اسیدهای چرب[۲۳]
آلاینده‌های هیدرو کربنی
شکل (۲-۱۵) آلاینده‌های هیدروکربنی را برای بیودیزل و دیزل نمایش می‌دهد. مقدار آلاینده حدود %۵۰ کمتر از مقدار آن برای دیزل معمولی است.

میزان هیدروکربن‌های نسوخته در بیودیزل و دیزل [۱۸]
آلاینده‌های هیدروکربنی با افزایش بازخورانی گازهای خروجی، تأخیر اشتعال بیشتر و نقطه تبخیر بالاتر، افزایش می‌یابند.
روش تحقیق
مقدمه
روش انجام آزمایش‌ها، بدست‌آوردن مواد لازم و مشخصات دستگاه‌ها و ابزارهای مورد استفاده، از جهت بررسی دقت انجام آزمایش‌ها و به عنوان راهی پیش روی سایر پژوهندگان حائز اهمیت است. به همین خاطر در فصل پیش رو نحوه تهیه بیودیزل و تعیین خواص آن بسط داده می‌شود و سپس روش و تجهیزات مورد استفاده به همراه دقت آنها تشریح می‌شود و در انتها، تحلیلی بر خطای داده‌ها صورت می‌پذیرد.
روغن پسماند خوراکی
روغن پسماند خوراکی، روغنی است که خواستگاه اولیه آن روغن‌های خوراکی جهت سرخ کردن مواد غذایی در آشپزخانه‌ها است و از آنجا که این روغن‌ بیشتر از روغن آفتاب‌گردان بدست می‌آید، بخشی از خواص آن شبیه این روغن است ولی به دلیل حرارت بالایی که هنگام سرخ کردن مواد غذایی می‌بینند، بخشی از این خواص تغییر می‌کنند. روغن آفتاب‌گردان از لحاظ ساختار شیمیایی دارای یک تری‌گلیسیرید با زنجیره های کربنی جدول (۳-۱) است.