Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2010, 58(5), 67-74 | DOI: 10.11118/actaun201058050067

Rozdíly v reologickém profilu motorové nafty a bionafty B30

Jiří Čupera, Pavel Sedlák, Petr Karafiát
Ústav techniky a automobilové dopravy, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Práce je zaměřena na kvantifikaci a hodnocení rozdílů v reologickém chování a teplotní závislosti kinematické viskozity běžné motorové nafty a B30 bionafty. Nafta i bionafta byly považovány (na základě vlastních měření i údajů v literatuře) za newtonowskou kapalinu, tokové křivky tedy nebyly sestavovány. Kinematická viskozita byla sledována v rozmezí teplot 0-80 °C. Měření byla realizována na rotačním digitálním viskozimetru vybaveném adaptérem na měření kapalin s nízkou viskozitou. U obou testovaných kapalin došlo dle očekávání k poklesu viskozity s narůstající teplotou. Průběh poklesu byl výrazně nelineární. Větší rozdíl mezi maximálními a minimálními hodnotami viskozity byl zjištěn v případě nafty, kde se hodnoty pohybovaly v rozmezí 2,2 do 3,4 mm2/s. U bionafty byl tento rozdíl nižší a viskozita klesla z původní hodnoty 3,3 mm2/s na 2,6 mm2/s. Teplotní závislost obou paliv byla modelována pomocí několika vztahů - Arrhéniovy rovnice, polynomu pátého stupně, mocninné a Gaussovy rovnice. Korelační koeficienty mezi experimentálními a vypočtenými daty se pohybovaly v rozmezí 0,93 (Arrhéniova rovnice) až 0,99 (Gaussova rovnice). Obecně platí, že nejlepších výsledků bylo dosaženo použitím Gaussovy rovnice. Jako doplňková informace byla zjišťována teplotně závislá měrná hmotnost obou paliv. V souladu s výsledky uváděnými v literatuře byla tato závislost shledána lineární. Přesný popis teplotně závislého tokového chování paliv (zvláště v případě bionafty) je kriticky důležitý, a to zvláště pro návrh a optimalizaci systému vstřikování. Modely navržené v této práci mohou být využity jako nástroje pro relativně přesné predikce tokového chování nafty a bionafty.

motorová na a, biona a, kinematická viskozita, modelování

Differences in rheological profile of regular diesel and bio-diesel fuel

Biodiesel represents a promising alternative to regular fossil diesel. Fuel viscosity markedly influences injection, spraying and combustion, viscosity is thus critical factor to be evaluated and monitored. This work is focused on quantifying the differences in temperature dependent kinematic viscosity regular diesel fuel and B30 biodiesel fuel. The samples were assumed to be Newtonian fluids. Viscosity was measured on a digital rotary viscometer in a range of 0 to 80 °C. More significant difference between minimum and maximum values was found in case of diesel fuel in comparison with biodiesel fuel. Temperature dependence of both fuels was modeled using several mathematical models - polynomial, power and Gaussian equation. The Gaussian fit offers the best match between experimental and computed data. Description of viscosity behavior of fuels is critically important, e.g. when considering or calculating running efficiency and performance of combustion engines. The models proposed in this work may be used as a tool for precise prediction of rheological behavior of diesel-type fuels.

Keywords: diesel fuel, biodiesel, kinematic viscosity, modeling
Grants and funding:

This paper was prepared with the support of the COST 356 OC191 project "Transport in agriculture and its impact on the environment", financed by the Ministry of Education, Youth, and Sports CR (MSMT) of the Czech Republic and with the support of IGA 2010 TP3/2010 project, financed by the Mendel University in Brno.

Received: August 18, 2010; Published: August 6, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Čupera, J., Sedlák, P., & Karafiát, P. (2010). Differences in rheological profile of regular diesel and bio-diesel fuel. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 58(5), 67-74. doi: 10.11118/actaun201058050067
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. Albertson, W. C., Staley, D. R., Mc Donald, M. M., Pryor, B. K., 2008: Engine oil viscosity diagnostic system and methods, United States Patent 20080223114.
    2. ASTM Standard, 2009: ASTM D6751 - 09a Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Middle Distillate Fuels, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org, 2009.
    3. BAROUTIAN, S., AROUA, M., RAMAN, A. A. A. and SULAIMAN, N. M. N., 2010: Viscosities and Densities of Binary and Ternary Blends of Palm Oil + Palm Biodiesel + Diesel Fuel at Different Temperatures. Journal of Chemical and Engineering data 55 (1), 504-507. DOI: 10.1021/je900299x Go to original source...
    4. DOWSON, D., 2000: Thinning films and tribological interfaces. Published by Elsevier, ISBN-13: 978-0-444-50531-6.
    5. Friso, D. and Bolcato, F., 2004: Rheological properties of some newtonian food liquids. Rivista di Ingegneria Agraria 2, 75-80.
    6. Hlaváč, P., 2008: Temperature and time of storing dependencies of dark beer rheological properties. Journal of Processing and energy in Agriculture 12 (3), 114-117.
    7. Hlaváč, P., 2009: Temperature and time of storing dependencies of some brew rheological properties. Proceedings of Physics 2009, October 2009, Nitra, Slovakia, pp. 1-8. ISBN 978-80-552-0264-8.
    8. CHALUPA, M., 2005: Combined method of driving system dynamic properties analysis. Machinebuilding & Electrotechnics 3, 14-15.
    9. Chalupa, M., Kratochvíl, C., Kotek, V., Heriban, P., 2007: Computer Method of Analysis of Driving System Dynamic Propereties. AT & P Journal Plus 1, 277-279.
    10. ISO 8217: 2005, Petroleum products - Fuels (class F).
    11. JOSHI, H., MOSER, B. R., TOLER, J., SMITH, W. F. and WALKER, T., 2010: Effects of blending alcohols with poultry fat methyl esters on cold flow properties. Renewable Energy 35, 2207-2210. DOI: 10.1016/j.renene.2010.02.029 Go to original source...
    12. KNOTHE, G., KRAHL, J. and VAN GREPEN, J., 2004: The biodiesel handbook. Champaign, IL: AOCS Press. Go to original source...
    13. LI, H., SHEN, B. X. and YU, H., 2006: The Cold Temperature Fluidities of Biodiesel Prepared from Vegetable Oil. Energy sources 13, 1195-1200. Go to original source...
    14. PERDOMO, F. A. and GIL-VILLEGAS, A., 2010: Molecular thermodynamics of biodiesel fuel compounds. Fluid Phase Equilibria 293 (2), 182-189. DOI: 10.1016/j.fluid.2010.03.011 Go to original source...
    15. RAHIMI, H., GHOBADIAN, B., YUSAF, T., NAJAFI, G. and KHATAMIFAR, M., 2009: Diesterol: an environmental-friendly IC engine fuel. Renewable Energy 34, 335-342. DOI: 10.1016/j.renene.2008.04.031 Go to original source...
    16. SEVERA, L. and LOS, J., 2008: On the influence of temperature on dynamic viscosity of dark beer. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 2, 303-307. DOI: 10.11118/actaun200856020303 Go to original source...
    17. SEVERA, L., MÁCHAL, L., KŘIVÁNEK, I., MACHATKOVÁ, M. and MAMICA, O., 2008: Selected rheological parameters of stallion ejaculate. Archiv fur Tierzucht 51 (1), 16-22. Go to original source...
    18. SEVERA, L., NEDOMOVÁ, Š. and BUCHAR, J., 2010a: Influence of storing time and temperature on the viscosity of an egg yolk. Journal of Food engineering, 96 (2), 266-269. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2009.07.020 Go to original source...
    19. SEVERA, L., BUCHAR, J., NEDOMOVÁ, Š. and ŠUSTOVÁ, K., 2010 b: Rheological profile of raw whey. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 1, 167-174. DOI: 10.11118/actaun201058010167 Go to original source...
    20. SMITH, P. C., NGOTHAI, Y., NGUYEN, Q. D. and O'NEIL, B. K, 2010: Improving the low-temperature properties of biodiesel: Methods and consequences. Renewable Energy 35, 1145-1151. DOI: 10.1016/j.renene.2009.12.007 Go to original source...
    21. SPEAROT, J. A, 1989: High-Temperature, High-Sheer (HTHS) Oil Viscosity Measurement and Relationship to Engine Operation, ASTM Publication, Philadelphia, ISBN 0-8031-1280-7. Go to original source...
    22. TASYüREK, M., ACAROGLU, M. and KAHRAMAN, A, 2010: The effects of etorage conditions on viscosity of biodiesel. Energy Sources, Part A 32 (7), 645-656. DOI: 10.1080/15567030802606061 Go to original source...
    23. TORRES-JIMENEZ, E., JERMAN, M., GREGORC, A., LISEC, I., DORADO, M. P. and KEGL, B., 2010: Physical and Chemical Properties of Ethanol-Biodiesel Blends for Diesel Engines. Energy Fuels 24 (3), 2002-2009. DOI: 10.1021/ef901158a Go to original source...
    24. Troyer, D. 2002: Understanding Absolute and Kinematic Viscosity. Practicing Oil Analysis Magazine 1, 15-19.
    25. VÍTĚZ, T. and SEVERA, L., 2010: On the rheological characteristics of sewage sludge. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 2, 287-294. DOI: 10.11118/actaun201058020287 Go to original source...
    26. Wikipedia contributors, 2010: "Biodiesel" Wikipedia, The Free Encylcopedia - English Version (accessed June 28, 2010).

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content