Experimental study on antiwear properties for blends of jet fuel with bio-components derived from rapeseed oil

• Autorzy: Boichenko S. , Lejda K. , Iakovlieva A. , Kuszewski H. , Vovk O.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1230970

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne na właściwości przeciwzużyciowych dla mieszanek paliwa do silników odrzutowych o biokomponentach pochodzących z oleju rzepakowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Antiwear properties of jet fuel, two kinds of biocomponents derived from rapeseed oil and their mixtures were investigated experimentally. Antiwear properties were estimated by the value of the scuffing load and the limiting load of scuffing applied to Ihc friction pair working in a fuel medium. Biocomponents, mainly rapeseed oil FAME and rapesced oil FAME modified via vacuum distillation were used during the study. It is found that lubricity of biocomponents is significantly higher comparing to conventional jet fuel. It is explained by the chemical composition of FAME: highly polarity of molecules stipulate their good adsorption at the surface of friction pair. High viscosity of biocomponents due to chemical structure positively influence on their lubricity. Adding biocomponents into jet fuel results in strengthening boundary film and thus improves antiwear properties of fuel blends. It is determined that FAME modified via vacuum distillation possess better lubricating ability comparing to standard FAME derived from rapeseed oil. Correlation between viscosity and lubricity of fuel is shown.

PL

W pracy przebadano doświadczalnie właściwości przeciwzużyciowe paliwa do silników odrzutowych, dwa rodzaje biokomponentów pochodzących z oleju rzepakowego, oraz ich mieszaniny. Właściwości przeciwzużyciowe oszacowano przez wartość obciążenia zacierania i obciążenia granicznego zacierania przyłożonego do pary tarcia obrotowego w środowisku paliwa. Biokomponenty, głównie rzepakowe FAME - oleju rzepakowego i oleju zmodyfikowanego poprzez destylację próżniową zostały przebadane. Stwierdzono, że właściwości smarne biokomponentów są znacznie wyższe w porównaniu z tradycyjnym paliwem do silników odrzutowych. Należy wyjaśnić skład chemiczny FAME: wysoka polaryzacja cząsteczek dobra adsorpcja na powierzchni par tarcia. Wysoka lepkość biokomponentów ze względu na ich strukturę chemiczną, pozytywnie wpływa na ich smarowność. Dodawanie biokomponentów ma wpływ na wyniki paliwa lotniczego we wzmacnianiu folii granicznej, a tym samym poprawia właściwości przeciwzużyciowe mieszanek paliwowych. Stwierdzono, że FAME zmodyfikowany przez destylację próżniową posiada lepszą zdolność smarowania w stosunku do standardowego FAME pochodzącego z oleju rzepakowego. Korelacja między lepkością i smarnością paliwa jest wykonana.

Słowa kluczowe

EN

jet fuel; biofuel; FAME; Fatty Acid Methyl Esters; lubricity; wearing; viscosity

PL

paliwa do silników odrzutowych; biopaliwa; smarność; lepkość

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (245)
• Strony: 352--365
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., schem., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Boichenko S.

• Rzeszów University of Technology; al. Powstańców Warszawy 12,35-959 Rzeszów

autor

Lejda K.

• Rzeszów University of Technology; al. Powstańców Warszawy 12,35-959 Rzeszów

autor

Iakovlieva A.

• National Aviation University; Kosmonavta Komarova Ave, I, Kyiv, Ukraina, 03680

autor

Kuszewski H.

• Rzeszów University of Technology; al. Powstańców Warszawy 12,35-959 Rzeszów

autor

Vovk O.

• National Technical University of Ukraine, Kyiv Polytechnic Institute, PeremohyAve, 37, Kyiv, Ukraina, 03056

Bibliografia

• [1] Kandaramath Hari T., Yaakob Z. & Binitha N. N., 2015, " Aviation biofuel from renewable resources: Routes, opportunities and challenges". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, pp. 1234-1244.
• [2] Maurice L. Q., Lander H., Edwards T. & Harrison W. E., 2001, "Advanced aviation fuels: a look ahead via a historical perspective". Fuel, 80, pp. 747-756.
• [3] Liu G., Yan B. & Chen G., 2013, "Technical review on jet fuel production". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 25, pp. 59-70.
• [4] Hileman J. I. & Stratton R. W., 2014, "Alternative jet fuel feasibility". Transport Policy, 34, pp. 52-62.
• [5] Jenkins R. W., Munro M., Christopher S. N. & Chuck C., 2015, "Potential renewable oxygenated biofuels for the aviation and road transport sectors". Fuel, 103, pp. 593-599.
• [6] Honga T. D., Soerawidjajab T. H., Reksowardojoa I. K., Fujitac O., Duniani Z. & Phame M. X., 2013, " A study on developing aviation biofuel for the tropics: Production process Experimental and theoretical evaluation of their blends with fossil kerosene Chemical Engineering and Processing", 74, pp. 124-130.
• [7] Chuck C. J. & Donnelly J., 2014, "The compatibility of potential bioderived fuels with Jet A-1 aviation kerosene". Applied Energy, 118, pp. 83-91.
• |8] Lapuerta M, Rodriguez-Fernandeza J., Estevez C. & Bayarri N., 2015, "Properties of fatty acid glycerol formal ester (FAGE) for use as a component in blends for diesel engines", Biomass and bioenergy, 76, pp. 130-140.
• [9] Alves S. M., Barros B. S., Trajano M. F., Ribeiro K. S. B. & Moura E, 2013, "Tribological behavior of vegetable oil-based lubricants with nanoparticles of oxides in boundary lubrication conditions", Tribology International, 65, pp. 28-36.
• [10] 2015, "Method of jet fuels component production from plant feedstock", Ukraine, No. 95751
• [11] Kallio P., Pasztor A., Akhtar M. K. & Jones P. R., 2014, "Renewable jet fuel", Current Opinion in Biotechnology, 26, pp. 50-55.
• [12] Hu J., Du Z., Li C. & Min E., 2005, "Study on the lubrication properties of biodiesel as fuel lubricity enhancers". Fuel, 84, pp. 1601-1606.
• [13] Maru M. M., Trommer R. M., Cavalcanti K. F., Figuciredo E. S., Silva R. F. & Acheté C. A., 2014, "The Stribeck curve as a suitable characterization method of the lubricity of biodiesel and diesel blends". Energy, 69, pp. 673-681.
• [14] Xu Y., Wang Q., Hu X., Li C. & Zhu X., 2010, "Characterization of the lubricity of bio-oil/diesel fuel blends by high frequency reciprocating test rig". Energy, 35, pp. 283-287.
• [15] Devyanin S. N., Markov V. A. & Semenov V. G., 2007, "Plant oils and fuels for diesel engines", Novoe Slovo, 16.
• [16] Agarwal S., Chhibber V. K., & Bhatnagar A. K., 2013, "Tribological behavior of diesel fuels and the effect of anti-wear additives". Fuel, 106, pp. 21 -29.
• [17] Geller D. P. & Goodrum J. W., 2004, "Effects of specific fatty acid methyl esters on diesel fuel lubricity". Fuel, 83, pp. 2351-2356.
• [18] Minamia I., Hiraob K., Memitab M. & Mor S., 2007, "Investigation of anti-wear additives for low viscous synthetic esters: Hydroxyalkyl phosphonates", Tribology International, 40, pp. 626-631.
• [19] Aviation Turbine Fuel Lubricity - A Review. CRC Report AV-14-11. Coordinating Research Council, Inc., 2014.
• [20] Yanovskii L., Dubovkin N. & Galimov F. et al., 2005, Engineering principles of aviation chemmotology, Kazan University Publishing, Kazan.
• [21] Dubovkin I., Yanovskyi L., Shigabaev T, Galimov F. & Ivanov V., 2000, Engineering methods of physical-chemical and exploitation fuel properties determination. Master-line, Kazan.
• [22] An American National Standard: ASTM D1655 Standard Specification for Aviation Turbine Fuel.
• [23] European Standard: EN 14214 Liquid petroleum products Fatty acid methyl esters (FAME) for use in diesel engines and heating applications - Requirements and test methods.
• [24] An American National Standard: ASTM D5001 - The Standard Test Method: Measurement of Lubricity of Aviation Turbine Fuels by the Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator (BOCLE).
• [25] T-02U. Universal Four-Ball Testing Machine - user manual, 2011, Institute for Sustainable Technologies National Research Institute, Radom.
• [26] Szczerek M. & Tuszyński W., Tribological researches - scuffing, 2000, Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom.
• [27] Piliavskyi V., Polunkin E. & Gaidai O., 2013, "Improvement of lubricating properties of ethanol motor fuels". Proceedings of the 2-d All-Ukrainian ecological conference, pp. 46-50.
• [28] Anaslopoulos G., Lois E., Zannikos R, Kalligcros S. & Teas C, 2002, "HFRR lubricity response of an additized aviation kerosene in CI engines", Tribology International, 35, pp. 599-604.
• [29] Yanovskii L., Dmitrenko V., Dubovkin N. et al., 2005, Principles of aviation chemmotology, MATI, Moscow.
• [30] Nagomov S. A., Dvoreckyi D. S., Romancova S.V. & Tarov V. P., 2010, "Technics and technologies of plant oil production and processing", TSTU Publishing, Tambov.
• [31] Sarin R., Kumar R., Srivastav B., Puri S. K., Tuli D. K., Malhotra R. K. & Kumar A., 2009, "Biodiesel surrogates. Achieving performance demands", Bioresource Technology, 100, pp. 3022-3028.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).