Evaluarea performanței unui motor turboreactor la scară mică care funcționează pe amestecuri de biomotorină din ulei de palmier

rezumat

performanța experimentală și simulată a unui motor turboreactor Armfield CM4 a fost investigată pentru biodiesel cu ester metilic de ulei de palmier (PME) și amestecurile sale cu combustibil jet a-1 convențional. Amestecurile volumetrice de PME cu Jet a-1 sunt 20, 50, 70 și 100% (B20, B50, B70 și B100). Valorile de încălzire a combustibilului (FHV) ale fiecărui amestec de combustibil au fost obținute prin analiză calorimetrică. Testele experimentale au inclus teste de performanță pentru Jet A-1 și B20, în timp ce performanțele B50 până la B100 au fost simulate folosind software-ul analitic GasTurb 11. În ceea ce privește forța maximă măsurată, jetul a-1 a obținut cea mai mare valoare de 216 N, scăzând cu 0,77%, 4%, 8% și 12% cu B20, B50, B70 și B100. S-a constatat că B20 a produs rezultate comparabile în comparație cu testele jet a-1 de referință, în special cu forța de tracțiune și eficiența termică. Din cauza conținutului energetic mai scăzut al amestecurilor de biomotorină, s-au produs sancțiuni ușoare în materie de performanță. Eficiența arzătorului s-a îmbunătățit prin adăugarea de biomotorină, în timp ce eficiența celorlalte componente a rămas consecventă în mod colectiv. Această cercetare arată că, cel puțin pentru turbinele cu gaz mai mari, PME este potrivit pentru utilizare ca aditiv la Jet A-1 în 50% amestecuri.

1. Introducere

există un consens general în literatura de specialitate că materia primă pentru combustibilii fosili utilizată pentru producția de combustibil kerosen de calitate aviatică este în scădere. Koh și Ghazoul se așteptau la un scenariu de vârf al producției de petrol în anii 2010-2020, presupunând că consumul global de petrol crește la 118 milioane de barili pe zi în 2030. Nygren și colab. se estimează că creșterea traficului aviației civile va crește cu o rată de 5% pe an, în timp ce consumul de combustibil va crește cu 3% pe an. Lee și colab. se estimează că creșterea traficului aerian va crește cu 4,5% până la 6% pe an în următorii douăzeci de ani, traficul dublându-se la fiecare 15 ani. Acest lucru este susținut în continuare de raportul recent al Deloitte , conform căruia cererea de călătorii pentru pasageri este de așteptat să crească cu 5% în următorii 20 de ani, contribuind la creșterea producției de aeronave. În ciuda îmbunătățirii eficienței consumului de combustibil al aeronavelor din 1960, trebuie depuse eforturi suplimentare pentru a atenua dependența de sursele tradiționale de combustibil și pentru a înlocui combustibilii actuali pe bază de benzină.

Biodieselul este produs prin transesterificarea uleiurilor vegetale sau organice pure prin înlocuirea moleculelor de trigliceride cu molecule de alcool mai ușoare, cum ar fi metanolul sau etanolul. Reacția se realizează cu un catalizator de bază puternic, producând glicerol în plus față de uleiurile vegetale transesterificate (biodiesel) . Canakci și colab. a susținut că emisiile de CO2 de biodiesel sunt compensate prin fotosinteză. În plus față de compensarea carbonului, biodieselul este netoxic, nu conține aromatice sau sulf, are o biodegradabilitate mai mare și este mai puțin poluant pentru apă și sol la deversare, spre deosebire de kerosen . În plus, biodieselele nu conțin urme de metale, agenți cancerigeni precum hidrocarburile poliaromatice și alți poluanți care sunt direct dăunători sănătății umane . Reducerea semnificativă a emisiilor de particule a fost raportată de Chan et. al când au folosit un amestec de 50% volum de combustibil biojet hidro-procesat pe bază de camelina cu combustibil de jet F-34 într-un motor turbo-propulsor t-56.

pe termen scurt și mediu, biomotorina pe bază de ulei de palmier (EMP) poate fi utilizată ca sursă principală pentru producția de biomotorină. Potrivit lui Sumathi și colab. , cultivarea și prelucrarea palmierilor de ulei necesită un aport redus de îngrășăminte agrochimice și combustibili fosili pentru a produce 1 tonă de ulei. Din 2007 datele colectate de Sumathi și colab. , randamentul uleiului din Palma de ulei a fost de 3.74 tone / hectar/an, care este de 10 ori mai mare decât soia în aceeași perioadă (0,38 tone/hectar / an). Acest lucru face ca palmierul de ulei să fie în prezent cea mai mare recoltă de petrol din lume și , prin urmare, un înlocuitor atractiv de biodiesel sau supliment la kerosenul de aviație. Acest lucru este susținut de munca depusă de Chong și Hochgreb care au raportat că emisiile pe unitate de energie sunt reduse prin utilizarea PME în comparație cu motorina și jetul A.

francezii au testat performanța unui motor cu turbină SR-30 turboreactor cu turbină cu gaz folosind biodiesel cu ulei de canola. S-a constatat că forța maximă obținută de biodiesel a fost mai mică decât Jet-A cu 8% la rpm maxim. Folosind un motor cu turbină cu gaz de același model ca și francezii , Habib și colab. a testat o varietate de biodiesel și biocombustibili în amestecuri volumetrice de 50% și 100% (B50, B100) cu Jet a-1. În ceea ce privește consumul specific de combustibil (TSFC), la turații mai mari, TSFC-ul tuturor combustibililor de testare nu a fost semnificativ diferit de cel al Jet a-1. Temperatura de intrare a turbinei (TIT) pentru biocombustibili a fost mai mare decât cea a jetului a-1 în general. Temperatura gazelor de eșapament (EGT) a fost similară pentru toți combustibilii testați.

Chiang și colab. a testat o turbină cu micro-gaz Teledyne RGT-3600 de 150 kW care funcționează pe un biodiesel nespecificat în amestecuri volumetrice de 10%, 20% și 30% cu motorină. Toate amestecurile de biodiesel au avut eficiențe termice similare pentru toate sarcinile de putere. S-a raportat că depozitele de carbon au fost găsite după ce au funcționat timp de 6 ore pe amestecuri de biodiesel pe duza de combustibil . Krishna a testat biodiesel de soia (IMM) în amestecuri volumetrice de 20%, 50% și 100% (B20, B50 și B100) cu ulei de încălzire ASTM numărul 2 într-o microturbină cu gaz de 30 kW capstone CR30. S-a constatat că eficiența încălzirii uleiului de încălzire numărul 2, B20 și b100 au fost similare, la aproximativ 20%. Eficiența încălzirii B50 a fost mai mare cu 7%.

un consens între majoritatea lucrărilor conexe este că cantități mai mici de biomotorină amestecată cu combustibilul de referință, fie că este vorba de combustibili diesel sau kerosen pentru aviație, nu au afectat în mod negativ capacitățile de performanță ale motoarelor testate. În acest studiu, biodieselul din ulei de palmier este testat în volum de 20% cu Jet a-1 pentru a verifica rezultatele altor teste de cercetare a turbinelor cu gaz pe amestecuri de biocombustibili. În plus, concentrații mai mari de PME în amestecurile Jet A-1 au fost testate în simulări ale motorului CM4.

2. Descrierea aparatului

pentru a oferi un motor turboreactor funcțional în scopuri educaționale și de cercetare, Armfield a modificat semnalul aliat JFS100-13a în motorul turboreactor CM4. O schemă a motorului este prezentată în Figura 1. Motorul turboreactor CM4 poate fi împărțit în cinci componente principale distincte: (i) admisie; (ii) compresor centrifugal; (iii) arzător (arzător); (iv) turbină axială; și (v) duza de evacuare. Componentele de mai sus sunt simplificate în Figura 2. Specificațiile producătorului pentru jfs100 și, prin extensie, CM4 sunt rezumate în tabelul 1. Tabelul 2 prezintă gama de senzori echipați cu turboreactorul CM4, precum și proprietățile măsurate.

modelul și tipul JFS100-13A
compresor admisie aer în fața unității
ieșire radială cu o singură etapă
debitul masic de aer 0.726 kg / s la 72500 rpm
raport de compresie 3.5 : 1
Combustor ansamblu inelar al Galeriei de combustibil
cinci duze de combustibil simplex
turbină turbină cu flux axial în 1 treaptă
temperatura maxima 1000 CTV C
lățime și înălțime 302.26 mm și 304.80 mm
lungime 558.80 mm
greutate 37.195 kg uscat
38.102 kg cu lubrifiant
combustibil K-1 kerosen sau Jet-a
putere nominală 67,11 kW la 60400 rpm
forța maximă 300 până la 400 N optimă
CM4 viteza optimă a arborelui 70000 rpm
CM4 temperatura gazelor de evacuare maxim 800 Unktov C
Tabelul 1
specificațiile producătorului și ale echipamentului original.

locație Tip senzor parametri măsurați
intrare tip K termocuplu temperatura de intrare
compresor tip K termocuplu temperatura de intrare
Tub Pitot presiunea de intrare
tip K termocuplu temperatura de ieșire
Pitot canal Exit pressure
Turbine Type K Thermocouple Entry temperature
Type K Thermocouple Exit temperature
Pitot tube Exit pressure
Nozzle Type K Thermocouple Exit temperature
Pitot tube Exit pressure
Starter gear Magnetic pickup optical sensor (0–100000 rpm) viteza arborelui
între partea din față a motorului și cadrul platformei de încercare celulă de sarcină tracțiune
Tabelul 2
senzori și destinații de plasare CM4.

Figura 1

motor turboreactor Armfield CM4.

Figura 2

dispunerea schematică a componentelor motorului.

2.1. Prepararea combustibililor testați

biodieselul din ulei de palmier este un ester metilic al acizilor grași care are culoarea chihlimbarului și este vizibil vâscos în comparație cu combustibilul Jet a-1, Care este paie și are o culoare mai puțin opacă. Combustibilul Jet A-1 utilizat în acest proiect de cercetare a fost obținut de la Petronas Malaysia, în timp ce Sime Darby a furnizat combustibilul PME. S-a constatat că PME se amestecă ușor cu Jet a-1. Fiecare volum de combustibil a fost amestecat într-un pahar de sticlă cu ajutorul unei tije de agitare a sticlei. S-a constatat că amestecurile își păstrează structura și nu a fost vizibilă nicio separare. Acest lucru a rămas valabil pe întreaga durată a proiectului de cercetare pentru eșantioane care au fost păstrate timp de câteva luni. În plus, nu a existat apă vizibilă reținută în amestecurile de combustibil. Figura 3 prezintă eșantioane de combustibili testați în creșterea conținutului de EMP.

Figura 3

testați eșantioanele de combustibil; de la stânga la dreapta: Jet A-1, B20, B50, B70 și B100.

fiecare combustibil a fost, de asemenea, testat pentru încălzirea combustibilului sau valorile calorice (FHV). Acest lucru a fost realizat folosind un calorimetru cu bombă de oxigen IKA C200 cu cooperarea Facultății de științe și a tehnologiei Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM). Fiecare test a fost efectuat de trei ori pentru a obține un FHV mediu pentru fiecare combustibil. Tabelul 3 prezintă gama de FHV pentru combustibilii testați.

combustibil Jet A-1 B20 B50 B70 B100
valoarea de încălzire a combustibilului
(MJ / kg)
46.190 44.905 42.824 41.548 39.964
Tabelul 3
valorile de încălzire a combustibilului pentru amestecurile Jet A-1 și PME.

3. Procedura experimentală

toate testele Armfield CM4 au fost efectuate în laboratorul de propulsie de la Facultatea de inginerie, Universiti Putra Malaysia. În toate cazurile, ușile mai mari ale obturatorului laboratorului au fost deschise astfel încât evacuarea motorului să se deplaseze spre exteriorul laboratorului. Testele efectuate pentru motorul CM4 au fost toate pornirile la rece. Aceasta înseamnă că nu a avut loc nicio comutare a combustibilului în timpul funcționării. Similar experimentelor lui French și Krishna, nu a fost făcută nicio modificare a turbomachineriei interne a motorului de testare.

la aprindere, motorului i s-a acordat aproximativ un minut pentru a atinge o stare de echilibru în care turația motorului a rămas constantă la minimum 48000 rpm. Accelerația a fost ridicată încet de la 48000 rpm la aproximativ 66000 rpm. La fiecare interval de 1000 rpm, a fost permisă o perioadă de eșantionare de 10 secunde pentru a asigura citiri medii mai fiabile pentru fiecare senzor. Odată ce rpm-ul maxim a fost atins și datele relevante au fost măsurate, accelerația a fost închisă încet într-un mod similar, decremental, înapoi la 48000 rpm. Eșantionarea a fost apoi oprită odată ce a fost atinsă turația minimă. Testele pentru Jet A-1 și B20 au fost repetate de cel puțin trei ori fiecare.

Armfield CM4 este echipat cu o interfață PC pentru diferiți senzori. Valorile temperaturii, presiunii, turației motorului și tracțiunii măsurate sunt afișate în interfața cu utilizatorul. A fost setată o rată de eșantionare automată la fiecare două secunde. Din cauza limitărilor senzorului, presiunile ecartamentului de intrare și ieșire ale arzătorului și s-au presupus a fi egale, la fel ca și temperaturile de ieșire ale turbinei și ale duzei și .

3.1. Analiza ciclului motorului cu reacție

baza calculului parametrilor de performanță este analiza ciclului turbinelor cu gaz, așa cum a demonstrat Mattingly . Măsura principală a unui motor turbojet este forța sa F, care este reprezentată de unde este debitul total de masă care iese din duza de evacuare, este viteza de ieșire a duzei, este fluxul de aer înainte de intrarea motorului, este viteza aerului cu flux liber, iar termenul se referă la contribuția de împingere din diferența de presiune la ieșirea duzei. Următorii parametri de performanță pentru motorul turbojet care trebuie calculați sunt forța specifică , raportul combustibil-aer și consumul specific de combustibil . Ecuația (2) arată ecuațiile utilizate pentru obținerea parametrilor menționați mai sus. FHV este reprezentat ca constantă: în urma calculelor de mai sus, eficiența termică, propulsivă și globală a motorului, și sunt obținute așa cum se arată în pentru secțiunea arzătorului, eficiența arzătorului se obține de unde termenul se referă la raportul dintre temperaturile de ieșire și intrare ale arzătorului .

pentru a normaliza rezultatele experimentelor datorită temperaturii ambiante diferite , s-au făcut corecții la parametrii de performanță în ceea ce privește condițiile standard ale nivelului mării. Aceste corecții sunt enumerate mai jos de la (5). Parametrii de performanță rămași au fost apoi calculați ca anterior pe baza valorilor corectate. Variabilele adimensionale și se referă la rapoartele de presiune sau temperatură ale stației în raport cu presiunea și temperatura standard la nivelul mării 101,3 kPa și 288,2 K:

4. Rezultate experimentale

după cum s-a menționat anterior, combustibilii care au fost testați experimental au fost jetul a-1 și B20. Deoarece singurul factor luat în considerare este că tracțiunea direct afectată este accelerația, majoritatea rezultatelor sunt afișate în raport cu turația motorului sau rpm. Figura 4 prezintă modificările care au avut loc în temperatura uleiului de lubrifiere pentru ambii combustibili. Temperatura de evacuare a uleiului de lubrifiere pentru B20 este clar mai mare decât cea a jetului a-1, începând cu 55000 rpm. Cea mai mare creștere a temperaturii uleiului de lubrifiere este de la 343,2 K la 368,6 K la 61000 rpm, o creștere de 7,4%. Acest lucru ar implica faptul că se pune mai mult stres pe turbomachinerie atunci când se utilizează combustibil B20. Temperaturile mai ridicate ale uleiului de lubrifiere pot fi, de asemenea, atribuite temperaturilor mai ridicate ale turbinei în timpul încercărilor B20, prezentate în Figura 5.

Figura 4

Temperaturile uleiului de lubrifiere pentru B20 și Jet A-1.

Figura 5

temperaturile de intrare și ieșire ale turbinei pentru B20, Jet A-1.

modificarea tracțiunii pentru B20 de la jetul a-1 este prezentată în Figura 6. Se poate observa că, în cazul unei scăderi de 2% până la 4% a tracțiunii la gama medie a turației motorului, B20 funcționează comparabil cu Jet a-1, până la punctul în care, începând cu 61000 rpm, diferența de tracțiune este mai mică de 1,5%.

Figura 6

liniile de împingere corectate pentru B20 și Jet A-1.

figurile 6, 7, 8 și 9 arată o tendință interesantă pentru performanța CM4 care rulează pe Jet A-1 și B20. Diferențele procentuale dintre impactul celor doi combustibili asupra tracțiunii sunt foarte mici, cel mult aproximativ 4%, cu o similitudine crescândă la gama mare de rpm. Constatările corespund cu Krishna, prin care cantități mai mici de biodiesel din combustibilul de referință nu au dus la o scădere semnificativă a performanței. Tendința de convergență a parametrilor către rpm maxim continuă pentru debitul de aer și combustibil și consumul specific de combustibil. Acest lucru sugerează că un amestec de 20% de PME cu Jet a-1 este viabil, în special la rpm mai mari. Cu toate acestea, CM4 a înregistrat încă o creștere mică a raportului combustibil-aer și a consumului specific de combustibil înainte de a ajunge la 60000 rpm. Acest lucru poate fi atribuit doar FHV ușor mai mic al B20. Aceasta implică faptul că este nevoie de puțin mai mult combustibil B20 pentru a obține aceeași performanță ca cea a jetului a-1.

Figura 7

debitul de combustibil corectat pentru B20 și Jet A-1.

figura 8

raportul combustibil-aer pentru combustibilii B20 și Jet A-1.

Figura 9

consumul de combustibil specific de tracțiune corectat pentru B20 și Jet A-1.

ca și în cazul indicatorilor de performanță anteriori, B20 a avut performanțe comparabile cu Jet a-1 pentru eficiență termică (Figura 10); cu toate acestea, diferențele de eficiență propulsivă sunt mai clare, jetul a-1 având o eficiență propulsivă mai bună la turațiile mai mari ale motorului, așa cum se arată în Figura 11. Acest lucru duce la un procent similar de diferență pentru eficiența globală (Figura 12). Eficiența propulsivă mai mare pentru jetul a-1 se datorează raportului său combustibil-aer mai mic (figura 8).

Figura 10

eficiență termică pentru B20 și Jet A-1.

Figura 11

eficiență propulsivă pentru B20 și Jet A-1.

Figura 12

eficiență generală pentru B20 și Jet A-1.

o schimbare mai evidentă a performanței componentelor este observată în secțiunea arzătorului, care este clarificată în Figura 13. Prin arderea B20, eficiența combustorului a crescut în medie cu aproximativ 2%. Eficiența mai mare a arzătorului se datorează completitudinii procesului de ardere, care se datorează conținutului de oxigen al biodieselului. Acest lucru este legat și de temperaturile mai ridicate ale turbinei menționate anterior.

Figura 13

eficiența arzătorului pentru B20 și Jet A-1.

5. Analiza GasTurb

datorită constrângerilor experimentale și preocupărilor privind integritatea conductei de combustibil și timpii de aprindere pentru amestecurile de biodiesel cu densitate mai mare, performanța Armfield CM4 folosind combustibili B50, B70 și b100 a fost simulată pentru a obține tendințe de performanță după trecerea de la Jet a-1. Acest lucru a fost realizat prin utilizarea GasTurb 11, un program de simulare a performanței turbinei cu gaz dezvoltat de Kurzke . O construcție anterioară de GasTurb a fost utilizată de Habib și colab. când se prezice performanța biodieselului 100% după efectuarea testelor experimentale pentru amestecurile de biodiesel 10, 20 și 30% cu petrodiesel. Lista intrărilor GasTurb utilizate pentru simulări pentru fiecare combustibil de încercare este prezentată în tabelul 4, în timp ce figura 14 prezintă modelul fizic al motorului simulat pe baza intrărilor specificate. Având în vedere scara mică utilizată de GasTurb, se poate observa că performanța simulării este plauzibilă pentru motoarele mici, cum ar fi CM4.

nume de intrare așa cum se arată în GasTurb 11 variabilă de referință stabilită valoare
temperatura totală 300 K
presiunea ambientală Pamb 101.1 kPa
umiditatea relativă 50% (pe baza citirilor medii ale higrometrului în laborator pe parcursul perioadei de testare)
Inlet Corr. Flow W2Rstd 0.767 kg / s (din rezultatele experimentale pentru Jet A-1)
raportul de presiune 2.63 (stabilit din rezultatele experimentale)
temperatura de ieșire a arzătorului 1133.3 K (Jet A-1)
1150 K (B20)
eficiența proiectării arzătorului 0.82
valoarea de încălzire a combustibilului FHV sau 46,190 MJ/kg (Jet a-1); în funcție de combustibilul de încercare. FHV obținut din tabel 3
eficiență mecanică 0.8815 (așa cum este iterat de GasTurb)
eficiența compresorului 0.77
viteza nominală a bobinei 66000 rpm
eficiența turbinei 0.82
Tabelul 4
parametrii de intrare GasTurb pentru analiza ciclului la 66000 rpm.

figura 14

Modelul motorului redat de GasTurb 11.

au trebuit făcute mai multe ipoteze și iterații pentru a obține cât mai aproape un analog de motorul CM4 real. Deoarece datele principale de performanță ar implica împingere, prioritatea a fost de a avea o simulare cu o putere de tracțiune similară cu CM4 reală. Cele două linii de împingere produse pentru Jet A-1 și B20 sunt prezentate în Figura 15 în comparație cu omologii lor experimentali. Se arată că simulările sunt în concordanță cu rezultatele experimentale pentru împingere. Figura 16 prezintă liniile de tracțiune corectate pentru fiecare combustibil simulat de la ralanti la turația maximă a motorului, în timp ce figura 17 arată tendința TSFC pentru toți combustibilii.

Figura 15

linii de tracțiune corectate prin simulare și experiment folosind combustibili Jet A-1 și B20.

figura 16

simulare corectat tracțiune pentru toți combustibilii de testare.

Figura 17

simularea a corectat TSFC pentru toți combustibilii de testare.

forța produsă odată cu creșterea volumului PME a scăzut de la valorile de referință Jet A-1 la toate turațiile motorului. Reducerea tracțiunii a devenit mai pronunțată cu combustibilii B70 și b100. În GasTurb, forța maximă corectată SSL de la jetul a-1 a fost de 219,4 N, care a scăzut la 215,4 n, 210,4 n, 203,7 N și 194,1 n pentru B20, B50, B70 și b100. Cel mai mare factor în scăderea forței a fost reducerea FHV pentru fiecare amestec consecutiv de biodiesel. De asemenea, se arată că un combustibil PME direct 100% nu este de dorit, deoarece forța maximă este scăzută cu aproximativ 12%. TSFC pentru fiecare combustibil a arătat că liniile pentru Jet A-1, B20 și B50 erau destul de apropiate una de cealaltă, cu tsfc îmbunătățit pentru B20 și B50 la turații mai mici ale motorului și valori convergente cu Jet a-1 către rpm maxim, cu valori ușor mai mari la 66000 rpm. Creșterile TSFC sunt mult mai pronunțate pentru B70 și B100, cu creșteri de 11% și 18% la rpm maxim.

modificările eficienței termice pentru fiecare combustibil de încercare la toate turațiile motorului sunt prezentate în Figura 18. Se poate observa că este îmbunătățită cu utilizarea B20 și B50 de la turații la ralanti la aproximativ 63000 rpm, după care Jet A-1 are mai bine până la turația maximă a motorului. Eficiența termică s-a deteriorat de la valorile jetului a-1 sub B100, scăzând la 2,11% față de jetul optim a-1 , care a fost de 2,45% la rpm maxim.

Figura 18

eficiență termică de simulare pentru toți combustibilii testați.

rezultatele simulărilor pentru toți combustibilii testați la turații maxime sunt prezentate în tabelul 5. Creșterea consumului specific de combustibil pentru B100 este de aproape 20% față de cea a Jet A-1. Eficiența generală a motorului a scăzut odată cu creșterea conținutului de PME. Acest lucru indică scăderea VF pentru biocombustibili, ceea ce duce la creșterea debitului de combustibil și a consumului de combustibil.

6. Concluzii și recomandări

scopul acestei lucrări experimentale a fost de a determina performanța turboreactorului Armfield CM4 care rulează pe un spectru de amestecuri de biodiesel de ulei de palmier și Jet A-1. S-a constatat că B20 a produs cantități similare de împingere ca Jet A-1, în special la intervalul mai mare de rpm. Compromisurile din utilizarea biodieselului includ debitul de combustibil ușor mai mare, raportul combustibil-aer și consumul specific de combustibil, dar din datele B20 creșterea acestor valori a fost minimă, într-un interval de 0-5%. În plus, eficiența termică pentru B20 a fost de calibru similar cu cea a jetului a-1, în timp ce eficiența propulsivă și generală a suferit o ușoară scădere la rpm maxim. Eficiența arzătorului s-a îmbunătățit odată cu arderea B20, datorită conținutului său mai mare de oxigen.

cu amestecuri mai concentrate de PME și Jet A-1, s-a constatat că forța netă produsă a scăzut în grade mai mari odată cu creșterea conținutului de PME. Forța pentru Jet A-1, B20 și B50 a avut valori comparabile, în timp ce B70 și b100 au avut performanțe slabe în comparație. Din rezultate, s-a constatat că pragul conținutului volumetric pentru PME înainte de o scădere semnificativă a performanței este de 50%. De asemenea, trebuie remarcat faptul că temperaturile din spate ale arzătorului au crescut proporțional cu creșterea conținutului de PME.

dezavantajele pentru PME au fost temperaturile mai mari de intrare și ieșire ale turbinei, precum și valoarea calorică inerent mai mică. Efectele pe termen lung ale testării biodieselului în motoarele turbojet nu au fost încă studiate, în special în ceea ce privește combustorul și căptușeala turbinei, precum și sistemele de livrare a combustibilului. În plus, în timp ce B20 a funcționat comparabil cu Jet a-1, FHV-ul său mai mic și vâscozitatea mai mare trebuie abordate pentru a optimiza performanța amestecului și pentru a minimiza deteriorarea sistemelor de livrare a combustibilului.

în ceea ce privește imaginea de ansamblu a utilizării pe scară largă a motoarelor aero, deși au existat cazuri de zboruri comerciale care utilizează 50% amestecuri de biomotorină cu ester metilic al acizilor grași cu kerosen pentru aviație, o astfel de practică nu a fost instituționalizată oficial din cauza problemelor legate de costul economic și energetic și disponibilitatea biomotorinei în cantități mari. Cu toate acestea, după cum a arătat această cercetare, PME este un combustibil viabil pentru aplicațiile microturbinei atât în generarea de energie, cât și în vehiculele aeriene fără pilot sau controlate de la distanță.

nomenclatură

PME: biodiesel ester metilic al uleiului de palmier
XME: biodiesel de ester metilic al materiei prime
BXX: XX% volum de EMP amestecat cu Jet A-1
: turația motorului (rotații pe minut)
: valoarea de încălzire a combustibilului (FHV)
0: indice de flux gratuit
: indicele corectat al valorii nivelului mării
: temperatura la stație
: presiunea manometrului la stație
: presiune absolută la stație
: forța netă
: debitul masic al aerului
: debitul de combustibil
: debitul masic Total
: viteza la stație
: raportul combustibil-aer
: împingere specifică
: consumul specific de combustibil (TSFC)
: viteza sunetului la stație
: numărul Mach la stație
: capacitate termică specifică la stație
: raportul de căldură Specific la stație
: raportul de temperatură între stații
: raportul de presiune între stații
: eficiență
: lucrări specifice pentru compresor sau turbină
: puterea produsă de compresor sau turbină
: raporturile de temperatură și presiune ale nivelului mării.

numerotarea posturilor și indicatoarele

Conflict de interese

autorii declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.

mulțumiri

această lucrare a fost susținută în mare măsură de Universiti Putra Malaysia (UPM), schema de granturi universitare de cercetare (carps) în cadrul proiectului nr. 05-01-09-0719ru, precum și personalul de asistență tehnică de la Departamentul de inginerie aerospațială al UPM. Mulțumiri sunt, de asemenea, extinse la laboratorul de cercetare alimentară de la Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) pentru furnizarea testării calorimetrice a combustibililor de testare.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.