Визначення впливу ароматичних сполук на характеристики горіння краплі сирої кокосової олії

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272289

Ключові слова:

горіння крапель, сира кокосова олія, біодобавки, ароматична сполука

Анотація

В даний час в якості джерел енергії як і раніше переважають викопні види палива, доступність яких обмежена і продовжує скорочуватися. Отже, для зменшення залежності від викопного палива необхідні нові альтернативні джерела енергії. Одним з альтернативних джерел енергії, яке може бути використане в якості заміни викопного палива, є сира рослинна олія, оскільки рослинна олія за складом майже аналогічна викопному паливу. Сира кокосова олія є альтернативою біодизельному паливу, що дозволяє знизити залежність від викопного палива. Горіння сирої кокосової олії є складною реакцією, оскільки вона має насичений ланцюг зв'язків, тому для збільшення швидкості горіння необхідна речовина, яка послаблює вуглецевий ланцюг. Швидкість горіння крапель кокосової олії досліджували експериментально шляхом додавання біодобавок гвоздичної та евкаліптової олій. Випробування проводилися з поодинокими краплями, підвішеними на термопарі за атмосферного тиску та кімнатної температури та підпаленими гарячим дротом. Вміст гвоздичної та евкаліптової олії в якості біодобавок у сирій кокосовій олії склав 100 млн−1 і 300 млн−1 відповідно. Метод спалювання зважених крапель був обраний для збільшення площі контакту між повітрям і паливом, що підвищує реакційну здатність молекул палива. Результати показали, що сполуки евгенолу в гвоздичній олії та сполуки цинеолу в евкаліптовій олії обидва ароматичні та мають несиметричну геометричну структуру вуглецевого ланцюга. Отже, цей фактор потенційно може прискорити появу ефективних зіткнень між молекулами палива; таким чином, паливо є легкозаймистим, про що свідчить підвищена швидкість горіння. Крім того, зі спостережень було встановлено, що найбільша швидкість горіння досягається в обох біодобавок з концентрацією 300 млн−1

Біографії авторів

Helen Riupassa, Jayapura University of Science and Technology

Senior Lecturer

Department of Mechanical Engineering

Suyatno Suyatno, Jayapura University of Science and Technology

Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Hendry Yoshua Nanlohy, Jayapura University of Science and Technology

Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Chen, S., Kharrazi, A., Liang, S., Fath, B. D., Lenzen, M., Yan, J. (2020). Advanced approaches and applications of energy footprints toward the promotion of global sustainability. Applied Energy, 261, 114415. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114415
  2. Sazhin, S. S. (2017). Modelling of fuel droplet heating and evaporation: Recent results and unsolved problems. Fuel, 196, 69–101. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.01.048
  3. Riupassa, H., Nanulaitta, N. Jm., Taba, H. Tj., Katjo, B., Haurissa, J., Trismawati, Nanlohy, H. Y. (2022). The effect of graphene oxide nanoparticles as a metal based catalyst on the ignition characteristics of waste plastic oil. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0075009
  4. Yilmaz, N., Atmanli, A., Vigil, F. M. (2018). Quaternary blends of diesel, biodiesel, higher alcohols and vegetable oil in a compression ignition engine. Fuel, 212, 462–469. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.050
  5. Muelas, Á., Remacha, P., Ballester, J. (2019). Droplet combustion and sooting characteristics of UCO biodiesel, heating oil and their mixtures under realistic conditions. Combustion and Flame, 203, 190–203. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2019.02.014
  6. Emberger, P., Hebecker, D., Pickel, P., Remmele, E., Thuneke, K. (2015). Ignition and combustion behaviour of vegetable oils after injection in a constant volume combustion chamber. Biomass and Bioenergy, 78, 48–61. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.04.009
  7. Xu, Y., Keresztes, I., Condo, A. M., Phillips, D., Pepiot, P., Avedisian, C. T. (2016). Droplet combustion characteristics of algae-derived renewable diesel, conventional #2 diesel, and their mixtures. Fuel, 167, 295–305. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.11.036
  8. Kale, R., Banerjee, R. (2019). Understanding spray and atomization characteristics of butanol isomers and isooctane under engine like hot injector body conditions. Fuel, 237, 191–201. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.09.142
  9. Aljabri, H., Liu, X., Al-lehaibi, M., Cabezas, K. M., AlRamadan, A. S., Badra, J., Im, H. G. (2022). Fuel flexibility potential for isobaric combustion in a compression ignition engine: A computational study. Fuel, 316, 123281. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123281
  10. Kalyna, V., Stankevych, S., Myronenko, L., Hrechko, A., Bogatov, O., Bragin, O. et al. (2022). Improvement of the technology of fatty acids obtaining from oil and fat production waste. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (116)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254358
  11. Bliznjuk, O., Masalitina, N., Mezentseva, I., Novozhylova, T., Korchak, M., Haliasnyi, I. et al. (2022). Development of safe technology of obtaining fatty acid monoglycerides using a new catalyst. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (116)), 13–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253655
  12. Liu, Y. C., Xu, Y., Hicks, M. C., Avedisian, C. T. (2016). Comprehensive study of initial diameter effects and other observations on convection-free droplet combustion in the standard atmosphere for n-heptane, n-octane, and n-decane. Combustion and Flame, 171, 27–41. doi: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.05.013
  13. Plank, M., Wachtmeister, G., Thuneke, K., Remmele, E., Emberger, P. (2017). Effect of fatty acid composition on ignition behavior of straight vegetable oils measured in a constant volume combustion chamber apparatus. Fuel, 207, 293–301. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.06.089
  14. Nanlohy, H. Y., Wardana, I. N. G., Yamaguchi, M., Ueda, T. (2020). The role of rhodium sulfate on the bond angles of triglyceride molecules and their effect on the combustion characteristics of crude jatropha oil droplets. Fuel, 279, 118373. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118373
  15. Ghamari, M., Ratner, A. (2017). Combustion characteristics of colloidal droplets of jet fuel and carbon based nanoparticles. Fuel, 188, 182–189. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.10.040
  16. Wang, X., Dai, M., Yan, J., Chen, C., Jiang, G., Zhang, J. (2019). Experimental investigation on the evaporation and micro-explosion mechanism of jatropha vegetable oil (JVO) droplets. Fuel, 258, 115941. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115941
  17. Meng, K., Fu, W., Lei, Y., Zhao, D., Lin, Q., Wang, G. (2019). Study on micro-explosion intensity characteristics of biodiesel, RP-3 and ethanol mixed droplets. Fuel, 256, 115942. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115942
  18. Nanlohy, H. Y., Wardana, I. N. G., Hamidi, N., Yuliati, L., Ueda, T. (2018). The effect of Rh3+ 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
  19. Wardoyo, Widodo, A. S., Wijayanti, W., Wardana, I. N. G. (2021). The Role of Areca catechu Extract on Decreasing Viscosity of Vegetable Oils. The Scientific World Journal, 2021, 1–8. doi: https://doi.org/10.1155/2021/8827427
  20. Sakthivel, P., Subramanian, K. A., Mathai, R. (2020). Experimental study on unregulated emission characteristics of a two-wheeler with ethanol-gasoline blends (E0 to E50). Fuel, 262, 116504. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116504
  21. Liu, Z., Sun, P., Du, Y., Yu, X., Dong, W., Zhou, J. (2021). Improvement of combustion and emission by combined combustion of ethanol premix and gasoline direct injection in SI engine. Fuel, 292, 120403. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120403
  22. Pradhan, P., Raheman, H., Padhee, D. (2014). Combustion and performance of a diesel engine with preheated Jatropha curcas oil using waste heat from exhaust gas. Fuel, 115, 527–533. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.07.067
  23. 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
  24. Han, K., Chen, H., Yang, B., Ma, X., Song, G., Li, Y. (2017). Experimental investigation on droplet burning characteristics of diesel-benzyl azides blend. Fuel, 190, 32–40. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.10.102
  25. Nanlohy, H. Y., Riupassa, H., Mini, M., Taba, H. T., Katjo, B., Nanulaitta, N. J., Yamaguchi, M. (2021). Performance and Emissions Analysis of BE85-Gasoline Blends on Spark Ignition Engine. Automotive Experiences, 5 (1), 40–48. doi: https://doi.org/10.31603/ae.6116
  26. Suyatno, Riupassa, H., Marianingsih, S., Nanlohy, H. Y. (2023). Characteristics of SI engine fueled with BE50-Isooctane blends with different ignition timings. Heliyon, 9 (1), e12922. doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e12922
  27. Botero, M. L., Huang, Y., Zhu, D. L., Molina, A., Law, C. K. (2011). Droplet Combustion of Ethanol, Diesel, Castor Oil Biodiesel, and Their Mixtures. 7th US National Combustion Meeting of the Combustion Institute Hosted by the Georgia Institute of Technology. Atlanta.
  28. Angeloni, M., Remacha, P., Martínez, A., Ballester, J. (2016). Experimental investigation of the combustion of crude glycerol droplets. Fuel, 184, 889–895. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.06.045
  29. Westbrook, C. K., Pitz, W. J., Sarathy, S. M., Mehl, M. (2013). Detailed chemical kinetic modeling of the effects of C C double bonds on the ignition of biodiesel fuels. Proceedings of the Combustion Institute, 34 (2), 3049–3056. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2012.05.025
  30. Riupassa, H., Suyatno, S., Nanlohy, H. Y., Sanata, A., Trismawati, T., Subagyo, R. et al. (2023). Effects of Eugenol and Cineol Compound on Diffusion Burning Rate Characteristics of Crude Coconut Oil Droplet. Automotive Experiences, 6 (1), 59–67. doi: https://doi.org/10.31603/ae.8150
  31. Nanlohy, H. Y., Riupassa, H., Rasta, I. M., Yamaguchi, M. (2020). An Experimental Study on the Ignition Behavior of Blended Fuels Droplets with Crude Coconut Oil and Liquid Metal Catalyst. Automotive Experiences, 3 (2). doi: https://doi.org/10.31603/ae.v3i2.3481
  32. Faik, A. M.-D., Zhang, Y. (2018). Multicomponent fuel droplet combustion investigation using magnified high speed backlighting and shadowgraph imaging. Fuel, 221, 89–109. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.054
  33. Ikegami, M., Xu, G., Ikeda, K., Honma, S., Nagaishi, H., Dietrich, D. L., Takeshita, Y. (2003). Distinctive combustion stages of single heavy oil droplet under microgravity. Fuel, 82 (3), 293–304. doi: https://doi.org/10.1016/s0016-2361(02)00257-0
  34. Perdana, D., Hatta, M., Rosidin, M. K., Hanifudin, M. (2022). The influence of various preheating and direction of magnetic field on combustion characteristics of palm oil droplets for boiler combustion in power generation system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (120)), 73–83. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267282
  35. Ma, Z., Li, Y., Li, Z., Du, W., Yin, Z., Xu, S. (2018). Evaporation and combustion characteristics of hydrocarbon fuel droplet in sub- and super-critical environments. Fuel, 220, 763–768. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.073
  36. Nanlohy, H. Y., Wardana, I. N. G., Hamidi, N., Yuliati, L. (2018). Combustion characteristics of crude jatropha oil droplets using rhodium liquid as a homogeneous combustion catalyst. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 299, 012090. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/299/1/012090
  37. Nanlohy, H. Y., Trismawati (2022). The role of fatty acid of Morinda citrifolia oil as surface-active chemicals on the deinking process of waste paper. Materialia, 23, 101436. doi: https://doi.org/10.1016/j.mtla.2022.101436
  38. 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
  39. Botero, M. L., Huang, Y., Zhu, D. L., Molina, A., Law, C. K. (2012). Synergistic combustion of droplets of ethanol, diesel and biodiesel mixtures. Fuel, 94, 342–347. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.10.049
  40. Nanlohy, H. Y. (2021). Comparative Studies on Combustion Characteristics of Blended Crude Jatropha Oil with Magnetic Liquid Catalyst and DEX under Normal Gravity Condition. Journal of Mechanical Engineering Science and Technology, 5 (2), 79. doi: https://doi.org/10.17977/um016v5i22021p079
  41. Zhu, M., Ma, Y., Zhang, D. (2013). Effect of a homogeneous combustion catalyst on combustion characteristics of single droplets of diesel and biodiesel. Proceedings of the Combustion Institute, 34 (1), 1537–1544. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2012.06.055
  42. Knothe, G., Matheaus, A. C., Ryan, T. W. (2003). Cetane numbers of branched and straight-chain fatty esters determined in an ignition quality tester. Fuel, 82 (8), 971–975. doi: https://doi.org/10.1016/s0016-2361(02)00382-4
  43. Xu, G., Ikegami, M., Honma, S., Ikeda, K., Dietrich, D. L., Struk, P. M. (2004). Interactive influences of convective flow and initial droplet diameter on isolated droplet burning rate. International Journal of Heat and Mass Transfer, 47 (8-9), 2029–2035. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2003.09.035
  44. Imamura, O., Kubo, Y., Osaka, J., Sato, J., Tsue, M., Kono, M. (2005). A study on single fuel droplets combustion in vertical direct current electric fields. Proceedings of the Combustion Institute, 30 (2), 1949–1956. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2004.08.017
  45. Singh, G., Esmaeilpour, M., Ratner, A. (2019). The effect of acetylene black on droplet combustion and flame regime of petrodiesel and soy biodiesel. Fuel, 246, 108–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.02.115
Визначення впливу ароматичних сполук на характеристики горіння краплі сирої кокосової олії

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-30

Як цитувати

Riupassa, H., Suyatno, S., & Nanlohy, H. Y. (2023). Визначення впливу ароматичних сполук на характеристики горіння краплі сирої кокосової олії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (122), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272289

Номер

Том 2 № 6 (122) (2023): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Helen Riupassa, Suyatno Suyatno, Hendry Yoshua Nanlohy

Creative Commons License

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.