EFFECT OF BLENDING CUO NANOPARTICLES AND BIOFUEL (SUNFLOWER) WITH NEAT FUEL ON DIESEL ENGINE PERFORMANCE

Abstract

ABSTRACT

In this research, a diesel engine's performance characteristics were examined using a fuel additive in the biodiesel mixture. The biodiesel used in the current study was obtained from sunflower oil, and copper oxide (CuO) nanoparticle additive was added to the resulting biodiesel. Concentration of CuO nanoparticles used (50 ppm,75 ppm,100 ppm). This research used a Korean-origin KiaBongo2701 Model 12 type four-cylinder, 2.7-liter volume, four-stroke water-cooled direct injection diesel engine. The engine is equipped with seven types of fuel: pure diesel as the base fuel, type II (D95B5) is a mixture of pure diesel fuel and biofuels respectively (95-5%), type III (D92B10) is a mixture of pure diesel fuel and biofuels respectively (90-10%) ), type IV (D85B15) is a mixture of pure diesel fuel and biofuels (85-15%), respectively, and three samples are mixed with three different proportions (50, 75 and 100 ppm) of nanoparticles into a mixture of pure diesel fuel and biofuels (85-15%), respectively. The fuel mixtures obtained by the addition of fuel and coded as (D85B15PPM50), (D85B15PPM75), and (D85B15PPM100), respectively, were compared with biodiesel in terms of their effects on engine performance and they were mixed using both a mechanical mixer and an ultrasonic device. By operating the engine at three different speeds (1200, 1400, and 1600 rpm) and three other loads, Its effects on performance indicators, thermal efficiency (BTE), and specific fuel consumption (BSFC) were examined.

Copper oxide nanoparticles were added to the mixture (D85B15) because it showed less performance and brought it closer to the performance of pure diesel. It is observed that performance properties increase by increasing the concentration of CuO nanoparticles in a mixture (D85B15). Thermal efficiency (BTE) increased by 4.63% for the mixture (D85B15PPM50) compared to the nanoparticle-free mixture (D85B15) at the speed of 1600 rpm, and the thermal efficiency increased by 5.13% and 5.13%, respectively, for the mixture (D85B15PPM75) and mixture (D85B15PPM100) at the same speed. It increased by 5.56%.

A power close to diesel fuel was achieved with (D85B15PPM100) fuel. There was a noticeable increase in BTE with increasing speed and loads.

The results noted that D85B15 increases fuel consumption for sunflower oil due to the lower calorific value of biodiesel compared to diesel; it is clear that there is a significant difference in energy content. The incorporation of nanoparticles resulted in a substantial improvement in BSFC along with an increase in the concentration of nanoparticles in the mixtures. The best results were recorded at full load, as the 100 ppm scale addition of copper oxide resulted in a modest increase in fuel consumption.

ÖZET

Bu araştırmada, biyodizel karışımında bir yakıt katkı maddesi kullanılarak dizel motorunun performans özellikleri incelenmiştir. Mevcut çalışmada kullanılan biyodizel ayçiçek yağından elde edilmiştir ve elde edilen biyodizel içerisine bakır oksit (CuO) nanopartikül katkı maddesi ilave edilmiştir. Kullanılan CuO nanopartiküllerinin konsantrasyonu (50 ppm,75 ppm,100 ppm). Bu araştırma, Kore menşeili KiaBongo2701 Model 12 tipi dört silindirli, 2.7 litre hacimli, dört zamanlı su soğutmalı direkt enjeksiyonlu dizel motor kullanılarak yapılmıştır. Motor yedi tip yakıtla donatılmıştır: temel yakıt olarak saf dizel, tip II (D95B5) sırasıyla saf dizel yakıt ve biyoyakıtların bir karışımıdır (% 95-5), tip III (D92B10) sırasıyla saf dizel yakıt ve biyoyakıtların bir karışımıdır (% 90-10), tip IV (D85B15) sırasıyla saf dizel yakıt ve biyoyakıtların bir karışımıdır (% 85-15), ve üç numune sırasıyla saf dizel yakıt ve biyoyakıt karışımına (%85-15) üç farklı oranda (50, 75 ve 100 ppm) nanopartikül ilavesi ile elde edilen ve sırasıyla (D85B15PPM50), (D85B15PPM75),(D85B15PPM100) olarak kodlanan yakıt karışımlarının motor performansı üzerindeki etkileri açısından biyodizel ile karşılaştırılmış, bunlar hem mekanik karıştırıcı hem de ultrasonik bir alet kullanılarak karıştırılmıştır. Motor üç farklı hızda (1200, 1400 ve 1600 rpm) ve üç farklı yükte çalıştırılarak; performans göstergeleri, termik verim (BTE) ve özgül yakıt tüketimine (BSFC) etkileri incelenmiştir.

Karışıma (D85B15) daha az performans gösterdiği ve saf dizelin performansına yaklaştırdığı için bakır oksit nanopartikülleri eklenmiştir. Bir karışımdaki CuO nanopartiküllerinin konsantrasyonunun arttırılmasıyla performans özelliklerinin artığı görülmektedir (D85B15). Termik verim (BTE), 1600 dev/dak hızında nanopartikül içermeyen karışıma (D85B15) kıyasla karışım (D85B15PPM50) için %4,63 arttı ve termik verim aynı hızda karışım (D85B15PPM75) ve karışım (D85B15PPM100) için sırasıyla yüzde %5,13 ve %5,56 artmıştır.

(D85B15PPM100) yakıtıyla dizel yakıtına yakın bir güç elde edilmiştir Artan hız ve yüklerle BTE'de gözle görülür bir artış oldu.

D85B15'in yakıt tüketimini artırdığını unutmayın ayçiçek yağı için biyodizelin dizele kıyasla daha düşük kalori değeri nedeniyle, enerji içeriğinde önemli bir fark olduğu açıktır. Nanopartiküllerin dahil edilmesi, karışımlardaki nanopartiküllerin konsantrasyonunda bir artışla birlikte BSFC'de kayda değer bir gelişme ile sonuçlandı. 100 ppm ölçekli bakır oksit ilavesi yakıt tüketiminde makul bir artışla sonuçlandığından, en iyi sonuçlar tam yükte kaydedilmiştir.