Thermal characterization and kinetics of diesel, methanol route biodiesel, canola oil and diesel-biodiesel blends at different blending rates by TGA and DSC
TGA ve DSC ile dizel, methanol biyodizel, kanola yağı ve değişik oranlardaki dizel-biyodizel karışımlarının termal karakterizasyonu ve kinetiği
- Tez No: 269031
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Energy, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: termogravimetri, diferansiyel taramalı kalorimetri, kinetik analiz, yanma, piroliz, dizel, biyodizel, kanola yağı, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, kinetic analysis, combustion, pyrolysis, diesel, biodiesel, canola oil
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
Termogravimetrik analiz metotlarının, yenilenebilir enerji kaynaklarının araştırılmasıiçin uygulanması, yeni bir konudur ve son yıllarda araştırmacılar tarafından önemkazanmaktadır. Bu çalışmada, biyodizel, dizel ve kanola yağının termal ve kinetiközellikleri, termogravimetrik analiz metotlarından iki yaygın ısıl analiz yöntemi olan,Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ve Termogravimetrik Analiz (TGA/DTG)cihazları kullanılarak analiz edilmiştir. Çalışmanın temel amacı, biyodizel, dizel, kanolayağı ve biyodizel-dizelin değişik oranlardaki karışımlarının yanma ve pirolizdavranışlarının incelenmesidir. Kanola ve biyodizelin yanma ve piroliz davranışlarıincelenerek transesterifikasyon reaksiyonunun biyodizel üzerindeki etkileri analizedilmiştir. Biyodizel, dizel, kanolanın ve dizel-biyodizelin değişik oranlardaki karışımlarıTGA/DTG ve DSC ısıl analiz cihazları ile 5, 10 ve 15? C/dk'lık sabit ısıtmahızları ile nitrojen ve hava ortamlarında 600 C'ye kadar ısıya tabi tutulmuştur.Saf maddelerin yanma termogramlarına göre, maddelerin yanma reaksiyonlarısıcaklıkları şu sıra ile gerçekleşmektedir; kanola>biyodizel>dizel. Bu sonuçtransesterifikasyon reaksiyonlarının sayesinde trigliserit moleküllerinin tutuşmasınınkolaylaştığını göstermektedir. Ancak, hidrokarbonlu bağlardan oluşan dizel molekülleribiyodizele göre daha kolay tutuşmaktadırlar. Öte yandan, reaksiyonların ısıtılma hızlarıarttıkça reaksiyonların tepe noktalarının daha üst sıcaklıkları kaydığı gözlemlenmiştir.Karışımlardan B15'in daha düşük sıcaklıklarda yanma profili göstermekte olması vediğerlerine göre daha yüksek ekzotermik ısıya sahip olması nedeniyle, bu karışımınındiğerlerine göre daha iyi yanma özelliğine sahip olduğu sonucuna varılmıştır.Saf maddelerin piroliz mekanizmaları incelendiğinde bu maddelerin karalılıklarının şusıralamada olduğu sonucuna varılmıştır; kanola>biyodizel>dizel. Buna göre,transesterifikasyon reaksiyonları biyodizeli daha az kararlı bir yapıya ulaştırmaktadır.Dizel-biyodizel karışımında biyodizel miktarı arttıkça maddenin kararlılığı artmaktadır.Literatür çalışmalarının sonucunda elde edilmiş, maddelerin tutuşma sıcaklıklarını veısıl kapasitelerini hesaplamada kullanılan formüller ile saf maddelerin bazı ısılözellikleri hesaplanmıştır. Buna göre saf maddelerin tutuşma sıcaklıkları biyodizel,dizel ve kanola için sırası ile 141.1, 108.7 and 209.5 ?C'dir. Isıl kapasitelerinin ise şusıralamada olduğu sonunca varılmıştır; dizel>biyodizel>kanola.Buna ek olarak reaksiyon parametrelerinin hesaplanması için çeşitli kinetik metotlarkullanılmıştır. Aktivasyon enerjileri, kanola>biyodizel>dizel şeklinde sıralanmaktadır.Reaksiyonların değişik ısıtma hızları için aktivasyon enerjilerinin de değişim gösterdiğive sıralamanın 5?C/dk>10?C/dk>15?C/dk olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Application of thermogravimetric analysis to the renewable energy sources is a novelstudy and it has been becoming attractive by the researchers in recent years. In thisthesis, thermal and kinetic properties of biodiesel as new energy source, diesel andcanola oil have been analyzed by using very popular thermogravimetric analysismethods which are; Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetry(TGA/DTG). The main aim of the study is to observe the combustion and pyrolysisbehaviour of methanol route biodiesel and diesel blends at different blending rates.Additionally, combustion and pyrolysis behaviour of canola oil, the origin of biodieselhave been analysed to observe the transesterification reaction effect on biodiesel.Therefore, biodiesel, diesel, canola oil and blends of diesel and biodiesel at differentpercentages are exposed to isothermal heating under nitrogen and air atmosphere with aconstant heating rate of 5, 10 and 15? C/min by using TGA/DTG and DSC to 600?C.According to combustion thermograms of pure samples, it is observed that combustiontemperatures of the samples taking place are in the order of canola oil>biodiesel>diesel,implying that the transesterification reactions are making the triglyceride moleculesmore ignitable. However, diesel molecules consisting of hydrocarbon chains still havelower ignition temperature than biodiesel. Also, it is found that as the heating rate of thereactions increase, peak temperatures of the reactions shift higher; implying that as theheating rate of the reactions increase reaction lose their sensitivity. According to thecombustion thermograms of mixtures of the diesel-biodiesel mixtures, it is understoodthat B15 has better combustion properties combustion of B15 occurs at lowertemperatures and has the highest exothermic enthalpy.When the pyrolysis mechanisms of the pure samples are analyzed, it is noticed that thestability of the samples are in the order of canola oil>biodiesel>diesel, which means thattransesterification reactions make the samples less stable. As the content of the biodieselin the mixture of diesel-biodiesel increase, the stability of the samples increases.By usingsome of the equations derived in literature, ignition temperatures and heatcapacitances of the samples are calculated. Ignition temperatures of biodiesel, diesel andcanola oil are 141.1, 108.7 and 209.5 ?C, respectively and heat capacitances are in theorder of; diesel>biodiesel>canola.In addition to that several kinetic methods have been applied to determine the pyrolysisand combustion reaction parameters of the reactions. Activation energies of the samplesare in the order of canola oil>biodiesel>diesel and for the different heating rates ofreactions it is noticed that the activation energy is sensitive to the heating rate of thereactions and they are in the order of 5?C/min>10?C/min>15?C/min.
Benzer Tezler
- Türkiye kökenli aspir tohum yağlarının transesterifikasyonu ve dizel yakıt alternatifi olarak değerlendirilmesi
Transesterification of safflower seed oil of Turkish origin and its evaluation as a diesel fuel alternative
ASLI IŞIĞIGÜR
- Gliserin tersiyer eterlerinin sentezi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
Synthesis of glycerol tertiary ethers and investigation of reaction kinetics
NALAN ÖZBAY
Doktora
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURAY OKTAR
PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
- Süperkritik karbondioksit atmosferinde hazırlanan halloysit nanotüp bazlı melamin sünger kompozit materyali: Karakterizasyon çalışmaları ve sorbent olarak suda bulunan petrol türevlerini, yağlı maddeleri ve organik çözgenleri seçici bir şekilde gidermedeki performansının değerlendirilmesi
Halloysite nanotube-based melamine sponge composite material prepared under supercritical carbon dioxide atmosphere: Characterization studies and evaluation of its performance as sorbent for the selective removal of petroleum derivatives, oily substances and organic solvents from water
SÜLEYMAN MERT GÜREŞİR
- Thermal characterization and kinetics of crude oils by TGA and DSC methods
TGA ve DSC metotları yoluyla ham petrollerin termal karakterizasyonu ve kinetiği
SATI ASLI GÜNDOĞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK
- Effect of nanoparticles on the thermal characterization and kinetics of crude oils
Nanopartiküllerin ham petrollerin termal karakterizasyonu ve kinetiği üzerine etkisi
BAHAR PINAR DİKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK