بررسی تجربی اثر غلظت نانوذرات بر عملکرد موتور اشتعال تراکمی با سوخت دیزل/بیودیزل از دیدگاه قانون اول و دوم

کاهش منابع انرژی‌های فسیلی همراه با تشدید قوانین زیست‌محیطی برای کنترل آلاینده‌های خروجی از موتور، استفاده از سوخت‌های پاک‌تر و تجدیدپذیر را اجتناب‌ناپذیر کرده است. از این‌رو، استفاده از سوخت بیودیزل هم به‌عنوان راه‌کاری برای حفظ منابع انرژی و هم کاهنده آلاینده‌ها اهمیت بسیاری در موتورها پیدا کرده است. از طرفی، سوخت بیودیزل باعث افزایش آلاینده ناکس (nox) در موتورها می‌شود که استفاده از افزودنی آب برای کاهش دمای احتراق را ناگزیر می‌کند. برای جبران اثر منفی استفاده از آب کاهش کیفیت احتراق و در نتیجه کاهش راندمان حرارتی و اگزرژی، استفاده از افزودنی نانوذرات فلزی می‌تواند راه‌حل قابل اطمینانی باشد. در این مطالعه، اثر افزودن غلظت‌های مختلف نانوذرات بر بهبود راندمان قانون اول و دوم و نیز مصرف سوخت یک موتور تک‌سیلندر که با ترکیب‌های مختلف سوخت با فرمول bxwynz (سوخت دیزل با x% جرمی بیودیزل، y% جرمی آب و zبخش در میلیون نانوذره) کار می‌کند، مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که افزودن 60بخش در میلیون نانوذره به ترکیب b0w5 باعث بهبود حدود 3% در بازده قانون اول و 2/5% در بازده قانون دوم، نسبت به سوخت دیزل خالص خواهد شد. این مقادیر برای افزودن 90بخش در میلیون نانوذره به‌ترتیب حدود 4 و 3/8% و برای 120بخش در میلیون نانوذره به ترتیب 5 و 4/7% هستند. به‌علاوه، براساس نتایج تجربی به‌دست‌آمده، ترکیب b15w5n120 دارای 7/5% بازده قانون اول بالاتر و 7% بازده قانون دوم بالاتر نسبت به سوخت دیزل خالص است.

Experimental Investigation of the Effect of Nano-particle Concentrations on the First and Second Laws efficiency in CI engine fueled with Diesel/Biodiesel blend

Reducing fossil fuel sources together with tighter environmental laws to control the engine exhaust emissions makes the use of cleaner and renewable fuels inevitable. Therefore, the use of biodiesel fuel as a strategy to conserve energy and reduce emissions is becoming increasingly important in engines. On the other hand, biodiesel fuels increase NOx emissions in the engines, which necessitate the use of water additives to reduce the combustion temperature. To compensate for the negative effect of water addition by reducing combustion quality and thus reducing thermal and exergy efficiency, the use of metalbased nanoparticles additive can be a reliable solution. In this study, the effect of adding different concentrations of nanoparticles on improving efficiency of the first and second laws as well as fuel consumption of a singlecylinder engine with different fuel combinations with BXWYNZ formula (diesel fuel with X% biodiesel mass, Y% water mass%, and Zppm nanoparticles), has been studied experimentally. The results of this study show that adding 60ppm nanoparticles to B0W5 will improve about 3% efficiency in the first law and 2.5% efficiency in the second law compared to pure diesel fuel. These values were about 4 and 3.8% for 90ppm nanoparticles, and 5 and 4.7% for 120ppm nanoparticles, respectively. In addition, based on the experimental results, the B15W5N120 has 7.5% higher firstlaw efficiency and 7% higher secondlaw efficiency than pure diesel fuel.