عنوان پایان‌نامه
تحلیل اکسرژی فرآیند تولید بیودیزل به کمک سامانه فراصوت
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک بیوسیستم - انرژی های تجدیدپذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7043;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76339;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7043;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76339
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- سیدسینا حسینی
- استاد راهنما
- مرتضی آغباشلو
- چکیده
- در این تحقیق، تحلیل اکسرژی سامانه تولید بیودیزل از روغن پسماند به کمک توان فراصوت مورد بررسی و مطالعه قرا گرفت. بدین منظور، یک راکتور ناپیوسته در مقیاس آزمایشگاهی از جنس استیل 316 و مجهز به سامانه کنترل خودکار دما، ترموستات، کنتاکتور، المنت گرم‌کن، حسگر دقیق دما و ماژول فراصوت از نوع پیزوالکتریک طراحی و ساخته شد. هدف مطالعه، بررسی درصد تبدیل و مولفه‌های اکسرژی فرایند تولید بیودیزل در شرایط مختلف آزمایش یعنی نسبت مولی الکل به روغن (چهار، شش و هشت)، دمای واکنش (40،50 و 60 درجه سلسیوس) و زمان کارکرد ماژول فراصوت (شش، هشت و 10 دقیقه) بود. برای تولید بیودیزل، از فرایند تبادل‌استری با استفاده از الکل متانول در حضور کاتالیزور پتاسیم‌هیدوکسید استفاده شد. درصد تبدیل روغن به متیل‌استر، با استفاده از روش کروماتوگرافی گاز بدست آمد. در ادامه با برقراری موازنه جرمی و اکسرژی بین واکنش‌گرها و محصولات واکنش، مولفه‌های بازده منطقی اکسرژی، بازده قانون دوم ترمودینامیک و تخریب اکسرژی نرمال شده محاسبه و مقایسه شدند. با افزایش نسبت مولی، دمای واکنش و زمان کارکرد ماژول فراصوت، درصد تبدیل، بازده منطقی و بازده قانون دوم ترمودینامیک افزایش و همچنین تخریب اکسرژی کاهش یافت. در تمامی شرایط آزمایش، تخریب اکسرژی نرمال شده به طور قابل توجهی کم بود (007/0 تا 2694/0). شرایط بهینه با در نظر گرفتن عواملی از قبیل درصد تبدیل، تخریب اکسرژی نرمال شده، بازده قانون دوم ترمودینامیک و بازده منطقی و علاوه بر آن با برقراری یک مصالحه بین شرایط بهینه و با در نظر گرفتن اولویت ارضای عوامل مورد نظر انتخاب شد. بر این اساس شرایط آزمایش با نسبت مولی شش، دمای 60 درجه و زمان کارکرد ماژول 10 دقیقه به عنوان شرایط بهینه راکتور مورد نظر جهت تولید بیودیزل از روغن پسماند به کمک توان فراصوت پیشنهاد می‌گردد. همچنین، در شرایط ذکر شده، درصد تبدیل روغن به بیودیزل 12/97% می‌باشد که با استاندارد ASTM تطابق داشت.
- Abstract
- In this study, exergy analysis of ultrasound-assisted biodiesel production from waste cooking oil was carried out and discussed. To this aim, a laboratory-scale batch reactor was designed and constructed by 316 stainless steel. The reactor was equipped with automatic temperature control system, thermostat, contactor, heating element, precise temperature sensor and piezoelectric-type ultrasonic module. The aim of study was to evaluate the conversion and exergetic parameters of biodiesel production in various operational and experimental condition i.e. alcohol/oil molar ratio (four, six and eight), reaction temperature (40, 50 and 60 Celsius) and ultrasound module functioning time (six, eight and ten minutes). The biodiesel production was performed using Transesterification pathway in the presence of base catalyzer potassium hydroxide. The conversion values of triglyceride to methyl esters was found using gas chromatography method. In the following, exergetic performance parameters i.e. rational exergy efficiency, thermodynamic second-law efficiency and normalized exergy destruction were found and compared, by conducting a mass balance and exergy balance for each production process. Based on the results, rational exergy efficiency and thermodynamic second-law efficiency were increased and normalized exergy destruction was decreased by increasing alcohol/oil molar ratio, temperature and ultrasonic module functioning time. For all experimental conditions, normalized exergy destruction values were significantly low (0.007-0.2694). In this study, the optimum operational condition was selected by considering factors like biodiesel conversion, normalized exergy destruction, thermodynamic second-law efficiency and rational exergy efficiency as well as by conducting a preference and tradeoff among various parameters satisfaction. Accordingly, operational condition with alcohol/oil ratio of six, temperature of 60 Celsius and ultrasonic module functioning time of 10 minutes wa
