Published July 23, 2019 | Version v1
Publication Open

Effect of Dominant Fatty Acid Esters on Emission Characteristics of Waste Animal Fat Biodiesel in CI Engine

Creators

  • 1. Vellore Institute of Technology University
  • 2. St. Peter's Institute of Higher Education and Research
  • 3. Bharath University

Description

This present study aims in understanding the influence of dominant fatty acid esters of waste animal fat biodiesel on its emission characteristics in CI engine. Biodiesel was produced from waste animal fat by means of base catalysed transesterification; and Ethyl oleate (40.21%), ethyl palmitate (25.36%) and ethyl stearate (16.87%) were characterized as dominant fatty acid esters using GC spectra. Test samples were prepared for these ester molecules based on their availability, in addition to biodiesel blend and plain diesel and were tested for their emission levels in single cylinder four stroke CI engine using flue gas analyser. High exhaust gas temperature was contributed by Ethyl oleate (1.15% lesser than biodiesel), as a result of low cetane number due to unsaturation and high viscosity. Likewise, the increased carbon chain length and unsaturation of ethyl oleate (2.55% lesser than biodiesel) resulted in high concentration of CO emission for biodiesel whereas high CO2 emission concentration was because of ester molecules with increased carbon chain length (stearate and Oleate esters). Reduced NOX emission for biodiesel was as a result of higher cetane number from ethyl stearate (CN=86.83) and ethyl palmitate (CN=86.55), which reduced its ignition delay thereby moderating the heat release rate. In addition, long carbon chained ester molecules (oleate and stearate esters) in biodiesel consumed more oxygen content for improving overall rate of combustion while increased HC emission was explained by unsaturation in biodiesel because of ethyl oleate (on average ,50 PPM).

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه الدراسة إلى فهم تأثير استرات الأحماض الدهنية السائدة للديزل الحيوي للدهون الحيوانية على خصائص انبعاثه في محرك CI. تم إنتاج الديزل الحيوي من الدهون الحيوانية المهدورة عن طريق التحويل المحفز الأساسي ؛ وتم وصف أوليات الإيثيل (40.21 ٪) وبالميتات الإيثيل (25.36 ٪) وستيرات الإيثيل (16.87 ٪) على أنها إسترات الأحماض الدهنية السائدة باستخدام أطياف GC. تم إعداد عينات اختبار لجزيئات الإستر هذه بناءً على توافرها، بالإضافة إلى مزيج الديزل الحيوي والديزل العادي وتم اختبار مستويات انبعاثها في محرك CI أحادي الأسطوانة رباعي الأشواط باستخدام محلل غاز المداخن. ساهم أوليات الإيثيل في ارتفاع درجة حرارة غاز العادم (أقل بنسبة 1.15 ٪ من الديزل الحيوي)، نتيجة لانخفاض عدد السيتان بسبب عدم التشبع واللزوجة العالية. وبالمثل، فإن زيادة طول سلسلة الكربون وعدم تشبع أوليات الإيثيل (2.55 ٪ أقل من الديزل الحيوي) أدى إلى ارتفاع تركيز انبعاثات ثاني أكسيد الكربون للديزل الحيوي في حين أن ارتفاع تركيز انبعاثات ثاني أكسيد الكربون كان بسبب جزيئات الإستر مع زيادة طول سلسلة الكربون (إسترات ستيرات وأوليات). كان انخفاض انبعاثات أكاسيد النيتروجين للديزل الحيوي نتيجة لارتفاع عدد السيتان من ستيرات الإيثيل (CN=86.83) وبالميتات الإيثيل (CN=86.55)، مما قلل من تأخير اشتعاله وبالتالي خفض معدل إطلاق الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، استهلكت جزيئات الإستر طويلة السلسلة الكربونية (إسترات أوليات وستيرات) في الديزل الحيوي المزيد من محتوى الأكسجين لتحسين المعدل الإجمالي للاحتراق بينما تم تفسير زيادة انبعاثات الهيدروكلوروفلوروكربون بعدم التشبع في الديزل الحيوي بسبب أوليات الإيثيل (في المتوسط، 50 جزء في المليون).

Translated Description (French)

Cette présente étude vise à comprendre l'influence des esters d'acides gras dominants du biodiesel des graisses animales résiduelles sur ses caractéristiques d'émission dans le moteur CI. Le biodiesel a été produit à partir de déchets de graisses animales par transestérification catalysée par une base ; et l'oléate d'éthyle (40,21 %), le palmitate d'éthyle (25,36 %) et le stéarate d'éthyle (16,87 %) ont été caractérisés comme des esters d'acides gras dominants en utilisant les spectres GC. Des échantillons d'essai ont été préparés pour ces molécules d'ester en fonction de leur disponibilité, en plus du mélange de biodiesel et du diesel ordinaire, et ont été testés pour leurs niveaux d'émission dans un moteur CI monocylindre à quatre temps à l'aide d'un analyseur de gaz de combustion. L'oléate d'éthyle (1,15% de moins que le biodiesel) a contribué à la température élevée des gaz d'échappement, en raison du faible indice de cétane dû à l'insaturation et à la viscosité élevée. De même, l'augmentation de la longueur de la chaîne carbonée et l'insaturation de l'oléate d'éthyle (2,55 % de moins que le biodiesel) ont entraîné une forte concentration d'émission de CO pour le biodiesel, tandis qu'une forte concentration d'émission de CO2 était due aux molécules d'ester avec une longueur de chaîne carbonée accrue (stéarate et esters d'oléate). La réduction des émissions de NOX pour le biodiesel était due à un indice de cétane plus élevé du stéarate d'éthyle (CN=86,83) et du palmitate d'éthyle (CN=86,55), ce qui a réduit son retard à l'allumage, modérant ainsi le taux de dégagement de chaleur. En outre, les longues molécules d'esters à chaîne carbonée (oléate et esters de stéarate) dans le biodiesel consommaient plus d'oxygène pour améliorer le taux global de combustion, tandis que l'augmentation des émissions de HC s'expliquait par l'insaturation dans le biodiesel en raison de l'oléate d'éthyle (en moyenne, 50 PPM).

Translated Description (Spanish)

El presente estudio tiene como objetivo comprender la influencia de los ésteres de ácidos grasos dominantes del biodiésel de grasa animal residual en sus características de emisión en el motor de CI. El biodiesel se produjo a partir de grasa animal residual por medio de transesterificación catalizada por base; y el oleato de etilo (40.21%), el palmitato de etilo (25.36%) y el estearato de etilo (16.87%) se caracterizaron como ésteres de ácidos grasos dominantes utilizando espectros de GC. Se prepararon muestras de prueba para estas moléculas de éster en función de su disponibilidad, además de la mezcla de biodiésel y el diésel natural, y se probaron sus niveles de emisión en un motor de CI de cuatro tiempos de un solo cilindro utilizando un analizador de gases de combustión. La alta temperatura de los gases de escape fue aportada por el oleato de etilo (1,15% menos que el biodiesel), como resultado del bajo número de cetanos debido a la insaturación y la alta viscosidad. Del mismo modo, el aumento de la longitud de la cadena de carbono y la insaturación del oleato de etilo (2,55% menos que el biodiésel) dieron como resultado una alta concentración de emisión de CO para el biodiésel, mientras que la alta concentración de emisión de CO2 se debió a las moléculas de éster con mayor longitud de la cadena de carbono (ésteres de estearato y oleato). La reducción de la emisión de NOX para el biodiésel fue el resultado de un mayor índice de cetano del estearato de etilo (CN=86.83) y el palmitato de etilo (CN=86.55), lo que redujo su retraso de ignición, moderando así la tasa de liberación de calor. Además, las moléculas de éster de cadena larga de carbono (ésteres de oleato y estearato) en el biodiésel consumieron más contenido de oxígeno para mejorar la velocidad general de combustión, mientras que el aumento de la emisión de HC se explicó por la insaturación en el biodiésel debido al oleato de etilo (en promedio, 50 PPM).

Files

pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:80c5a7345955c9469e337ee8ead034bf
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير استرات الأحماض الدهنية المهيمنة على خصائص انبعاث نفايات الديزل الحيوي للدهون الحيوانية في محرك CI
Translated title (French)
Effet des esters d'acides gras dominants sur les caractéristiques d'émission des déchets de biodiesel de graisse animale dans le moteur CI
Translated title (Spanish)
Efecto de los ésteres de ácidos grasos dominantes en las características de emisión de biodiésel de grasa animal residual en el motor CI

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2963247284
DOI
10.3389/fenrg.2019.00063

Is supplement to
https://openalex.org/W3160257042 (Other)
https://openalex.org/W2914216618 (Other)
https://openalex.org/W2515630479 (Other)
https://openalex.org/W2423389450 (Other)
https://openalex.org/W2076556531 (Other)
https://openalex.org/W2056126005 (Other)
https://openalex.org/W2031875161 (Other)
https://openalex.org/W2022351937 (Other)
https://openalex.org/W1972268191 (Other)
https://openalex.org/W1966553649 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1868871475
  • https://openalex.org/W1964262563
  • https://openalex.org/W1971059137
  • https://openalex.org/W1996411538
  • https://openalex.org/W1997259679
  • https://openalex.org/W2031967864
  • https://openalex.org/W2046958326
  • https://openalex.org/W2051683205
  • https://openalex.org/W2077310616
  • https://openalex.org/W2083500436
  • https://openalex.org/W2317086120
  • https://openalex.org/W2586568061
  • https://openalex.org/W2592103990
  • https://openalex.org/W2604385368
  • https://openalex.org/W2608667466
  • https://openalex.org/W2616150560
  • https://openalex.org/W2730220098
  • https://openalex.org/W2755003105
  • https://openalex.org/W2758719122
  • https://openalex.org/W2761862322
  • https://openalex.org/W2770180740
  • https://openalex.org/W2772428347
  • https://openalex.org/W2794662169
  • https://openalex.org/W2805956124
  • https://openalex.org/W2886229881
  • https://openalex.org/W2886747310
  • https://openalex.org/W2896522131
  • https://openalex.org/W2916246143
  • https://openalex.org/W2922109167
  • https://openalex.org/W2922260359
  • https://openalex.org/W2923274187
  • https://openalex.org/W4245091434