العنوان باللغة العربية:
تصميم نظام لإنتاج الديزل الحيوي وأداء ماكينة ديزل حارقة للوقود المنتج |
الجامعة المانحة وسنة الحصول:
كلية الهندسة – جامعة الأزهر – 2017 |
المشرفون من المركز:
أ.د. كمال أحمد عابد
د. محمد صابر محمد |
المشرفون من الجامعة:
أ.د سعيد محمد علي ابراهيم |
الوصف المختصر باللغة العربية:
هناك اعتماد شديد على الوقود الأحفوري لإنتاج الطاقة. هو غير متجدد فقط، بل هو أيضا السبب الرئيسي للانبعاثات والاحتباس الحرارى. ويمكن أن تلعب الطاقة المتجددة والوقود الحيوي دورا هاما في هذا القلق. وقد أدى تزايد الطلب على الاستهلاك واستهلاكه من وقود الديزل إلى جانب الاهتمامات البيئية، إلى توجيه الانتباه إلى استخدام الزيوت غير الصالحة للأكل مثل الجاتروفا كوقود حيوى بديل في محركات الديزل. طريقة استخراج الوقود الحيوي له تأثير على كمية الزيت ووقت الاستخراج. طرق الاستخلاص لها أيضا آثار على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للزيت الناتج. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للزيت الناتج لها آثار على أداء المحرك والانبعاثات. أدى هذا إلى تصميم وتصنيع واختبار نظام مستمر لإنتاج الوقود الحيوي. وقد تم دراسة السرعة المثلى ودرجة حرارة التسخين للمعصرة الحلزونية للحصول على خصائص محسنة للزيت المستخلص واقل وقت استخلاص والحد الأدنى من الطاقة المستهلكة. تم تصميم هذه المعصرة خصيصا على نطاق المختبر. تم دراسة تأثير سرعات المحرك المختلفة من 20 و 60 و 100 و 140 لفة في الدقيقة ودرجات حرارة التسخين 50 و 75 و 100 و 125 درجة مئوية على كمية استخلاص الزيت. ويتعلق ذلك بكفاءة إنتاج الوقود الحيوي من بذور الجاتروفا. قمنا بتصميم وتشغيل المعصرة الحلزونية ذات كفاءة لإنتاج مستمر من الوقود الحيوي. تم دراسة تأثير العديد من الخصائص التي تؤثر على كمية الزيت من أجل تحديد ظروف التشغيل المثلى لأعلى عائد. تم دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للزيت مثل اللزوجة والكثافة والقيمة الحرارية ونقطة الوميض وعدد السيتان في هذه الدراسة لطرق الاستخلاص المختلفة.
تم استخدام أربع طرق استخراج وهي المعصرة الحلزونية، المعصرة الهيدروليكية، السوكسليت والمذيبات. تم تصميم المعصرة الحلزونية وتصنيعها واختبارها على نطاق المختبر، لإنتاج النفط عند درجة حرارة استخلاص 100 وسرعة دوران من 60 لفة في الدقيقة. استخدمت المعصرة الهيدروليكية، المصممة والمصنعة في العمل الحالي، وطريقة الاستخلاص بالمذيبات لاستخراج الزيت في درجة حرارة الغرفة. واستخدم السوكسليت عند درجة حرارة الاستخلاص البالغة 70 م. وتم دراسة درجة حرارة الاستخلاص على العمليات الأربعة التي تم النظر فيها. تم دراسة تأثير درجة الحرارة على كثافة الزيت واللزوجة لعمليات الاستخلاص. تم قياس تأثير طرق الاستخلاص على تركيبات الأحماض الدهنية لزيت الجاتروفا. ارتفاع درجات حرارة الاستخلاص مع زيادة مدة الاستخلاص مما يؤدي إلى زيت أغمق فى اللون. درجة الحرارة لها تأثير على اللزوجة والكثافة للعمليات المختلفة. طريقة الاستخلاص لها تأثير على تكوين الأحماض الدهنية الحرة. وقد تم استخدام محرك الديزل ذو اسطوانة واحدة (ديوتز F1L511) كمحرك اختبار في العمل الحالي. وتم التخطيط للإعداد التجريبي كله وتجهيز الأدوات اللازمة لقياس الاداء. وقد اقترن بمولد و أقصى انتاج الطاقة الكهربائية 10.5 كيلوواط. تم استخدام الدوائر الكهربائية وادوات التحكم الخارجية التي تتألف من محول التيار المتردد. محرك الديزل استخدم وقود الديزل والديزل الحيوي والديزل الحيوي مسخن الى 40 م بواسطة العادم، وزيت الجاتروفا وزيت الجاتروفا مسخن الى 90 م بواسطة العادم. وتستند نتائج معاملات الأداء والانبعاثات و دراسة الكفاءة الحرارية واستهلاك الوقود المحدد ودرجة حرارة غاز العادم والكفاءة الحجمية ونسبة وقود الهواء وتركيزات الانبعاثات مثل ثاني أكسيد الكربون واول أكسيد الكربون والهيدروكربون وأوكسيد النيتروجين. وأظهرت النتائج أن استخراج زيت الجاتروفا بواسطة المعصرة الحلزونية هو أكثر كفاءة في إنتاج الجاتروفا من الأساليب أخرى. هناك الحد الأدنى من درجة الحرارة للحد من نسبة الأحماض الدهنية الحرة في الزيت المنتج. درجة حرارة الاستخراج 75 أو 100 درجة مئوية مع سرعة المحرك 20 أو 60 لفة في الدقيقة تعطي أقصى حصيلة استخراج لزيت الجاتروفا. وترتبط هذه الظروف أيضا بانخفاض قوة المحرك وعزم الدوران. طريقة استخراج المعصرة الحلزونية هي العملية المثلى بسبب أعلى عائد ، خصائص جيدة مقبولة والاستمرارية مع انخفاض الأسعار مقارنة مع الطرق الأخرى. ولذلك فهي طريقة مناسبة للإنتاج التجاري للوقود الحيوي. زيت الجاتروفا المسخن الى 90 م بواسطة العادم لديه أفضل الخصائص. استهلاك الوقود محددة لزيت الجاتروفا مسخن الى 90 م بواسطة العادم هو نفس الديزل. وزادت الكفاءة الحرارية في زيت الجاتروفا المسخن مقارنة بالديزل. درجة حرارة غاز العادم في الديزل أعلى من زيت الجاتروفا المسخن بنحو 41٪. الكفاءة الحجمية انخفاض في زيت الجاتروفا مسخن مقارنة بالديزل. |