پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,157 |
| تعداد مقالات | 76,944 |
| تعداد مشاهده مقاله | 155,085,311 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 117,029,708 |
بهبود عملکرد و کاهش آلایندگی موتور دیزل با استفاده از یک سوخت سهگانه هیبریدی: دیزل، بیواتانول و نانوذرات اکسیدآهن(Fe₃O₄)، یک مطالعه تجربی | ||
| مهندسی بیوسیستم ایران | ||
| دوره 57، شماره 1، اردیبهشت 1405، صفحه 17-36 اصل مقاله (2.06 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijbse.2025.404789.665625 | ||
| نویسندگان | ||
| عباس تقی پور* 1؛ بهزاد عزیزی مهر2 | ||
| 1دانشکده مهندسی ساخت و فناوریهای صنعتی، واحددزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران. | ||
| 2گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک و صنایع کاربردی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| این پژوهش به بررسی همزمان تأثیر بیواتانول و نانوذرات اکسیدآهن بهعنوان مواد افزودنی به سوخت دیزل بر پارامترهای عملکردی و میزان آلایندههای موتور دیزل میپردازد. این ترکیب سهگانه، مکانیزم بهبود احتراق و کاهش همزمان آلایندههای کلیدی را بهطور تجربی نمایان میسازد. مخلوطهای سوخت متشکل از دیزل، بیواتانول (۰ تا ٪۱۲ حجمی) و نانوذرات اکسیدآهن (PPm ۵-15) میباشد. آزمایشها در محدوده سرعت ۱۸۰۰ تا ۲۶۰۰ دور بر دقیقه انجام و پارامترهای عملکردی (گشتاور، توان، مصرف سوخت ویژه ترمزی) و آلایندههای منوکسید کربن، دی اکسید کربن، هیدروکربنهای نسوخته و اکسیدهای نیتروژن اندازهگیری شد. نتایج بهبود پارامترهای عملکردی موتور به دلیل احتراق بهتر، ناشی از تأمین اکسیژن بیشتر را به دنبال دارد. بهگونهای که افزایش توان ترکیب سوخت B12D88 حاوی PPm ۱۵ از نانوذرات اکسیدآهن نسبت به سوخت دیزل خالص، %48/17 میباشد. اگرچه افزایش بیواتانول به دلیل ارزش حرارتی پایینتر، کاهش گشتاور تا %8/8 را در پی داشت، اما حضور نانوذرات بهعنوان کاتالیست، مصرف سوخت ویژه را علیرغم پیشبینیهای نظری تا %1/22 کاهش داد. از جنبه آلایندگی، این ترکیب سهگانه موجب کاهش منوکسید کربن تا %3/33 و کاهش دیاکسید کربن تا %5/12 شد، درحالیکه تأثیر معناداری بر هیدروکربنهای نسوخته و اکسیدهای نیتروژن نداشتند. بهطور کلی نتایج به وضوح نشان میدهد که افزودن نانوذرات اکسیدآهن به مخلوطهای دیزل-بیواتانول، یک راهبرد مؤثر برای بهبود عملکرد موتور و کاهش آلاینده منوکسید کربن است. اگرچه تاثیر آن بر اکسیدهای نیتروژن کم اهمیتتر است، اما میتوان با بهینهسازی نسبت بیواتانول، به یک ترکیب بهینه از نظر عملکرد و آلایندگی دست یافت. | ||
| کلیدواژهها | ||
| نانوذرات اکسیدآهن؛ بیواتانول؛ موتور دیزل؛ عملکرد موتور؛ انتشار آلایندهها | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Improving Performance and Reducing Emissions of a Diesel Engine Using a Hybrid Tri-Fuel: Diesel, Bioethanol, and Iron Oxide (Fe₃O₄) Nanoparticles, An Experimental Study | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Abbas Taghipour1؛ Behzad Azizimehr2 | ||
| 1Institute of Manufacturing Engineering and Industrial Technologies, Dez.C. , Islamic Azad University, Dezful, Iran | ||
| 2Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanics and Applied Industries, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This study investigates the simultaneous effect of bioethanol and iron oxide nanoparticles as fuel additives to diesel on the performance parameters and emission of a diesel engine. This ternary combination experimentally demonstrates the mechanism for improving combustion and simultaneously reducing key pollutants. The fuel blends consisted of diesel, bioethanol (0 to 12% by volume), and iron oxide nanoparticles (5-15 ppm). Experiments were conducted in the speed range of 1800 to 2600 rpm, and performance parameters (torque, power, specific fuel consumption) as well as emissions of carbon monoxide, carbon dioxide, unburned hydrocarbons, and nitrogen oxides were measured. The results indicate an improvement in engine performance parameters due to better combustion, resulting from increased oxygen availability. Specifically, the power increase for the B12D88 fuel blend containing 15 ppm of nanoparticles compared to pure diesel fuel is 17.48%. Although the increase in bioethanol, due to its lower calorific value, led to a torque reduction of up to 8.8%, the presence of nanoparticles as a catalyst decreased the SFC by 22.1%, contrary to theoretical predictions. This ternary combination resulted in a reduction of CO by up to 33.3% and CO2 by up to 12.5%, while it did not have a significant effect on unburned hydrocarbons and nitrogen oxides. Based on the results, adding nanoparticles to diesel-bioethanol blends is an effective strategy for improving engine performance and reducing carbon monoxide emissions. Although its effect on nitrogen oxides is less significant, an optimal balance between performance and emissions can be achieved by optimizing the bioethanol ratio. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Iron Oxide Nanoparticles, Bioethanol, Diesel Engine, Engine Performance, Pollutant Emissions | ||
| مراجع | ||
|
Aalam, C. S., & Saravanan, C. G. (2015). Effects of nano metal oxide blended Mahua biodiesel on CRDI diesel engine. Ain Shams Engineering Journal, 8, DOI:10.1016/j.asej.2015.09.013 Alehegn, Y.L., Zeleke, D.Z., Hailegorgis, S.M., Alehegn, Y.L. (2025). Effect of Al2O3 nano-particle on the performance and emission characteristics of millettia ferruginea (Berbera) biodiesel blend fuel on single cylinder compression ignition engine. Next Energy, 8, https://doi.org/10.1016/j.nxener.2025.100344 Al-Kheraif. A.A., Syed, A., Elgorban, M. A., Divakar, D.D., Shanmuganathan, R., Brindhadevi, K. (2021). Experimental assessment of performance, combustion and emission characteristics of diesel engine fuelled by combined non-edible blends with nanoparticles. Fuel, 295, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120590 Basha, J. S. , Al Balushi, M., Soudagar, M.E.M., Safaei, M.S., Mujtaba, M. A., Yunus Khan, T. M., Hossain, N., Elfasakhany, A. (2022). Applications of Nano-Additives in Internal Combustion Engines: A Critical Review. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147: 9383–9403 Can, Ö., Çelikten, İ., Usta, N. (2004). Effects of ethanol addition on performance and emissions of a turbocharged indirect injection Diesel engine running at different injection pressures. Energy Conversion and Management, 45: 2429-2440. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2003.11.024 E Poures, M. V., Sathiyagnanam, A. P., Rana, D., Kumar, B. R., & Saravanan, C. G. (2017). 1-Hexanol as a sustainable biofuel in DI diesel engines and its effect on combustion and emissions under the influence of injection timing and exhaust gas recirculation (EGR). Applied Thermal Engineering, 113: 1505-1513. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2016.11.164 EL-Seesy, A.I., Abdel-Rahman, A.K., Bady, M., Ookawara, S. (2016). The Influence of Multi-Walled Carbon Nanotubes Additives into Non-Edible Biodiesel-Diesel Fuel Blend on Diesel Engine Performance and Emissions. Energy Procedia 100: 166 – 172. Jamuwa, D. K., Sharma, D., Soni, S. L. (2016). Experimental investigation of performance and exhaust emissions of a diesel engine fueled with diesel–biodiesel–ethanol blends. Energy Conversion and Management, 115: 221-231. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.02.055 Kazmi, A., Sultana, T., Ali, A., Nijabat, A., Li, G. (2025). Innovations in bioethanol production: A comprehensive review of feedstock generations and technology advances. Energy Strategy Reviews, 57, https://doi.org/10.1016/j.esr.2024.101634 Kari, J., Vanthala, V.S.P., Sagari, J. (2024). Performance and emission characteristics of a diesel engine fuelled with Mesua ferrea biodiesel with chromium oxide (Cr2O3) nanoparticles: Experimental approach and response surface methodology. International Journal of Thermofluids, 22, https://doi.org/10.1016/j.ijft.2024.100637 Kegl, T., Kovac, A.K. Kralj., Breda Kegl, B., Kegl, M. (2021). Nanomaterials as fuel additives in diesel engines: A review of current state, opportunities, and challenges. Progress in Energy and Combustion Science, 83, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100897 Khalife, E., Tabatabaei, M., Demirbas, A., & Aghbashlo, M. (2017). Impacts of additives on performance and emission characteristics of diesel engines during steady state operation. Progress in Energy and Combustion Science, 59: 32-78. Kumar, Sh., Dinesha, P., Bran, I. (2017). Influence of nanoparticles on the performance and emission characteristics of a biodiesel fuelled engine: An experimental analysis. Energy, 140: 98-105. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.08.079 Mahapatra, S., Kumar, D., Singh, B., Kumar Sachan, P. (2021). Biofuels and their sources of production: A review on cleaner sustainable alternative against conventional fuel, in the framework of the food and energy nexus. Energy Nexus, 4, https://doi.org/10.1016/j.nexus.2021.100036 Mehregan, M., Moghiman, M. (2018). Effects of nano-additives on pollutants emission and engine performance in a urea-SCR equipped diesel engine fueled with blended-biodiesel. Fuel, 222 : 402-406. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.172 Nour, M., Attia, A.M.A., Nada, S.A.(2019). Combustion, performance and emission analysis of diesel engine fuelled by higher alcohols (butanol, octanol and heptanol)/diesel blends. Energy Conversion and Management, 185: 313-329. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.01.105 Prabhu Kishore, N., Gugulothu, S. K. (2022). Effect of Iron Oxide Nanoparticles Blended Concentration on Performance, Combustion and Emission Characteristics of CRDI Diesel Engine running on Mahua Methyl Ester Biodiesel, Journal of The Institution of Engineers (India): Series C. 103:167–180. Pradhan, J.P., & Singh, B. (2020). Experimental investigation on performance of a CI Engine using waste cooking oil biodiesel blends with alcohol and Nanoparticle additives as fuel. Materials Today, 24: 1332–1339. Ramesh, D K., Dhananjaya Kumar, J L., Hemanth Kumar, S G., Namith, V., Parashuram, BJ., Sharath, S.(2016). Study on effects of Alumina nanoparticles as additive with Poultry litter biodiesel on Performance, Combustion and Emission characteristic of Diesel engine. Materials Today, 5: 1114-1120. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.190 Sathyiamoorthi, R., Puviyarasan, M., Bhuvanesh kumar, B., Breslin Joshua, D.(2016). EFFECT OF CeO2 NANO ADDITIVE ON PERFORMANCE AND EMISSION CHARACTERISTICS OF DIESEL ENGINE FUELLED BY NEEM OIL-BIODIESEL. International Journal of Chemical Sciences, 14: 473-484. Su, X., Chen, H., Gao, N., Ding, M., Wang,X., Xu, H., Zhang, P. (2023). Combustion and emission characteristics of diesel engine fueled with diesel/cyclohexanol blend fuels under different exhaust gas recirculation ratios and injection timings, Fuel. 332. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125986 Sun, J., Wang, Q., Wang, W., Wang, K. (2018). Study on the synergism of steam reforming and photocatalysis for the degradation of Toluene as a tar model compound under microwave-metal discharges. Energy, 155: 815-823. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.05.045 Towoju, O. A., Jekayinfa, S. O. (2019). Compression Ignition Engine Performance as a Function of the Fuel Properties. JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCES, 6: G1-G5. 10.21272/jes.2019.6(1).g1 Zhang, Zh., Hu, J., Zhang, D., Jia, G., Zhang, B., Wang, S., Zhong, W., Zhao, Zi., Zhang, J. (2024). Overview of the impact of oxygenated biofuel additives on soot emissions in laboratory scale, Fuel Processing Technology, 254. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2024.108046 Zhao, J., Huang, Y., He, Y., & Shi, Y.(2021). Nanolubricant additives: A review. Friction, 9: 891-917. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 75 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 79 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب