International Science and Technology Journal

Published by

Under supervision of


Open Access Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

A peer-reviewed and open access journal concerned with publishing researches and studies in the field of applied sciences and engineering

Published by

Under supervision of

Particulate Emissions and Size Distributions of Biofuel in Micro Gas Turbine Engine

Researcher(s):
  • Mohamed A. Altaher
  • Karamat Mohammed
  • Hu Li
Institution:Chemical Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebha University
Energy Research Institute, Leeds University, Leeds, UK.
Field:الهندسة الكيميائية و هندسة النفط و الغاز
Published in:33rd volume - January 2024
الملخص
ان نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف زادت بنسبة سريعة في الآونة الأخيرة ويرجع ذلك أساسا إلى الارتفاع في استهلاك الوقود الأحفوري للأنشطة البشرية. يشكل قطاع النقل 25% من استهلاك الوقود الأحفوري ويستهلك قطاع الطيران حوالي 13 ٪ من هذا الاستهلاك وهو ثاني أكبر قطاع بعد النقل البري. لذلك، تم زيادة نسبة استخدام الوقود الحيوي (الديزل الحيوي) في مجال الطيران. ان الهدف من هذا العمل هو دراسة ومقارنة وقود الديزل الحيوي بنسب مختلفة مع الكيروسين. تم قياس ومقارنة ملوثات انبعاثات الجسيمات وحجمها. تم خلط الوقود الحيوي بنسب متفاوتة مع الكيروسين العادي علي النحو التالي:- 90:10 (ب 10) ، 80:20 (ب 20) ، 70:30 (ب 30) ، 50:50 (ب 50) و 30:70 (ب 70) وتم اضافة زيت تشحيم التوربينات بنسبة 2.5 ٪. تم اختبار الوقود في ثلاثة ظروف تحميل: الطاقة الكاملة (100%)، 70 ٪ وحالة الخمول وتم الاختبار في محرك التوربين الغازي الصغير. تم استخدام جهاز قياس حجم جسيمات لتحديد توزيع حجم الجسيمات وعدد تركيز غازات العادم المخففة. أظهرت النتائج أن الجسيمات من جميع إعدادات الخانق أظهرت خصائص توزيع أحادية الوسائط. يزداد تركيز عدد الجسيمات لكل وقود مع زيادة ظروف التحميل. كما أدت الزيادة في نسبة وقود الديزل الحيوي في مزيج وقود الديزل الحيوي إلى زيادة تركيز حجم الجسيمات. واظهرت النتائج ايضا ان وقود الكيروسين العادي ينتج مزيد من الجسيمات وكذلك المخلوط بنسب بسيطة مقارنة بالنسب العالية. لوحظ ايضا زيادة عدد الجسيمات بشكل كبير عند الحمل الكامل للمحرك لجميع أنواع الوقود. الكلمات المفتاحية: وقود الديزل الحيوي، محرك توربيني غازي صغير، مسح حجم الجسيمات الحركية، نفايات زيت الطهي، الملوثات.
Abstract
Atmospheric CO2 has been reported to be on a rapid increase in recent times mainly due to the rising consumption of fossil fuel for anthropogenic activities. Currently the situation is that of the 25% fossil fuel consumption by the transportation sector, aviation sector consumes about 13% of transport fuel consumption, which is the second biggest sector after road transportation. Therefore, the applications of biofuels have been increased in aviation. The aim of this work is to investigate and compare biodiesel and its blends with syntactic kerosene. The pollutants of particulate emissions and their size distributions were analyzed. Jet A1 and blends of Jet A1 and biodiesel in volume ratios of 90:10 (B10), 80:20 (B20), 70:30 (B30), 50:50 (B50) and 30:70 (B70) mixed with 2.5% turbine lubricating oil were tested. The fuels were tested at three load conditions (throttle settings): Full power, 70% and idle condition. Scanning Mobility Particle Sizer has been used to determine the particulate size distribution and the number of concentration of diluted exhaust gases. The results showed that particulates from all throttle settings showed uni-modal distribution characteristics. Particulate number concentration of each fuel increases with the increase in throttle position. The increase in biodiesel ratio in biodiesel blend has also increased the particulate size concentration. More particulates were seen to be produced with Jet A1 and lower blends of biodiesel. The engine also produces a significantly higher number of particles at full power for all fuel types. Keywords: Biodiesel, Micro Gas Turbine Engine, Scanning Mobility Particle Sizer, waste cooking oil, pollutants.