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Determination of a diesel engine operating parameters powered with canola, safflower and waste vegetable oil based biodiesel combination using response surface methodology (RSM)
Fuel ( IF 6.7 ) Pub Date : 2020-06-01 , DOI: 10.1016/j.fuel.2020.117496 Suleyman Simsek , Samet Uslu
Fuel ( IF 6.7 ) Pub Date : 2020-06-01 , DOI: 10.1016/j.fuel.2020.117496 Suleyman Simsek , Samet Uslu
Abstract The primary objective of this study is to determine the optimum engine running parameters regarding the performance and emissions of diesel engine using response surface methodology (RSM). The optimization is utilized to maximize the brake thermal efficiency (BTE) and minimize the exhaust gas temperature (EGT), smoke emission, nitrogen oxide (NOx) emission and carbon dioxides (CO2) emission. The effects of different rates of biodiesel/diesel fuel blends were experimentally investigated on engine performance and exhaust emissions in a four-stroke, single cylinder, air cooled, direct injection diesel engine. A biodiesel combination involving of canola, safflower and waste vegetable oil mixtures made by transesterification was used. RSM was used to evaluate the usability of biodiesel in diesel engine. RSM model was formed by using experimental study data. Corresponding to the results taken from the optimization, best operating parameters of the engine were found to be 1484.85-watt engine load, 215.56 bar injection pressure with 25.79% biodiesel ratio. The optimum responses obtained under these operating conditions were found as 20.54%, 199.88 °C, 0.26%, 558.44 ppm and 4.52% for BTE, EGT, smoke, NOx and CO2, respectively. At the same time, R2 (correlation coefficient) values were found as 99.81%, 99.36%, 98.84%, 98.31% and 99.00% for BTE, EGT, smoke, NOx and CO2, respectively. The results of this study showed that the RSM is a useful technique for estimating and optimizing the performance and emission values of a diesel engine powered with biodiesel.
中文翻译：
使用响应面法 (RSM) 确定以菜籽油、红花和废植物油为基础的生物柴油组合为动力的柴油发动机运行参数
摘要 本研究的主要目的是使用响应面法（RSM）确定有关柴油机性能和排放的最佳发动机运行参数。该优化用于最大化制动热效率 (BTE) 并最小化废气温度 (EGT)、烟雾排放、氮氧化物 (NOx) 排放和二氧化碳 (CO2) 排放。通过实验研究了不同比例的生物柴油/柴油燃料混合物对四冲程、单缸、风冷、直喷柴油发动机的发动机性能和废气排放的影响。使用涉及通过酯交换制备的菜籽油、红花和废植物油混合物的生物柴油组合。RSM 用于评估生物柴油在柴油机中的可用性。RSM模型是利用实验研究数据形成的。与优化结果相对应，发现发动机的最佳运行参数是 1484.85 瓦的发动机负载、215.56 巴的喷射压力和 25.79% 的生物柴油比率。发现在这些操作条件下获得的最佳响应分别为 20.54%、199.88 °C、0.26%、558.44 ppm 和 4.52%，对于 BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。发现发动机的最佳运行参数是 1484.85 瓦的发动机负载、215.56 巴的喷射压力和 25.79% 的生物柴油比率。发现在这些操作条件下获得的最佳响应分别为 20.54%、199.88 °C、0.26%、558.44 ppm 和 4.52%，对于 BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。发现发动机的最佳运行参数是 1484.85 瓦的发动机负载、215.56 巴的喷射压力和 25.79% 的生物柴油比率。发现在这些操作条件下获得的最佳响应分别为 20.54%、199.88 °C、0.26%、558.44 ppm 和 4.52%，对于 BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。88 °C，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 分别为 0.26%、558.44 ppm 和 4.52%。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。88 °C，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 分别为 0.26%、558.44 ppm 和 4.52%。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。
更新日期：2020-06-01
中文翻译：
使用响应面法 (RSM) 确定以菜籽油、红花和废植物油为基础的生物柴油组合为动力的柴油发动机运行参数
摘要 本研究的主要目的是使用响应面法（RSM）确定有关柴油机性能和排放的最佳发动机运行参数。该优化用于最大化制动热效率 (BTE) 并最小化废气温度 (EGT)、烟雾排放、氮氧化物 (NOx) 排放和二氧化碳 (CO2) 排放。通过实验研究了不同比例的生物柴油/柴油燃料混合物对四冲程、单缸、风冷、直喷柴油发动机的发动机性能和废气排放的影响。使用涉及通过酯交换制备的菜籽油、红花和废植物油混合物的生物柴油组合。RSM 用于评估生物柴油在柴油机中的可用性。RSM模型是利用实验研究数据形成的。与优化结果相对应，发现发动机的最佳运行参数是 1484.85 瓦的发动机负载、215.56 巴的喷射压力和 25.79% 的生物柴油比率。发现在这些操作条件下获得的最佳响应分别为 20.54%、199.88 °C、0.26%、558.44 ppm 和 4.52%，对于 BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。发现发动机的最佳运行参数是 1484.85 瓦的发动机负载、215.56 巴的喷射压力和 25.79% 的生物柴油比率。发现在这些操作条件下获得的最佳响应分别为 20.54%、199.88 °C、0.26%、558.44 ppm 和 4.52%，对于 BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。发现发动机的最佳运行参数是 1484.85 瓦的发动机负载、215.56 巴的喷射压力和 25.79% 的生物柴油比率。发现在这些操作条件下获得的最佳响应分别为 20.54%、199.88 °C、0.26%、558.44 ppm 和 4.52%，对于 BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。88 °C，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 分别为 0.26%、558.44 ppm 和 4.52%。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。88 °C，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 分别为 0.26%、558.44 ppm 和 4.52%。同时，BTE、EGT、烟雾、NOx 和 CO2 的 R2（相关系数）值分别为 99.81%、99.36%、98.84%、98.31% 和 99.00%。这项研究的结果表明，RSM 是一种有用的技术，可用于估算和优化以生物柴油为动力的柴油发动机的性能和排放值。
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