ری‌گلیسیرید و مقادیر بسیار کمی منو و دی‌گلیسیرید است. تری‌گلیسیریدها، استرهایی هستند که از سه مولکلول اسید چرب و یک مولکول گلیسرول بدست می آیند و شامل مقادیر زیادی اکسیژن در ساختار خود هستند.

ساختار یک مولکول تری‌گلیسیرید[2]
روغن‌های مختلف دارای اسیدهای چرب متفاوتی هستند. اسیدهای چرب در طول زنجیره کربنی و تعداد پیوندهای دوگانه با هم تفاوت دارند. فرمول شیمیایی و ساختار اسیدهای چرب گوناگون در روغن‌های گیاهی مختلف در جدول (2-1) آورده شده است [2].
ساختار شیمیایی اسیدهای چرب متداول [2]
خواص روغن‌های گیاهی به عنوان سوخت
خواص روغن‌های گیاهی در جدول (2-2) آورده شده است. مطابق این جدول محدوده ویسکوزیته سینماتیکی روغن‌های گیاهی بین 30 تا 40 سانتی استوک در 38? است. ویسکوزیته بالای این روغن‌ها به‌واسطه جرم مولکولی بالای آنها در محدوده 600-900 است و در حدود 20 برابر بزرگتر از سوخت دیزل است. نقطه اشتعال روغن‌های گیاهی بسیار بالاست (حدود 200? ). مقادیر ارزش حرارتی آنها در محدوده 39-40 Mj/kg است که قابل مقایسه با 45 Mj/kg برای سوخت دیزل است. حضور پیوندهای شیمیایی اکسیژن دار در روغن‌های گیاهی ارزش حرارتی آنها را حدود 10% کاهش می‌دهد. عدد ستان این روغن‌های گیاهی در محدوده 32-40 است [2].

خواص روغن‌های گیاهی [2]

کاربرد روغن‌های گیاهی به عنوان سوخت
بررسی‌ها نشان می‌دهد که روغن‌های گیاهی می توانند به عنوان سوخت در موتورهای دیزلی بکار گرفته شوند. شکل (2- 2) توان ترمزی2، مصرف سوخت ویژه3 و راندمان حرارتی ترمزی4 روغن‌های گیاهی را نسبت به هم و در مقایسه با دیزل نمایش می‌دهد.
درصد تغییرات توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه و راندمان حرارتی روغن‌های گیاهی و گازوئیل[3]
میزان آلایندگی روغن‌های گیاهی در مقایسه با دیزل[3]
میزان آلایندگی روغن‌های گیاهی در مقایسه با دیزل بیشتر است. شکل (2-3) سه آلاینده مهم را برای روغن‌های گیاهی و دیزل نمایش می‌دهد. تنها آلاینده ناکس کمتر از دیزل است و این به سبب لزجت بالا و ساختار مولکولی سنگین روغن‌های گیاهی است. در بار‌های بیشتر به علت احتراق ناقص تمایل برای تشکیل CO و دوده بیشتر وجود دارد و در کل آلاینده‌های HC و ?CO?_2 در موتور با سوخت روغن‌های گیاهی به دلیل مصرف سوخت ویژه بالاتر بیشتر است.
برخی از روغن‌های گیاهی دارای خصوصیاتی بسیار نزدیک به دیزل هستند و می توان آنها را به عنوان سوخت با پیش گرم کردن در موتور استفاده کرد.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

تغییرات لزجت برای روغن جاتروفا درترکیب با دیزل وبه همراه پیشگرم کردن [4]
در شکل (2-4) می توان تغییرات لزجت را برای جاتروفا در دماها و نسبت‌های ترکیب مختلف با دیزل متوجه شد. همانطور که مشاهده می‌شود می توان در دما و ترکیب مناسب با دیزل لزجت سوخت را در محدوده استاندارد برای مصرف در موتور کاهش داد.
فورسون5 و همکارانش در سال 2002 در مقاله‌ای تحت عنوان عملکرد ترکیبات جاتروفا در موتور دیزل تأثیر این روغن را بر پارامترها و آلایندگی موتور بررسی کردند. آنها آزمایش خود را بر روی یک موتور یک سیلندر برای ترکیبات مختلف دیزل و روغن جاتروفا (97.4-2.6 , 80-20 , 50-50 ) بدون پیش گرم کردن و باپیش گرم کردن سوخت انجام دادند [5] .
فورسون پارامترهای مصرف سوخت ویژه ترمزی6، توان ترمزی7، تورک8، راندمان حرارتی ترمزی9 و میزان آلاینده‌های خروجیco , ?co?_2 و گاز o_2 را بررسی کرد. در دورهایی از موتور که گشتاور خروجی بیشتر است، عملکرد روغن جاتروفا و ترکیبات کم آن با دیزل بهتر از دیزل خالص است به‌طوری که گشتاور و راندمان احتراق بیشتر شده، آلاینده CO و مصرف سوخت کاهش می‌یابند. فورسون در آزمایش خود به این نتیجه رسید که نسبت 97.4 دیزل و 2.6 روغن جاتروفا دارای راندمان احتراق بهتر و مصرف سوخت ویژه کمتر، از دیزل است پس می توان از روغن جاتروفا به عنوان یک افزودنی برای بهبود احتراق دیزل استفاده کرد.
سال 2007 آگروال10 و همکارانش تحقیق دیگری تحت عنوان ویژگی آلاینده‌ها و عملکرد روغن جاتروفا (پیش گرم شده و بدون پیش گرمایش) در موتورهای اشتعال تراکمی پاشش مستقیم انجام دادند.
آگروال از گرمای تلف شده گازهای خروجی به منظور بالا بردن دما و کاهش ویسکوزیته سوخت استفاده کرد وتأثیر آن را بر دوده11، مصرف سوخت ویژه و سایر آلاینده‌ها در فشارهای پاشش مختلف بررسی کرد. آنها در یافتند که با پیش گرم کردن و کاهش ویسکوزیته سوخت می توان به راندمان بالاتری دست یافت که سبب کاهش مصرف سوخت ویژه و آلاینده‌های خودرو به جزء ناکس می‌شود، البته در بارهای کم (تقریبا زیر %40) جاتروفا بدون پیش گرمایش عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد. دوده در جاتروفا گرم شده کمتر از جاتروفای بدون پیش گرمایش و بیشتر از دیزل معمولی است. جاتروفای گرم شده مقدار کمتری?CO?_2 از دیزل معمولی تولید می‌کند ولی مقدار ?CO?_2 کمتر از مقدار آن برای جاتروفای بدون پیش گرمایش است. در بارهای پایین مقدار CO تقریبا یکسان است، درحالی‌که در بارهای بالاتر مقدار CO برای جاتروفای پیش گرم شده بیشتر از دیزل و کمتر از روغن جاتروفای بدون پیش گرمایش است. آلاینده HC در بارهای جزئی12 برای تمام سوخت‌ها تمایل به کم شدن دارد ولی با افزایش بار افزایش می‌یابد که این به سبب کمبود اکسیژن به دلیل افزایش نسبت اکویوالانس13 است. سوخت دیزل آلایندگی HC کمتری در مقایسه با جاتروفا تولید می‌کند [6].
به طور کلی نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهند که با پیش گرم کردن برخی روغن‌ها با استفاده از گازهای خروجی، عملکرد و آلایندگی موتور دیزل بهبود می‌یابد و ویژگی‌های سوخت را به دیزل معمولی نزدیک می‌کند.
پیشینه بیودیزل
استفاده مستقیم از روغن‌های گیاهی به عنوان سوخت باعث بروز مشکلاتی در عملکرد موتور می‌گردد. پاشش، اتمیزه شدن و مشخصات احتراق روغن‌های گیاهی در موتورهای دیزلی کاملا متفاوت با سوخت دیزل است. ویسکوزیته بالای روغن‌های گیاهی باعث بروز مشکل در فرآیند پاشش سوخت شده و منجر به اتمیزه شدن ناچیز سوخت می‌گردد. ویسکوزیته بالا و فراریت پایین روغن‌های گیاهی سبب بروز مشکل در حین راه اندازی سرد موتور، عدم ایجاد جرقه و تاخیر در زمان جرقه زنی می‌گردد. افزایش رسوبات کربنی، تشکیل دوده روی انژکتور، چسبندگی رینگ پیستون و رقیق شدن روغن از جمله مشکلات ناشی از استفاده مستقیم روغن‌های گیاهی هستند. این معایب به همراه واکنش‌پذیری روغن‌های گیاهی غیر‌اشباع سبب عملکرد نامناسب موتور در کارکردهای طولانی می‌گردد [2].
این مسأله در کنفرانس ASAE در سال 1982 مطرح گردید و به‌عنوان یکی از راه‌حل‌های مطرح در کنفرانس اصلاح ساختار شیمیایی روغن‌های گیاهی و تبدیل آنها به بیودیزل مطرح شد تا مشکلات ارائه شده در بالا برطرف شوند.
ساختار بیودیزل
بیودیزل به سوخت‌هایی اطلاق می‌شود که منشا بیولوژیکی دارند و یک عنوان کلی برای گستره‌ای از سوخت‌های اکسیژن دهی شده با پایه استری نسبت داده می‌شود. بیودیزل ممکن است از روغن‌های آلی و چربی‌ها تولید شود. از دیدگاه علم شیمی، بیودیزل به استرهای منوالکیل با زنجیرهای بلند اسید چرب که از بیولیپیدهای تجدید پذیر مشتق می‌شوند منسوب می‌شود. بیودیزل به‌طور نمونه از طریق واکنش روغن نباتی یا چربی حیوانی با متانول یا اتانول در حضور کاتالیزور برای حصول متیل یا اتیل استر (بیودیزل) و گلیسیرین تولید می‌شود. استرهای متیل یا اتیل اسید چرب یا همان بیودیزل از روغن‌های طبیعی و چربی‌ها تولید می‌شود. معمولاً متانول بر تبادل استری به اتانول ترجیح داده می‌شود، زیرا که متانول از اتانول ارزان تر است و گلسیرین تولیدی نیز در صنایع آرایشی و صابون سازی مصرف می‌شود.
بیودیزل را می توان به راحتی با گازوییل مخلوط و در خودروهای گازوییل‌سوز استفاده کرد. نتایج تحقیق‌ها نشان داده است که اگر 20 درصد باک خودرو را با بیودیزل پر کنیم، هیچ نیازی به تغییر سیستم احتراق یا تغییر قطعات موتور نیست و می توان این سوخت را بدون هیچ مشکلی در موتورهای امروزی استفاده کرد.
از آنجایى که بیودیزل خاصیت حلال را دارد، مى تواند قطعاتى از موتور را که از لاستیک و یا پلاستیک نامناسب تشکیل شده در خود حل نماید و موجب صدمه زدن به قسمتهایى از موتور شود. با تعویض این قسمتها با قطعات مناسب غیرمحلول در بیودیزل، شرکتهاى تولیدکننده، موتور دیزل متناسب با سوخت بیودیزل را تولید کرده‌اند. به همین خاطر بیودیزل خالص (B100) تنها در خودروهایى باید مصرف شود که موتور آنها براى این نوع سوخت ساخته شده‌اند.
خواص و استاندارد‌های بیودیزل
بیودیزل شامل 10 الی 11 درصد اکسیژن است و بنابراین باعث بهبود فرآیند احتراق در موتور می‌گردد. همچنین گزارش شده که کاربرد آمین‌ها و آمیدهای چرب سه گانه بر روی کیفیت احتراق بیودیزل تأثیر مثبت می‌گذارد. علاوه بر این بیودیزل دارای ارزش حرارتی پایین حدود 12 درصد، عدد ستان بالا و نقطه اشتعال بالا است. نقطه اشتعال بیودیزل 15الی 25 درجه سانتی‌گراد بالاتر از دیزل است.
خواص سوخت‌های دیزل و بیودیزل درجدول شماره (2-3) آورده شده است. نزدیکی خواص این دو سوخت به یکدیگر نشان می‌دهد که بیودیزل به عنوان سوختی جایگزین مناسب است [2].
خواص بیودیزل از روغن‌های مختلف [2]

پس از مطرح شدن سوخت بیودیزل لزوم استاندارد سازی آن محسوس شد تا شرکت‌های