Theses metadata

“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.

Export

Creator:	Marstijepović Đurđić, Nada
Title:	Optimizacija sastava izduvne emisije iz brodskih dizel motora upotrebom biodizela druge generacije
Copyright date:	2024
Trajni link:	https://phaidra.ucg.ac.me/detail_object/o:1914?tab=0#mda
Pregled teze:
Download link:
Select license:	Autorstvo-Nekomercijalno-Deliti pod istim uslovima 3.0 Srbija (CC BY-NC-SA 3.0)

Academic metadata

Theses Type:	Doktorska disertacija
Academic Expertise :	Tehnicko-tehnološke nauke
Academic Title:	doktor nauka - saobraćajno inženjerstvo
University:	Univerzitet Crne Gore
Faculty:	Fakultet za pomorstvo
Group:	Studijski program Brodomašinstvo

Other Theses Metadata

Title translated:	Optimization of the composition of exhaust emissions from marine diesel engines using second generation biodiesel
Format:	PDF/A (listova)
Abstract:	Emisija gasova staklene bašte (Greenhouse Gasses GHG) iz pomorskog transporta na globalnom nivou bila je odgovorna za oko 2,89% emisija uzrokovanih ljudskim aktivnostima, prema podacima IMO-a (Međunarodna pomorska organizacija). Njene projekcije ukazuju na to da bi se emisije gasova staklene bašte u ovom sektoru do 2050. godine mogle povećati i za 130% ako se ne preduzmu odgovarajuće mjere, što može ugroziti ciljeve Pariskog sporazuma. Da bi se značajno smanjile emisije GHG iz pomorskog transporta, poželjne su efikasne mjere na globalnom nivou. Evropska unija (EU) je donijela odluku da kroz Zeleni plan (EU Greeen Deal) postane ugljenično neutralno društvo do 2050. godine. Prateći EU, u julu 2023. godine IMO je napravila iskorak na ovom putu obavezujući se na postupnu dekarbonizaciju pomorskog transporta do 2050. godine. Kao jedna od rješenja u procesu dekarbonizacije pomorskog transporta značajno mjesto zauzimaju alternativna goriva sa smanjenim sadržajem ugljenika i ona koja se mogu proizvesti iz obnovljivih izvora. Takva goriva koja se mogu primijeniti u postojećim brodskim dizel motorima kao „drop-in" goriva jesu biogoriva , sirova biljna ulja i biodizel. U okviru disertacije je istražena mogućnost primjene biodizela druge generacije proizvedenog od otpadnih sirovina koje su na raspolaganju u Crnoj Gori, otpadnog jestivog palminog i suncokretovog ulja, kao i sirovog ulja komine masline Žutice (autohtona vrsta u Crnoj Gori), za pogon brodskih dizel motora. Sirovine su podvrgnute postupku transesterifikacije u laboratorijskim uslovima kako bi se proizveo biodizel, nakon čega se umiješao sa čistim niskosumpornim dizel gorivom u tri različite zapremine: 7%, 20% i 25% v/v, te na taj način za potrebe istraživanja proizvelo 10 vrsta različitih goriva/smješa. Smješe su ispitane sa stanovišta energetskih parametara i emisije gasovitih zagađivača oksida azota [NOx], sumpor-dioksida (SO2) i ugljen-monoksida (CO). Za potrebe ispitivanja goriva korišćen je dvotaktni sporohodni brodski dizel motor, Burmeister model ALPHA 494 R. Radio je 8.600 sati nakon posljednjeg remonta, i nije bilo nikakvih prilagođavanja za ovaj eksperiment. Takođe, motor nije posjedovao tehnologije za smanjenje emisije gasovitih zagađivača, te je iz tog razloga bio pogodan za ovu vrstu istraživanja. Ispitivanja su sprovedena kada je brod bio na vezu u luci tokom istog dana - kako bi se obezbijedili isti uslovi na svim režimima rada motora. Mjerenje emisije gasovitih zagađivača izvršeno je za svaki uzorak smješe na režimima od 150, 180 i 210 °/min radilice motora (vožnja naprijed sa pola snage). Testo 350 MARITIME analizator emisije izduvnih gasova korišćen je u eksperimentu za mjerenje koncentracije gasovitih zagađivača. Analizator je postavljen na galeriji od oko dva metra iznad motora, dok je sonda postavljena u otvore kolektora izduvnih gasova. Donji dio kolektora izduvnih gasova do tačke ubacivanja sonde nije hlađen. Između svakog režima rada motora sprovedeno je mjerenje nakon što su parametri motora, kao što su temperatura rashladne tečnosti i temperatura ulja, bili stabilizovani. Mjerenje obrtnog momenta i snage pogonskog vratila vršeno je postavljanjem dva para mjerača napona (tip KSI21-6/350), povezanih u mostu Wheatstone, na osovinu propelera. Potrošnja goriva mjerena je za svaku brzinu i vrstu goriva, nakon čega su izračunati termički stepen iskorišćenja (BTE) i specifična potrošnja goriva (BSFC). Svrha izvršenih mjerenja bila je da se utvrde mogućnosti upotrebe obnovljivih i ugljenično neutralnih goriva za pogon brodskih dizel motora sa stanovišta mogućnosti smanjenja gasovitin zagađivača kao što su NOx, SO2 i CO. Ispitivanjem je utvrđeno da se umješavanjem biodizela druge generacije sa niskosumpornim dizel gorivom može smanjiti emisija NOx. Mogući razlozi smanjenja NOx su viši cetanski brojevi i niži sadržaj aromatskih jedinjenja mješavina biodizela u poređenju sa dizel gorivom. Takođe, mješavine koje sadrže biodizel napravljen od sirovog ulja komine masline ulja žutice pokazuju nešto manju emisiju NOx nego mješavine od otpadnog jestivog suncokretovog i palminog ulja, što bi moglo biti posljedica njihovog nižeg sadržaja poliaromatičnih i ukupnih aromatičnih jedinjenja. Emisija SO2 zavisi od sadržaja sumpora u gorivu. S obzirom na to da biodizel ne sadrži ova jedinjenja, povećanjem udjela biodizela u smješi utiče se na smanjenje emisije SO2, a za očekivanje je i smanjenje i emisije sulfatnih čestica. Emisija CO pri korišćenju smješa sa biodizelom bila je niža u poređenju sa dizel gorivom na niskim i srednjim brzinama motora. Kada se koriste smješe sa biodizelom, zahvaljujući dodatnom kiseoniku koji sadrži biodizel, Iokalni odnos vazduh/gorivo tokom sagorijevanja postaje viši, tj. smješa postaje siromašnija, što rezultira smanjenjem emisije CO. Pri poređenju vrsta sirovina za proizvodnju biodizela, smješe koje sadrže biodizel napravljen od otpadnog palminog ulja pokazale su nešto veću emisiju CO u odnosu na druge dvije vrste, bez obzira na brzinu motora. Ovo može biti zbog njegovog većeg sadržaja ugljenika. Ovim je potvrđeno da se biodizel druge generacije proizveden iz otpadnih jestivih ulja i sirovog ulja komine masline žutice može umiješati do 25 % v/v u dizel gorivo i na taj način smanjiti emisiju gasovitih zagađivača prilikom sagorijevanja u brodskim dizel motorima.
Abstract:	The emission of greenhouse gasses (GHG) from maritime transport on a global scale has been responsible for about 2.9% of emissions caused by human activities, according to data from the International Maritime Organization (IMO). Their projections indicate that greenhouse gas emissions in this sector could increase by up to 130% by 2050 if appropriate measures are not taken, potentially undermining the goals of the Paris Agreement. In order to significantly reduce GHG from maritime transport, effective measures on a global scale are desirable. The European Union has decided to become a carbon-neutral society by 2050 through the EU Green Deal. FoIlowing EU Green Deal, in July 2023, the International Maritime Organization (IMO) took a step in this direction by committing to gradual decarbonization of maritime transport by 2050. As part of the decarbonization process, alternative fuels with reduced carbon content and that can be produced from renewable sources play a significant role. One such fuel that can be applied in existing marine diesel engines as a "drop-in" fuel are biofuels, biodiesel and raw vegetable oils. The dissertation explored the possibility of using second-generation biodiesel produced from raw materials available in Montenegro, such as waste edible palm and sunflower oil, as well as waste raw olive pomace oil from olive Žutica (autochthonous in Montenegro), for powering marine diesel engines. The raw materials underwent transesterification process in laboratory conditions to produce second-generation biodiesel, which was then blended with pure diesel fuel in three different volumes: 7%, 20%, and 25% v/v, resulting in the production of 10 different types of fuels/blends for research purposes. The blends were tested in terms of energy parameters and the emission of gassous pollutants, nitrogen oxides [NOx), sulfur dioxide [SO2), and carbon monoxide [CO). For the purpose of fuel testing, a two-stroke slow-speed marine diesel engine, Burmeister model ALPHA 494 R, was used. The engine had been running for 8,600 hours since its last overhaul, and no adjustments were made to the engine for this experiment. Additionally, the engine did not possess technologies for reducing emissions of gaseous pollutants, making it suitable for this type of research. The emissions testing was conducted while the ship was moored during the same day to ensure identical atmospheric conditions. The emission of gaseous pollutants was measured for each fuel sample at engine speeds of 150, 180, and 210 revolutions per minute [rpm) [half-load operation). The Testo exhaust gas analyzer model 350 MARITIME was used in the experiment to measure the concentration of gaseous pollutants. The analyzer was positioned on a platform about two meters above the engine, while the probe itself was placed in the exhaust gas collector inlet. The lower part of the exhaust gas collector up to the probe insertion point was not cooled. Measurements were taken after the engine parameters, such as coolant temperature and oil temperature, had stabilized between each engine operating condition. The torque and power output were measured by installing two pairs of voltage meters [type KSI21-6/350), connected in a Wheatstone bridge, on the propeller shaft. Fuel consumption was measured for each speed and fuel type, while the thermal efficiency [BTE) and specific fuel consumption [BSFC) were calculated. The purpose of the measurements was to determine the feasibility of using renewable and carbon-neutral fuels to power marine diesel engines in terms of reducing gaseous pollutants such as NOx, SO2, and CO. The testing revealed that blending second-generation biodiesel with diesel fuel can reduce NOx emissions. Possible reasons for the reduction in NOx include higher cetane numbers and lower aromatic compound content in biodiesel blends compared to diesel fuel. AdditionaIiy; blends containing biodiesel made from Žutica raw olive pomace oil showed slightly lower NOx emissions than blends from waste edible sunflower and palm oil, which could be attributed to their lower content of polyaromatic and total aromatic compounds. SO2 emissions depend on the sulfur content in the fuel. Since biodiesel does not contain these compounds, increasing the proportion of biodiesel in the blend reduces SO2 emissions, and a decrease in sulfate particle emissions can also be expected. CO emissions when using blends with biodiesel were Iower compared to diesel fuel at low and medium engine speeds. When biodiesel blends are used, thanlcs to the additional oxygen contained in biodiesel, the local air/fuel ratio during combustion becomes higher, i.e., the blend becomes leaner, resulting in reduced CO emissions. Comparing the types of raw materials for biodiesel production, blends containing biodiesel made from waste palm oil showed slightly higher CO emissions than the other two types, regardless of engine speed. This may be due to its higher carbon content. This confirms that second-generation biodiesel produced from waste edible oils and raw olive pomace oil from Žutica olive can be blended up to 25% v/v with diesel fuel, thereby reducing the emission of gaseous pollutants during combustion in marine diesel engines.
Authors Key words:	otpadno jestivo suncokretovo ulje, otpadno jestivo palmino ulje, ulje komine masline žutice, transesterifikacija, biodizel druge generacije, smješa biodizela i dizel goriva, brodski dvotaktni sporohodni dizel motor, energetski parametri, emisija gasovitih zagađivača
Authors Key words:	waste edible sunflower oil, waste edible palm oil, olive pomace oil from Žutica olive, transesterification, second-generation biodiesel, blend of second- generation biodiesel and diesel fuel, marine two-stroke slow-speed diesel engine, energy parameters, emission of gaseous pollutants
Language:	Serbian

Abstract:

Emisija gasova staklene bašte (Greenhouse Gasses GHG) iz pomorskog transporta na globalnom nivou bila je odgovorna za oko 2,89% emisija uzrokovanih ljudskim aktivnostima, prema podacima IMO-a (Međunarodna pomorska organizacija). Njene projekcije ukazuju na to da bi se emisije gasova staklene bašte u ovom sektoru do 2050. godine mogle povećati i za 130% ako se ne preduzmu odgovarajuće mjere, što može ugroziti ciljeve Pariskog sporazuma. Da bi se značajno smanjile emisije GHG iz pomorskog transporta, poželjne su efikasne mjere na globalnom nivou. Evropska unija (EU) je donijela odluku da kroz Zeleni plan (EU Greeen Deal) postane ugljenično neutralno društvo do 2050. godine. Prateći EU, u julu 2023. godine IMO je napravila iskorak na ovom putu obavezujući se na postupnu dekarbonizaciju pomorskog transporta do 2050. godine. Kao jedna od rješenja u procesu dekarbonizacije pomorskog transporta značajno mjesto zauzimaju alternativna goriva sa smanjenim sadržajem ugljenika i ona koja se mogu proizvesti iz obnovljivih izvora. Takva goriva koja se mogu primijeniti u postojećim brodskim dizel motorima kao „drop-in" goriva jesu biogoriva , sirova biljna ulja i biodizel. U okviru disertacije je istražena mogućnost primjene biodizela druge generacije proizvedenog od otpadnih sirovina koje su na raspolaganju u Crnoj Gori, otpadnog jestivog palminog i suncokretovog ulja, kao i sirovog ulja komine masline Žutice (autohtona vrsta u Crnoj Gori), za pogon brodskih dizel motora. Sirovine su podvrgnute postupku transesterifikacije u laboratorijskim uslovima kako bi se proizveo biodizel, nakon čega se umiješao sa čistim niskosumpornim dizel gorivom u tri različite zapremine: 7%, 20% i 25% v/v, te na taj način za potrebe istraživanja proizvelo 10 vrsta različitih goriva/smješa. Smješe su ispitane sa stanovišta energetskih parametara i emisije gasovitih zagađivača oksida azota [NOx], sumpor-dioksida (SO2) i ugljen-monoksida (CO). Za potrebe ispitivanja goriva korišćen je dvotaktni sporohodni brodski dizel motor, Burmeister model ALPHA 494 R. Radio je 8.600 sati nakon posljednjeg remonta, i nije bilo nikakvih prilagođavanja za ovaj eksperiment. Takođe, motor nije posjedovao tehnologije za smanjenje emisije gasovitih zagađivača, te je iz tog razloga bio pogodan za ovu vrstu istraživanja. Ispitivanja su sprovedena kada je brod bio na vezu u luci tokom istog dana - kako bi se obezbijedili isti uslovi na svim režimima rada motora. Mjerenje emisije gasovitih zagađivača izvršeno je za svaki uzorak smješe na režimima od 150, 180 i 210 °/min radilice motora (vožnja naprijed sa pola snage). Testo 350 MARITIME analizator emisije izduvnih gasova korišćen je u eksperimentu za mjerenje koncentracije gasovitih zagađivača. Analizator je postavljen na galeriji od oko dva metra iznad motora, dok je sonda postavljena u otvore kolektora izduvnih gasova. Donji dio kolektora izduvnih gasova do tačke ubacivanja sonde nije hlađen. Između svakog režima rada motora sprovedeno je mjerenje nakon što su parametri motora, kao što su temperatura rashladne tečnosti i temperatura ulja, bili stabilizovani. Mjerenje obrtnog momenta i snage pogonskog vratila vršeno je postavljanjem dva para mjerača napona (tip KSI21-6/350), povezanih u mostu Wheatstone, na osovinu propelera. Potrošnja goriva mjerena je za svaku brzinu i vrstu goriva, nakon čega su izračunati termički stepen iskorišćenja (BTE) i specifična potrošnja goriva (BSFC). Svrha izvršenih mjerenja bila je da se utvrde mogućnosti upotrebe obnovljivih i ugljenično neutralnih goriva za pogon brodskih dizel motora sa stanovišta mogućnosti smanjenja gasovitin zagađivača kao što su NOx, SO2 i CO. Ispitivanjem je utvrđeno da se umješavanjem biodizela druge generacije sa niskosumpornim dizel gorivom može smanjiti emisija NOx. Mogući razlozi smanjenja NOx su viši cetanski brojevi i niži sadržaj aromatskih jedinjenja mješavina biodizela u poređenju sa dizel gorivom. Takođe, mješavine koje sadrže biodizel napravljen od sirovog ulja komine masline ulja žutice pokazuju nešto manju emisiju NOx nego mješavine od otpadnog jestivog suncokretovog i palminog ulja, što bi moglo biti posljedica njihovog nižeg sadržaja poliaromatičnih i ukupnih aromatičnih jedinjenja. Emisija SO2 zavisi od sadržaja sumpora u gorivu. S obzirom na to da biodizel ne sadrži ova jedinjenja, povećanjem udjela biodizela u smješi utiče se na smanjenje emisije SO2, a za očekivanje je i smanjenje i emisije sulfatnih čestica. Emisija CO pri korišćenju smješa sa biodizelom bila je niža u poređenju sa dizel gorivom na niskim i srednjim brzinama motora. Kada se koriste smješe sa biodizelom, zahvaljujući dodatnom kiseoniku koji sadrži biodizel, Iokalni odnos vazduh/gorivo tokom sagorijevanja postaje viši, tj. smješa postaje siromašnija, što rezultira smanjenjem emisije CO. Pri poređenju vrsta sirovina za proizvodnju biodizela, smješe koje sadrže biodizel napravljen od otpadnog palminog ulja pokazale su nešto veću emisiju CO u odnosu na druge dvije vrste, bez obzira na brzinu motora. Ovo može biti zbog njegovog većeg sadržaja ugljenika. Ovim je potvrđeno da se biodizel druge generacije proizveden iz otpadnih jestivih ulja i sirovog ulja komine masline žutice može umiješati do 25 % v/v u dizel gorivo i na taj način smanjiti emisiju gasovitih zagađivača prilikom sagorijevanja u brodskim dizel motorima.