Προσδιορισμός επιφανειακής τάσης καυσίμων

Νικολετόπουλος, Κωνσταντίνος-Γεώργιος; Nikoletopoulos, Konstantinos-Georgios

dc.contributor.author	Νικολετόπουλος, Κωνσταντίνος-Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Nikoletopoulos, Konstantinos-Georgios	en
dc.date.accessioned	2017-11-27T11:35:14Z
dc.date.available	2017-11-27T11:35:14Z
dc.date.issued	2017-11-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45966
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14480
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Καύσιμα	el
dc.subject	Επιφανειακή τάση	el
dc.subject	Δυναμόμετρο DuNouy	el
dc.subject	Επιφανειακή τάση καθαρών ουσιών	el
dc.subject	Χαρακτηρισμός επιφανειακής τάσης καυσίμων	el
dc.subject	Fuels	el
dc.subject	Surface tension	el
dc.subject	DuNouy tensiometer	el
dc.subject	Charactirization of surface tension of fuels	el
dc.subject	Surface tension of pure substances	el
dc.title	Προσδιορισμός επιφανειακής τάσης καυσίμων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσικοχημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-03
heal.abstract	Η επιφανειακή τάση αποτελεί μια πολύ σημαντική φυσικοχημική ιδιότητα όλων των υγρών. Πολλές επιστημονικές μελέτες υποδεικνύουν ότι η επιφανειακή τάση είναι ένας καθοριστικός παράγοντας για την ποιότητα της καύσης αφού επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την διαδικασία ψεκασμού του καυσίμου. Όπως είναι γνωστό καύσιμα ντηζελ τα οποία παρουσιάζουν μικρή πυκνότητα, ιξώδες και επιφανειακή τάση έχουν μικρότερη μέση σταγόνα σε σύγκριση με καύσιμα ντηζελ που παρουσιάζουν αυξημένες τις παραπάνω ιδιότητες. Η μικρότερη μέση σταγόνα του καυσίμου προάγει την καλύτερη έγχυση του καυσίμου στο κινητήρα και την καλύτερη καύση . Οι εκπομπές και οι επιδόσεις ενός κινητήρα ντηζελ σχετίζονται άμεσα με τον ψεκασμό και τον λόγο αέρα καυσίμου και κατά συνέπεια με την οικονομία του καυσίμου. Έτσι συμπεραίνεται ότι η επιφανειακή τάση παίζει έναν πολύ σημαντικό ρόλο στις παραπάνω διεργασίες. Η παρούσα μελέτη αποτελείται από ένα θεωρητικό μέρος το οποίο χωρίζεται σε δύο υποενότητες. Στην πρώτη υποενότητα παρουσιάζεται ο ορισμός της επιφανειακής τάσης των υγρών, ο κεραίος ρόλος της σε φυσικά φαινόμενα καθώς και οι μέθοδοι προσδιορισμού της. Στην δεύτερη υποενότητα παρουσιάζονται οι σημαντικότερες ιδιότητες των καυσίμων οι μέθοδοι με τις οποίες προσδιορίζονται και ο ρόλος της επιφανειακής τάσης στα καύσιμα. Στο πειραματικό μέρος παρουσιάζεται ο προσδιορισμός της επιφανειακής τάσης με τον ζυγό DuNouy (ASTM D-1331). Περιγράφεται η οργανολογία και η πειραματική διαδικασία. Ακολουθεί η περιγραφή της ανάλυσης παλινδρόμησης πολλών μεταβλητών η οποία χρησιμοποιείται στην επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Η επιφανειακή τάση μειώνεται γραμμικά με την θερμοκρασία σε όλες τις καθαρές ουσίες και στα δείγματα τα οποία προσδιορίσθηκαν σε κάθε θερμοκρασιακό βήμα 25οC, 40 οC,60 οC. Οι καθαρές ουσίες ο οποίες προσδιορίσθηκαν ήταν αρωματικές, διαρωματικές αλειφατικές και αλεικυκλικές. Παρατηρήθηκε ότι η αύξηση των ατόμων άνθρακα σε κάθε καθαρή ένωση αυξάνει την επιφανειακή τάση. Στη συνέχεια περιγράφεται η σχέση της επιφανειακής τάσης των δειγμάτων με άλλες ιδιότητες των καυσίμων όπως η πυκνότητα, το ιξώδες, η περιεκτικότητα αρωματικών υδρογονανθράκων. Τέλος ακολουθεί η ανάλυση παλινδρόμησης πολλών μεταβλητών για τον προσδιορισμό της επιφανειακής τάσης από τις ιδιότητες των καυσίμων (πυκνότητα, ιξώδες, υπολογιζόμενος δείκτης κετανίου (CCI) θερμοκρασίες ανάκτησης (Τ10,Τ50,Τ90), %περιεκτικότητα σε Μονοαρωματικά, Διαρωματικά, Τριαρωματικά, Πολυαρωματικά, Ολικά). Για την πρόβλεψη της επιφανειακής τάσης στους 25 οC έγινε η προσομοίωση 17 μοντέλων εκ των οποίων παρουσιάζεται αυτό που εμφανίζει τον καλύτερο συντελεστή συσχέτισης (μοντέλο N.6 R2=0.54). Ακολουθεί η πρόβλεψη της επιφανειακής τάσης για τους 40οC για την οποία χρησιμοποιήθηκαν 22 μοντέλα και παρουσιάζεται αυτό με τον καλύτερο συντελεστή συσχέτισης (μοντέλο N.10 R2=0.62). Τέλος προβλέπεται η επιφανειακή τάση για τους 60οC για την οποία χρησιμοποιήθηκαν 17 μοντέλα και παρουσιάζεται αυτό που εμφανίζει τον καλύτερο συντελεστή συσχέτισης (μοντέλο N.6 R2=0.61).	el
heal.abstract	Surface tension is a very important physiochemical property of all liquids. Many scientific studies suggest that surface tension is a detrimental factor for combustion quality, since it greatly affects the spraying process of the fuel. It is know n that diesel fuels with lower density, viscosity and surface tension have a smaller mean fuel drop size compared to diesel fuels that present the previously mentioned physiochemi cal properties in greater values. The smaller mean size of a fuel drop promot es better fuel injection into the engine and better combustion. The emissions and the efficiency of a diesel engine are directly related to the spraying and the ratio of gaseous fuel to liquid fuel, and as a result to fuel efficiency. Thus, it is concluded that surface tension does play a very important role in the previously mentioned processes. This study consists of two sections; an experimental and a theoretical. The theoretical section is divided into two subdivisions. The first division presents the definition of liquid surface tension, its detrimental role in natural phenomena, as well as the methods of quantifying it. In the second division the most important properties of fuels are presented, as well as the methods through which surface tension is uantified in fuels. In the experimental section, the method of quantifying surface tension using the DuNoy (ASTM D-1331) tension meter is presented. The experimental process as well as the mechanical equipment are described. Following that, the theory behind the multi-variable regression used in the analysis of the findings is outlined.Surface tension decreases linearly with temperature in all pure substances provided and the samples that were measured at three (3) temperature increments: twenty-five degrees Celsius (25οC), forty degrees Celsius (40°C) and sixty degrees Celsius (60°C). The pure substances provided were determined to be aromatic, dialytic aliphatic and alicyclic. It was observed that increasing carbon atoms in every pure substance increases surface tension. Next, the relationship between the surface tension of the pure substances and their other respective fuel physiochemical properties, such as density, viscosity and aromatic hydrocarbon content is described. Finally, the multi -variable regression analysis is reported, in order to determine surface tension from other fuel properties [density, viscosity, Calculated Cetane Index (CCI), recovery temperatures (T10,T50,T90), percentage content of monoaromatic, dilatric, triaromatic and total aromatic compounds].In order to estimate surface tension at twenty-five degrees Celsius (25oC), seventeen (17) model simulations were conducted, of which the one with the best correlation coefficient (Model #6, R2=0.54) is presented. At forty degrees Celsius 40oC, twenty-two (22) model simulations were conducted, of which the one with the best correlation coefficient (Model #10, R2= 0.62) is presented. Finally, at sixty degrees Celsius (60oC), seventeen model simulations were conducted, of which the one with the best correlation coefficient (Model #6, R2= 0.61) is presented.	en
heal.advisorName	Καραγιάννη, Χάιδω-Στεφανία	el
heal.committeeMemberName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Σαρίμβεης, Χαράλαμπος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ). Εργαστήριο Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	123 σ.
heal.fullTextAvailability	true