The role of fatty acid structure in various pure vegetable oils on flame characteristics and stability behavior for industrial furnace
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.144243Ключові слова:
vegetable oil, fatty acid content, combustion process, flame color, flame stabilityАнотація
This study investigates the effects of the fatty acid composition of various vegetable oils on the behavior of flames in the combustion process. The research is important for the substitution of fossil fuel using environmentally friendly vegetable oil. Five oils were tested including coconut oil, palm kernel oil, cotton seed oil, ceiba petandra oil and jatropha curcas oil. The oils were burned on an open tray at various air speeds performing three combustion regions, i. e., premixed combustion at the upstream region followed by transition region and diffusion combustion region at the downstream. Flame stability was tested at an air speed of 49 cm/s, 55 cm/s, and 64 cm/s. The image of the flame was recorded using a high-speed video camera at the rate of 200 frames per second. The flame temperature was measured by the K-type thermocouple. The results show that the higher saturated fatty acid content makes the flame brighter and more wavelet numbers present at the flame front maintaining the flame stability at a wide range of air speeds. The saturated fatty acid has a high flash point which is difficult to be burned at the flame front and escaping to burn as diffusion flame at the downstream region. The fatty acid content also affects the flame color which is evident in jatropha curcas oil with mostly a premixed/blue flame color and producing the highest thermal energy, while coconut oil is mostly a diffusion flame/yellow color. The longer ignition delay is shown in coconut oil because of the high saturated fatty acid content. The higher the unsaturated fatty acid content makes the flame more unstable. This shows that the bright yellow diffusion flame color is a good source of radiation thermal energy for flame stability. The flame color and the flame stability data are very valuable for designing efficient and stable industrial furnace with vegetable oil. This study gives insight into the influence of fatty acid chemical structure and physical properties on the combustion characteristics for thermal energy production. When high-temperature gas is needed in the industrial furnace, vegetable oil with unsaturated fatty acids is the choice by keeping the lower air speed. But when the industrial furnace with stable combustion process is the goal, the oil with saturated fatty acids is the best for a wide range of air speeds.
Посилання
- Demirbas, A. (2009). Biofuels securing the planet’s future energy needs. Energy Conversion and Management, 50 (9), 2239–2249. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2009.05.010
- Natarajan, R., Karthikeyan, N. S., Agarwaal, A., Sathiyanarayanan, K. (2008). Use of vegetable oil as fuel to improve the efficiency of cooking stove. Renewable Energy, 33 (11), 2423–2427. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.01.022
- Wardana, I. N. G. (2010). Combustion characteristics of jatropha oil droplet at various oil temperatures. Fuel, 89 (3), 659–664. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.07.002
- Sherena, K. M., Thangaraj, T. (2009). Biodiesel an alternative efuel produced from plant oils by transesterifikasi. Electronic Journal of Biology, 5 (3), 67–74.
- McCarthy, P., Rasul, M. G., Moazzem, S. (2011). Analysis and comparison of performance and emissions of an internal combustion engine fuelled with petroleum diesel and different bio-diesels. Fuel, 90 (6), 2147–2157. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.02.010
- Nanlohy, H. Y., Wardana, I. N. G., Hamidi, N., Yuliati, L., Ueda, T. (2018). The effect of Rh 3+ catalyst on the combustion characteristics of crude vegetable oil droplets. Fuel, 220, 220–232. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.001
- Hellier, P., Ladommatos, N., Yusaf, T. (2015). The influence of straight vegetable oil fatty acid composition on compression ignition combustion and emissions. Fuel, 143, 131–143. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.11.021
- Balat, M. (2007). Production of Biodiesel from Vegetable Oils: A Survey. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 29 (10), 895–913. doi: https://doi.org/10.1080/00908310500283359
- Myo, T. (2008). The Effect of Fatty Acid Composition on the Combustion Characteristics of Biodiesel. The Research Reports of the Faculty of Engineering. No. 50. Kagoshima University.
- Gopinath, A., Puhan, S., Nagarajan, G. (2010). Effect of unsaturated fatty acid esters of biodiesel fuels on combustion, performance and emission characteristics of a DI diesel engine. International journal of energy and environment, 1 (3), 411–430.
- Puhan, S., Saravanan, N., Nagarajan, G., Vedaraman, N. (2010). Effect of biodiesel unsaturated fatty acid on combustion characteristics of a DI compression ignition engine. Biomass and Bioenergy, 34 (8), 1079–1088. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.02.017
- Redel-Macías, M. D., Pinzi, S., Leiva-Candia, D. E., Cubero-Atienza, A. J., Dorado, M. P. (2013). Influence of fatty acid unsaturation degree over exhaust and noise emissions through biodiesel combustion. Fuel, 109, 248–255. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.12.019
- Wahyudi, Wardana, I. N. G., Widodo, A., Wijayanti, W. (2018). Improving Vegetable Oil Properties by Transforming Fatty Acid Chain Length in Jatropha Oil and Coconut Oil Blends. Energies, 11 (2), 394. doi: https://doi.org/10.3390/en11020394
- Herbinet, O., Pitz, W. J., Westbrook, C. K. (2008). Detailed chemical kinetic oxidation mechanism for a biodiesel surrogate. Combustion and Flame, 154 (3), 507–528. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2008.03.003
- Wang, Y. L., Feng, Q., Egolfopoulos, F. N., Tsotsis, T. T. (2011). Studies of C4 and C10 methyl ester flames. Combustion and Flame, 158 (8), 1507–1519. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2010.12.032
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Dony Perdana, I. N. G. Wardana, Lilis Yuliati, Nurkholis Hamidi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
