ارزیابی عملکرد راندمان موتور دیزل با سوخت بیودیزل مشتق از روغن بزرک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی بیوسیستم - دانشگاه محقق اردبیلی- اردبیل - ایران

چکیده

در این پژوهش، تولید بیودیزل از روغن بزرک و ارزیابی عملکرد آن در موتور تراکتور مورد مطالعه قرار گرفت. در مرحله نخست، روغن بزرک از رقم محلی شهرستان خلخال استخراج و با روش ترانس‌استریفیکاسیون به بیودیزل تبدیل شد. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بیودیزل تولیدشده، شامل چگالی، گرانروی سینماتیک، نقطه اشتعال و میزان گوگرد، اندازه‌گیری و با استاندارد ASTM D-6751 مقایسه گردید. نتایج حاکی از انطباق خواص بیودیزل با استانداردهای بین‌المللی بود؛ بنابراین، این سوخت برای استفاده در موتور تراکتور TYM تأیید شد. درمرحله دوم، آزمایش‌هایی بر روی موتور تراکتور TYM با ترکیب‌های مختلف سوخت دیزل و بیودیزل انجام شد. متغیرهای آزمایش شامل سرعت‌های مختلف موتور و درصد حجمی متیل استر بزرک در ترکیب سوخت بودند. یافته‌ها نشان داد که سرعت موتور تأثیر معناداری بر گشتاور و توان خروجی دارد، به‌طوری که با افزایش سرعت، گشتاور کاهش یافت. نتایج نشان داد استفاده از بیودیزل بزرک علیرغم کاهش گشتاور موتور (۴۷۲٫۹ برای دیزل خالص در مقابل ۴۶۶٫۷۲ برای ترکیب ۲۵% بیودیزل)و  توان خروجی موتور (۲۳٫۹۸ برای دیزل خالص در مقابل ۲۳٫۶۶ برای ترکیب ۲۵% بیودیزل)، مصرف ویژه سوخت در ترکیب‌های حاوی بیودیزل بهبود یافت که نشان‌دهنده کارایی بهتر این سوخت در مصرف انرژی است و این اثر در تمام سرعت‌ها یکسان بود تحلیل واریانس نتایج بیانگر این واقعیت بود که اثر متقابل بین سرعت موتور و نوع سوخت بر گشتاور و توان معنادار نبود (۰٫۹۹۹۶ = p)، که بیانگر تأثیر یکنواخت بیودیزل در تمام محدوده سرعت‌های آزمایش شده است. با این حال، اثر متقابل این دو عامل بر مصرف ویژه سوخت معنادار بود (۰٫۰۳۱ = p)، که حاکی از رفتار متفاوت بیودیزل در سرعت‌های مختلف موتور است. در مجموع، این مطالعه نشان می‌دهد، اگرچه بیودیزل بزرک موجب کاهش جزئی در گشتاور و توان موتور شد، اما بهبود مصرف سوخت و سازگاری زیست‌محیطی آن، این سوخت را به عنوان گزینه مناسبی برای استفاده در موتورهای دیزلی معرفی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of diesel engine performance efficiency with biodiesel fuel derived from Linseed

نویسندگان [English]

  • Farid Moradi
  • Tarahom Mesri Gundoshmian
  • Sajad Jafarzadeh
Department of Biosystems Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Introduction
Energy is a fundamental driver of economic development worldwide. Currently, approximately 80–90% of global energy is supplied by fossil fuels, which face increasing challenges including resource depletion and environmental degradation. In response, research efforts have shifted toward developing renewable alternatives such as biodiesel. This study examines the impact of biodiesel produced from linseed oil on the performance of tractor engines, addressing the urgent need for sustainable fuel solutions in agricultural machinery that maintain operational efficiency while reducing environmental impact.
Materials and Methods
Linseed oil was extracted from local varieties in Khalkhal County using n-hexane as a solvent in a Soxhlet apparatus, yielding 33% oil. The oil was then converted to biodiesel via a transesterification reaction, and its physicochemical properties were analyzed according to the ASTM D-6751 standard. Engine performance was evaluated on a TYM tractor engine across seven speed levels (380 to 620 rpm) using four fuel blends (0%, 5%, 10%, and 25% biodiesel). A Sigma 5 dynamometer was employed to measure torque and power output, while the specific fuel consumption (SFC) was calculated from the fuel consumption rate and the measured power.
Results and Discussion
The results indicated a statistically significant relationship between engine speed and torque output (P < 0.0001). Maximum torque (563.67 Nm) was recorded at 380 rpm, while minimum torque (165.17 Nm) occurred at 620 rpm. The use of biodiesel blends led to a slight reduction in torque, decreasing from 472.9 Nm with pure diesel to 466.72 Nm with the B25 blend—a trend attributable to the lower calorific value of biodiesel. Peak power output (29.24 kW) was observed at 580 rpm. Biodiesel blends caused a minor but consistent decrease in power across all tested speeds. Specific fuel consumption (SFC) increased with rising engine speed; however, biodiesel blends significantly improved fuel efficiency, likely due to enhanced combustion efficiency and higher oxygen content.
ANOVA results showed no significant interaction between engine speed and fuel type for torque and power (P = 0.9996), but a significant interaction was observed for SFC (P = 0.031).

Conclusion

The produced linseed biodiesel complied with the ASTM D6751 standard, confirming its viability as an alternative fuel for diesel engines. Although slight reductions in torque and power output were observed—attributable to biodiesel's lower energy content—the fuel demonstrated improved consumption characteristics. This study suggests that linseed biodiesel can be effectively utilized in tractor engines, provided optimal blend ratios and operating conditions are carefully selected. Future research should focus on optimizing blend formulations and investigating emission profiles to further validate the practical application of linseed biodiesel in agricultural machinery.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodiesel
  • Linseed
  • Tractor Engine Performance
  • Torque
  • Specific Fuel Consumption