Palm Oil-Biodieselsekoituksella toimivan pienimuotoisen Suihkuturbiinimoottorin suorituskyvyn arviointi

Abstrakti

Armfield CM4-suihkuturbiinimoottorin kokeellista ja simuloitua suorituskykyä tutkittiin palmuöljyn metyyliesteribiodieselin (PME) ja sen sekoitusten osalta tavanomaisen Jet A-1-polttoaineen kanssa. PME: n volumetriset sekoitukset Jet A-1: n kanssa ovat 20, 50, 70 ja 100% (B20, B50, B70 ja B100). Kunkin Polttoaineseoksen polttoaineen lämmitysarvot (FHV) saatiin kalorimetrisellä analyysillä. Kokeellisissa testeissä testattiin Jet a-1: n ja B20: n suorituskykyä, kun taas B50-B100: n suorituskykyä simuloitiin GasTurb 11-analyyttisellä ohjelmistolla. Mitattuna suurin mitattu työntövoima, Jet a-1 tuotti suurimman arvon 216 N, joka laski 0,77%, 4%, 8% ja 12% B20, B50, B70 ja B100. Havaittiin, että B20 tuotti vertailukelpoisia tuloksia verrattuna Jet a-1-vertailutesteihin, erityisesti työntövoiman ja lämpötehokkuuden osalta. Vähäisiä suoritusseuraamuksia aiheutui biodieselsekoitusten alhaisemman energiasisällön vuoksi. Polttimen tehokkuus parani biodieselin lisäämisen myötä, kun taas muiden komponenttien hyötysuhde pysyi kollektiivisesti johdonmukaisena. Tämä tutkimus osoittaa, että ainakin suuremmissa kaasuturbiineissa PME soveltuu käytettäväksi lisäaineena suihkuttamaan A-1: tä 50 prosentin sekoituksissa.

1. Johdanto

kirjallisuudessa vallitsee yleinen yksimielisyys siitä, että lentoliikenteeseen soveltuvan kerosiinipolttoaineen tuotannossa käytettävä fossiilisten polttoaineiden raaka-aine on vähenemässä. Koh ja Ghazoul odottivat öljyntuotannon huippuskenaariota vuosina 2010-2020 olettaen, että maailmanlaajuinen öljynkulutus kasvaa 118 miljoonaan barreliin päivässä vuonna 2030. Nygren ym. siviili-ilmailun liikenteen ennustetaan kasvavan 5 prosenttia vuodessa, kun taas polttoaineen kulutus kasvaa 3 prosenttia vuodessa. Lee ym. ennustetaan, että lentoliikenne kasvaa 4,5-6 prosenttia vuodessa seuraavien kahdenkymmenen vuoden aikana ja että liikenne kaksinkertaistuu 15 vuoden välein. Tätä tukee myös Deloitten tuore raportti, jonka mukaan matkustajien matkustuskysynnän odotetaan kasvavan 5 prosenttia seuraavien 20 vuoden aikana, mikä osaltaan lisää lentokoneiden tuotantoa. Vaikka lentokoneiden polttoainetehokkuus on parantunut vuodesta 1960 lähtien, on edelleen pyrittävä vähentämään riippuvuutta perinteisistä polttoainelähteistä ja korvaamaan nykyiset bensiinipohjaiset polttoaineet.

biodieseliä valmistetaan transesteröimällä puhtaita kasvi-tai orgaanisia öljyjä korvaamalla triglyseridimolekyylit kevyemmillä alkoholimolekyyleillä, kuten metanolilla tai etanolilla. Reaktio suoritetaan vahvan emäskatalyytin avulla, jolloin muodostuu transesteröityjen kasviöljyjen (biodieselin) lisäksi glyserolia . Canakci ym. väitti, että biodieselin CO2-päästöt kompensoidaan fotosynteesin avulla. Hiilen offsetoinnin lisäksi biodiesel on myrkytön, ei sisällä aromaattisia aineita tai rikkiä, sillä on suurempi biohajoavuus ja se saastuttaa vettä ja maaperää vuotaessaan kerosiinia vähemmän . Biodieselit eivät myöskään sisällä jäämiä metalleista, karsinogeeneista, kuten polyaromaattisista hiilivedyistä, eivätkä muista pilaavista aineista, jotka ovat suoraan haitallisia ihmisten terveydelle . Chan et raportoi päästöjen merkittävästä vähenemisestä. al, kun he käyttivät 50 tilavuusprosenttista camelinapohjaista hydro-prosessoitua biojet-polttoainetta F-34-lentopetrolin kanssa T-56 turbo-prop-moottorissa.

lyhyellä ja keskipitkällä aikavälillä palmuöljyn biodieseliä (PME) voidaan käyttää biodieselin tuotannon ensisijaisena lähteenä. Sumathi et al. , öljypalmun viljely ja jalostus vaativat vähän maatalouskemikaalien lannoitteiden ja fossiilisten polttoaineiden panosta 1 tonnin öljyn tuottamiseksi. Vuodesta 2007 Sumathi et al. , öljypalmun öljyntuotto oli 3.74 tonnia/hehtaari/vuosi, mikä on 10 kertaa enemmän kuin soijapapu samana aikana (0,38 tonnia/hehtaari/vuosi). Tämä tekee öljypalmusta tällä hetkellä maailman parhaiten tuottavan öljykasvin ja on siten houkutteleva biodieselin korvaaja tai täydennys ilmailukerosiinille. Tätä tukee Chongin ja Hochgrebin tekemä työ, jossa raportoitiin, että päästöt energiayksikköä kohti vähenevät käyttämällä PME: tä dieseliin ja Jet A: han verrattuna.

Ranska testasi canola-biodieseliä käyttävän turbine technologies SR-30 turbojet-kaasuturbiinimoottorin suorituskykyä. Biodieselin suurin työntövoima oli 8 prosenttia pienempi kuin Jet-a suurimmalla kierrosluvulla. Käyttäen kaasuturbiinimoottoria, joka on samaa mallia kuin French, Habib et al. testattu erilaisia biodieseleitä ja biopolttoaineita 50-ja 100-prosenttisissa (B50, B100) tilavuusseoksissa Jet a-1: n kanssa. Työntövoiman ominaispolttoaineenkulutuksen (TSFC) osalta korkeammilla kierrosluvuilla kaikkien testipolttoaineiden TSFC ei eronnut merkittävästi Jet a-1: n vastaavista. Biopolttoaineiden turbiinin sisääntulolämpötila (TIT) oli korkeampi kuin Jet a-1: n kokonaislämpötila. Pakokaasun lämpötila (EGT) oli sama kaikilla testipolttoaineilla.

Chiang et al. testattiin 150 kW: n Teledyne RGT-3600-mikrokaasuturbiinia, joka toimii määrittelemättömällä biodieselillä 10, 20 ja 30 prosentin tilavuusseoksissa dieselin kanssa. Kaikkien biodieselsekoitusten lämpötehokkuus oli samanlainen kaikilla tehokuormilla. Raportoitiin, että hiiliesiintymiä löytyi sen jälkeen, kun biodieselsekoituksia oli käytetty 6 tuntia polttoainesuuttimessa . Krishna testasi soija biodiesel (SME) volumetriset sekoitukset 20%, 50%, ja 100% (B20, B50, ja B100) ASTM numero 2 lämmitysöljy 30 kW capstone CR30-kaasukäyttöinen mikroturbiini. Havaittiin, että numero 2 lämmitysöljyn, B20: n ja B100: n lämmitystehokkuudet olivat samat, noin 20 prosenttia. B50: n lämmitysteho oli korkeampi 7%.

useimmat asiaan liittyvät työt ovat yksimielisiä siitä, että vertailuainepolttoaineeseen, oli se sitten diesel-tai lentopetrolipolttoainetta, sekoitettu pienempi määrä biodieseliä ei vaikuttanut haitallisesti testimoottoreiden suorituskykyyn. Tässä tutkimuksessa palmuöljyn biodieseliä testataan 20 tilavuusprosenttisesti Jet A-1: llä, jotta voidaan todentaa muiden kaasuturbiinitutkimusten tulokset biopolttoainesekoituksista. Lisäksi CM4-Moottorin simulaatioissa testattiin suurempia PME-pitoisuuksia Jet A-1-sekoituksissa.

2. Laitteen kuvaus

saadakseen toimivan suihkuturbiinimoottorin opetus-ja tutkimustarkoituksiin Armfield muokkasi liittoutuneiden signaalin JFS100-13a CM4-suihkuturbiinimoottoriksi. Kuvassa 1 esitetään Moottorin kaavio. CM4-suihkuturbiinimoottori voidaan jakaa viiteen erilliseen pääkomponenttiin: I) imuaukkoon, ii) keskipakokompressoriin, iii) polttimeen, iv) aksiaaliturbiiniin ja v) pakokaasusuuttimeen. Edellä mainittuja osia on yksinkertaistettu kuvassa 2. Jfs100: n ja sitä kautta CM4: n valmistajan eritelmät on esitetty tiivistetysti taulukossa 1. Taulukossa 2 esitetään CM4-suihkuturbiinimoottorilla varustettujen antureiden valikoima sekä mitatut ominaisuudet.

Kuva 1

Armfield CM4-suihkuturbiinimoottori.

kuva 2

moottorin osien kaavamainen asettelu.

2.1. Testipolttoaineiden valmistus

palmuöljybiodiesel on rasvahappojen metyyliesteri, joka on väriltään ruskeankeltaista ja on huomattavasti viskoosia verrattuna Jet A-1-polttoaineeseen, joka on olkea ja väriltään vähemmän läpinäkymätön. Tutkimushankkeessa käytetty Jet A-1-polttoaine saatiin Petronas Malesiasta, kun taas Sime Darby toimitti PME-polttoaineen. Havaittiin, että PME sekoittuu helposti Jet A-1: een. Jokainen polttoainemäärä sekoitettiin lasimittariin lasinsekoitussauvan avulla. Seosten havaittiin säilyttävän rakenteensa, eikä erottumista ollut näkyvissä. Tämä piti paikkansa koko tutkimushankkeen ajan näytteistä, joita säilytettiin useita kuukausia. Polttoaineseoksiin ei myöskään jäänyt näkyvää vettä. Kuvassa 3 on näytteitä testipolttoaineista PME-pitoisuuden kasvaessa.

kuva 3

testipolttoainenäytteet vasemmalta oikealle: Jet A-1, B20, B50, B70 ja B100.

kunkin polttoaineen lämmitys-tai lämpöarvot (FHV) testattiin myös. Tämä tehtiin IKA C200-happipommikalorimetrillä yliopiston luonnontieteellisen tiedekunnan ja Universiti Kebangsaan Malesian teknologian (UKM) yhteistyönä. Kukin testi tehtiin kolme kertaa keskimääräisen FHV: n saamiseksi kullekin polttoaineelle. Taulukossa 3 esitetään TESTIPOLTTOAINEIDEN FHV-vaihteluväli.

3. Kokeellinen menettely

kaikki Armfieldin CM4-testit tehtiin Universiti Putra Malesian teknillisen tiedekunnan Propulsion Laboratoryssa. Kaikissa tapauksissa laboratorion suuremmat suljinovet avattiin siten, että Moottorin pakokaasu kulkisi laboratoriosta ulospäin. CM4-moottorille tehdyt testit olivat kaikki kylmäkäynnistyksiä. Tämä tarkoittaa, että polttoaineen vaihtoa ei tapahtunut käytön aikana. Ranskan ja Krishnan kokeiden tapaan koemoottorin sisäiseen turbomoottoriin ei tehty muutoksia.

sytytyksen jälkeen moottorille annettiin noin minuutti aikaa saavuttaa vakaa tila, jossa moottorin kierrosnopeus pysyi vakiona vähintään 48000 rpm: ssä. Kaasua nostettiin hitaasti 48000 rpm: stä noin 66000 rpm: ään. Jokaisella 1000 rpm: n välein sallittiin 10 sekunnin näytteenottoaika, jotta varmistettiin luotettavammat keskimääräiset lukemat kullekin anturille. Kun suurin sallittu kierrosluku oli saavutettu ja asiaankuuluvat tiedot mitattu, kaasuläppä suljettiin hitaasti samalla tavalla ja pienennettiin 48000 rpm: ään. Näytteenotto keskeytettiin, kun vähimmäiskierrosnopeus oli saavutettu. Jet a-1: n ja B20: n testit toistettiin kumpikin vähintään kolme kertaa.

Armfield CM4 on varustettu PC-liitännällä sen eri antureille. Lämpötilan, paineen, moottorin kierrosnopeuden ja mitatun työntövoiman arvot näkyvät käyttöliittymässä. Automaattinen näytteenottotaajuus kahden sekunnin välein asetettiin. Anturirajoitusten vuoksi polttimen Tulo-ja ulostulomittarin paineet ja niiden oletettiin olevan yhtä suuret, samoin kuin turbiinin ulostulon ja suuttimen ulostulolämpötilat ja .

3.1. Suihkumoottorin Syklianalyysi

suorituskykyparametrien laskennan perustana on mattinglyn osoittama kaasuturbiinien syklianalyysi . Suihkuturbiinimoottorin ensisijainen mitta on sen työntövoima F, jota edustaa missä on kokonaismassavirta, joka poistuu pakokaasusuuttimesta, on suuttimen ulostulonopeus, on ilmavirtaus ennen moottorin sisääntuloa, on vapaan virran ilmanopeus, ja termi viittaa suuttimen ulostulon paine-eron työntövoimaan. Seuraavat laskettavat turbojet-Moottorin suorituskykyparametrit ovat ominaisvoima , polttoaineen ja ilman suhde sekä työntövoiman ominaispolttoaineenkulutus . Yhtälö (2) Näytä edellä mainittujen parametrien saamiseksi käytetyt yhtälöt. FHV esitetään vakiona: edellä esitettyjen laskelmien mukaan moottorin lämpö -, työntö-ja kokonaistehokkuus, ja saadaan polttimen osan osoittamalla tavalla , polttimen hyötysuhde saadaan silloin, kun termillä tarkoitetaan polttimen ulostulon ja sisääntulon lämpötilojen suhdetta .

kokeiden tulosten normalisoimiseksi ympäristön lämpötilaerojen vuoksi suoritusparametreja korjattiin merenpinnan tason vakio-olosuhteisiin nähden. Nämä korjaukset on lueteltu jäljempänä kohdassa (5). Jäljelle jääneet suorituskykyparametrit laskettiin tämän jälkeen entiseen tapaan korjattujen arvojen perusteella. Dimensiottomat muuttujat ja viittaavat aseman paine – tai lämpötilasuhteisiin suhteessa merenpinnan normaalipaineeseen ja lämpötilaan 101,3 kPa ja 288,2 K:

4. Kokeelliset tulokset

kuten aiemmin todettiin, kokeellisesti testatut polttoaineet olivat Jet a-1 ja B20. Koska ainoa huomioon otettava tekijä on se, että suoraan vaikuttava työntövoima on kaasuläppä, suurin osa tuloksista näkyy moottorin kierrosnopeutta tai kierroslukua vasten. Kuvassa 4 esitetään molempien polttoaineiden voiteluöljyn lämpötilassa tapahtuneet muutokset. Voiteluöljyn ulostulolämpötila B20: ssä on selvästi korkeampi kuin Jet a-1: ssä, 55000 rpm: stä eteenpäin. Suurin nousu voiteluöljyn lämpötilassa on 343,2 K: sta 368,6 K: iin 61000 rpm: ssä, eli 7,4%: n nousu. Tämä merkitsisi sitä, että turbomoottorille aiheutuisi enemmän stressiä käytettäessä B20-polttoainetta. Korkeampi voiteluöljyn lämpötila voi johtua myös korkeammista turbiinilämpötiloista B20-testeissä, jotka on esitetty kuvassa 5.

Kuva 4

voiteluöljyn lämpötilat B20: lle ja Jet a-1: lle.

kuva 5

turbiinin Tulo-ja poistumislämpötilat B20, Jet A-1.

B20: n työntövoiman muutos Jet a-1: stä on esitetty kuvassa 6. Voidaan nähdä, että jos työntövoimaa ei lasketa 2-4 prosenttia moottorin kierrosnopeuden keskialueella, B20 toimii verrannollisesti Jet a-1: n kanssa siinä määrin, että 61000 rpm: stä eteenpäin työntövoiman ero on alle 1,5 prosenttia.

kuva 6

korjattu B20: n ja Jet a-1: n työntövoima.

kuvissa 6, 7, 8 ja 9 näkyy mielenkiintoinen suuntaus cm4: n suorituskykyyn Jet a-1: ssä ja B20: ssä. Näiden kahden polttoaineen vaikutus työntövoimaan on prosentuaalisesti hyvin pieni, korkeintaan noin 4%, ja niiden samankaltaisuus kasvaa suurilla kierrosluvuilla. Havainnot täsmäävät Krishnan kanssa, jolloin vertailupolttoaineen pienemmät määrät biodieseliä eivät johtaneet merkittävään suorituskyvyn laskuun. Muuttuvien parametrien suuntaus kohti suurinta kierrosnopeutta jatkuu ilman ja polttoaineen virtauksen sekä työntövoiman ominaispolttoaineenkulutuksen osalta. Tämä viittaa siihen, että 20-prosenttinen PME: n ja Jet A-1: n seos on elinkelpoinen erityisesti suuremmilla kierrosluvuilla. CM4: ssä polttoaineen ja ilman suhde ja polttoaineen ominaiskulutus kasvoivat kuitenkin hieman ennen kuin päästiin 60000 rpm: ään. Tämä johtuu vain hieman pienemmästä B20: n FHV: stä. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan hieman enemmän B20-polttoainetta, jotta saavutetaan sama suorituskyky kuin Jet A-1: ssä.

Kuva 7

korjattu polttoaineen virtaus B20: lle ja Jet a-1: lle.

Kuva 8

polttoaine-ilma-suhde B20-ja Jet a-1-polttoaineille.

Kuva 9

korjattu työntövoiman ominaispolttoaineenkulutus B20: lle ja Jet a-1: lle.

kuten aiemmilla suorituskykyindikaattoreilla, B20 suoriutui verraten hyvin Jet a-1: een verrattuna lämpötehokkuuden osalta (Kuva 10); erot työntötehokkuudessa ovat kuitenkin selkeämmät, sillä Jet a-1: n hyötysuhde on parempi suuremmilla moottorin kierrosnopeuksilla, kuten kuvassa 11 esitetään. Tämä johtaa samaan prosenttiosuuteen kokonaistehokkuuden erosta (Kuva 12). Jet a-1: n suurempi työntöhyötysuhde johtuu sen matalammasta polttoaine-ilma-suhteesta (Kuva 8).

Kuva 10

lämpötehokkuus B20 ja Jet a-1.

Kuva 11

B20: n ja A-1: n Propulsiotehokkuus.

Kuva 12

yleinen hyötysuhde B20 ja Jet a-1.

selkeämpi muutos komponenttien suorituskyvyssä näkyy polttimen osassa, joka on selvennetty Kuvassa 13. Polttamalla B20: tä polttimen hyötysuhde nousi keskimäärin noin 2%. Suurempi polttimen hyötysuhde johtuu polttoprosessin täydellisyydestä, joka johtuu biodieselin happipitoisuudesta. Tämä liittyy myös aiemmin mainittuihin korkeampiin turbiinilämpötiloihin.

kuva 13

poltin tehokkuus B20 ja Jet a-1.

5. GasTurb-analyysi

johtuen kokeellisista rajoituksista ja huolista, jotka koskevat polttoaineputken eheyttä ja sytytysaikoja tiheämpien biodieselsekoitusten osalta, Armfield CM4: n suorituskykyä simuloitiin käyttämällä polttoaineita B50, B70 ja B100, jotta saataisiin suorituskykysuuntaukset Jet a-1: stä siirtymisen jälkeen. Tämä tehtiin Kurzken kehittämän kaasuturbiinien suorituskyvyn simulointiohjelman GasTurb 11 avulla . Aikaisempi gasturb-rakenne hyödynnettiin Habib et al. ennustettaessa 100% biodieselin suorituskykyä kokeellisten testien jälkeen 10, 20 ja 30% biodieselsekoituksille petrodieselin kanssa. Taulukossa 4 esitetään kunkin testipolttoaineen simuloinnissa käytettyjen GasTurb-syötteiden luettelo, kun taas Kuvassa 14 esitetään määritettyihin syötteisiin perustuva simuloidun Moottorin fyysinen malli. Kun otetaan huomioon Gasturbin käyttämä pieni mittakaava, voidaan nähdä, että simulaation suorituskyky on uskottava pienille Moottoreille, kuten CM4: lle.

Kuva 14

Moottorimalli gasturb 11.

useita oletuksia ja iteraatioita jouduttiin tekemään, jotta saatiin mahdollisimman lähelle analogista varsinaista CM4-moottoria. Koska pääsuoritustieto sisältäisi työntövoiman, ensisijaisena tavoitteena oli saada simulaatio, jonka työntövoima olisi samanlainen kuin aidolla CM4: llä. Jet a-1: lle ja B20: lle tuotetut kaksi työntövoimalinjaa on esitetty kuvassa 15 verrattuna niiden kokeellisiin vastineisiin. On osoitettu, että simulaatiot ovat hyvässä yhteisymmärryksessä työntövoiman kokeellisten tulosten kanssa. Kuvassa 16 esitetään kunkin simuloidun polttoaineen korjatut työntövoimalinjat joutokäynnistä Moottorin enimmäisnopeuteen, kun taas Kuvassa 17 esitetään TSFC-suuntaus kaikkien polttoaineiden osalta.

Kuva 15

simulointi ja kokeellisesti korjatut työntövoimalinjat, joissa käytetään Jet a-1-ja B20-polttoaineita.

Kuva 16

Simulaatiokorjattu työntövoima kaikille testipolttoaineille.

Kuva 17

Simulaatiokorjattu TSFC kaikkien testipolttoaineiden osalta.

PME: n tilavuuden kasvaessa tuotettu työntövoima laski Jet a-1: n vertailuarvoista kaikilla moottorin kierrosnopeuksilla. Työntövoiman väheneminen korostui B70-ja B100-polttoaineilla. Gasturbissa Jet a-1: n suurin SSL-korjattu työntövoima oli 219,4 N, joka laski 215,4 N: ään, 210,4 N: ään, 203,7 N: ään ja 194,1 n: ään B20: lle, B50: lle, B70: lle ja B100: lle. Suurin tekijä työntövoiman vähenemiseen oli FHV: n väheneminen jokaisen peräkkäisen biodieselseoksen osalta. On myös osoitettu, että suora 100% PME-polttoaine ei ole toivottavaa, koska suurin työntövoima pienenee noin 12%. Kunkin polttoaineen TSFC osoitti, että jet A-1: n, B20: n ja B50: n radat olivat melko lähellä toisiaan; B20: n ja B50: n TSFC oli parantunut Moottorin pienemmillä kierrosnopeuksilla ja ne lähentyivät Jet a-1: n arvoja kohti suurinta kierrosnopeutta, ja hieman korkeammat arvot olivat 66000 rpm: ssä. TSFC: n korotukset ovat paljon selvempiä B70: lle ja B100: lle, 11%: n ja 18%: n korotukset suurimmalla kierrosluvulla.

kunkin testipolttoaineen lämpöhyötysuhteen muutokset kaikilla moottorin kierrosnopeuksilla on esitetty kuvassa 18. Voidaan nähdä, että on parannettu käyttö B20 ja B50 joutokäynti rpm noin 63000 rpm, jonka jälkeen Jet a-1 on parempi kunnes suurin moottorin kierrosnopeus. Lämpöhyötysuhde heikkeni Jet a-1: n arvoista alle B100 pudoten 2,11%: iin optimaalisesta Jet a-1: stä, joka oli 2,45% suurimmalla kierrosluvulla.

Kuva 18

kaikkien testipolttoaineiden lämpötehokkuuden simulointi.

simulaatioiden tulokset kaikista testipolttoaineista suurimmalla kierrosluvulla esitetään taulukossa 5. B100: n ominaispolttoaineenkulutus kasvaa lähes 20 prosenttia Jet a-1: stä. Moottorin yleinen hyötysuhde laski PME-pitoisuuden kasvaessa. Tämä viittaa biopolttoaineiden alhaisempaan FHV: hen, mikä johtaa suurempaan polttoainevirtaan ja polttoaineenkulutukseen.

6. Päätelmät ja suositukset

tämän kokeellisen työn tavoitteena oli määrittää Armfield CM4-suihkuturbiinikoneen suorituskyky, joka kulkee palmuöljybiodieselin ja Jet A-1: n sekoitusten spektrillä. Havaittiin, että B20 tuotti yhtä paljon työntövoimaa kuin Jet A-1, erityisesti korkeammalla kierrosluvulla. Biodieselin käytöstä saatavia kompromisseja ovat hieman suurempi polttoainevirta, polttoaineen ja ilman suhde ja polttoaineen ominaiskulutus, mutta B20-tietojen perusteella näiden arvojen nousu oli vähäistä, 0-5 prosenttia. Lisäksi B20: n lämpöhyötysuhde oli samaa luokkaa kuin Jet a-1: n, kun taas työntö-ja kokonaistehokkuus laskivat hieman suurimmalla kierrosluvulla. Polttimen hyötysuhde parani B20: n palamisen myötä sen korkeamman happipitoisuuden vuoksi.

keskittyneemmillä PME: n ja Jet A-1: n sekoituksilla havaittiin, että tuotettu verkkovoima laski suuremmissa asteissa PME: n pitoisuuden kasvaessa. Jet a-1: n, B20: n ja B50: n työntövoima oli vertailukelpoinen, kun taas B70 ja B100 suoriutuivat vertailussa huonosti. Tulosten perusteella PME: n volumetrisen sisällön kynnysarvo ennen suorituskyvyn huomattavaa laskua todettiin 50 prosentiksi. On myös huomattava, että polttimen takaosan lämpötila nousi samassa suhteessa kuin PME-pitoisuus kasvoi.

PME: n haittapuolina olivat korkeammat turbiinin Tulo-ja poistumislämpötilat sekä sen luonnostaan alhaisempi lämpöarvo. Biodieselin testauksen pitkäaikaisia vaikutuksia suihkuturbiinimoottoreissa ei ole vielä tutkittu, erityisesti poltto-ja turbiinipäällysteiden sekä polttoaineen syöttöjärjestelmien osalta. Lisäksi vaikka B20 suoriutui verrattain hyvin Jet a-1: n kanssa, sen alhaisempaan FHV: hen ja korkeampaan viskositeettiin on puututtava seoksen suorituskyvyn optimoimiseksi ja polttoaineen syöttöjärjestelmien huononemisen minimoimiseksi.

kun otetaan huomioon laajemmassa kuvassa laajalle levinnyt käyttö lentokonemoottoreissa, vaikka kaupallisilla lennoilla on käytetty 50-prosenttista rasvahappometyyliesteri-biodieselsekoitusta lentopetrolin kanssa, tällaista käytäntöä ei ole virallisesti vakiinnutettu taloudellisten ja energiakustannusten sekä biodieselin suurten määrien saatavuuden vuoksi. Kuten tämä tutkimus on kuitenkin osoittanut, PME on käyttökelpoinen polttoaine mikroturbiinisovelluksissa sekä sähköntuotannossa että miehittämättömissä tai kauko-ohjattavissa ilma-aluksissa.

nimikkeistö

aseman numerointi ja alaindeksit

eturistiriidat

kirjoittajat ilmoittavat, ettei tämän paperin julkaisemiseen liity eturistiriitoja.

kiitokset

tätä työtä tukivat suuresti Universiti Putra Malaysia (UPM), Research University Grant Scheme (Matts) projektissa nro 05-01-09-0719ru sekä UPM: n ilmailutekniikan osaston tekninen tuki. Kiitos kuuluu myös Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) Elintarviketutkimuslaboratoriolle testipolttoaineiden kalorimetrisestä testauksesta.