مقدمه د ل اشت ال قجاتمی( تار میتند و بجای ا ق تار اص با شهجها و هم نرق گجم شدن تجه زمرق بهو د آمدهاس. ل میق اند قا حدود ز ادی از ا ق ن جنیها

Transcript

1 ی ب یگ ا شبيسازی فرآيند توليد سوخت بيوديزل حاصل از روغن یا پسماند با استفاد از شبک عصبی حسین *1 باقرپور اطالعات مقال چکید واژگان كلیدي: بر د ل رو ق سماند شوع ( وی م ن )ی مادار قود. دددا ا ددق ق اردد ارا دد مدددل شددوع ( ددوی م ددن )ی )ANN ق لرددد سدد برد د ل اسد تد بتد ان باحتدی قیمرندی از مرد ان قودد واتدن بددسد آورد. شوع ق لرد شد از ند شدوع دن انت دار مدیباشدد تد دارای دی د ورودی دی د جو دی و دی د ندان مدیباشدد. متررجدا ورودی شدوع ( دوی بدقجقرد )وارقنددد ازن نسددو مدد لی العدد بدد رو ددق 1 ن 19 ن 3 ( دمددای واتددن 4565( C و شدد دمزندی (. rpm بدا ماا سد نتدا ی آزمدا دا بر دتج ق قودد نسدو مد لی 1 ن 6 العد بد رو دق دمد ای 65 د سد انتر جاد و م نق دور 600 حاصدد شددد. م ندق بددا ماا سدد نددد ق قدداب انتاددال و م ندق ال دد ر تمددای آم زشدی صدد یدای م د د بق ماددار وار دی و ماددار قیمق زد شدد ق سد شوع ( دوی 0/0042 بددسد آمدد. بدا ق د بد نتدا ی حاصدل مددل شدوع ( دوی رددا اسدد تدد مادددار قوددد واتددن را بدد دد بی و بددا ددج موسددت ی 0/997 قیم د ق ب ن دد د. ب دد ج ا ی ر س د دن ب دد نترج دد م یل دد ز نت دد ا ی ح اص دد از آن ب دد ا نت دد ا ی آزما ای ماا س گجد د. 1 سال یا فسرلی مقدم ا ن جانی یا رج نترج استفاد بررو از س ز ادی ب اطج اف ا آل دگی یا ای شجا و م نرق گجم شدن تج زمرق بو د آمداس. استفاد از س س بر د یا بعاد. بر د ل متر قجد د ذ ج و ایگ م ن ق ل میق اند قا حدود ز ادی از ا ق ن جنیا استج اسرد جز( س تی اس نسوتا اک ت از م اد طور ی و قجد د ذ ج مانند رو قای گرای د جبیای ا و میش د ق لرد حر انی ]1[. از آن ا یت ا ق س دارای و سع ز ت ن د ی ب س ل و )دد ستان و نای اشت ال با * س العتجونری ن سند مسئ لن h.bagherpour@basu.ac.ir ی اس 1. استاد ار گجو معانری بر سرستم دان عد ت اورزی دان ا ب )لی سرنا بنابج ق گجدد. ا ق میق اند بجای ق س س مانند گازو ر ل د س م ق رای د ل اشت ال قجاتمی( تار میتند و بجای ا ق تار اص با اندتی قرررج و س ا بدون قرررج و اصالح م ق ر م رد استفاد رجار ب رجد ]2 و 3[. بر د ل و د دارد ت قجانناستج فرعاسر ن اس. میق اند ند ق را بجای ق لرد م م لقج ق آن روش ا ق فجآ ند بر تج از گجای بازی و اسردی م ن روتسرد تاسرم ا روتسرد سد م و اسرد س لف ر ی استفاد میش د. مناس قج ق ماد اولر بجای ق لرد ا ق س س ت آشپ ان میباشد] 1 4 و 5[. شوعای رو ق یا ( وی ن )ی م ن )ی مدلسازی ساد از سرستمای ( وی وار ی ستند ت تاربجد فجاوانی ح مسا میتلف )ل م دارند. ح ز تاربجد ا ق

2 شورسازی فجآ ند ق لرد س بر د ل حاص از رو ق یا سماند با استفاد از شوع ( وی 144 شوعا آن نان گستجد اس ت از تاربجدای طوابندی گجفت قا تاربجدا ی نظرج ون ابی قیمرق آارسازی و م استفاد از سرستم یا را شام رج میش د. شا د ممقج ق ا ق شوعا ق انای ز اد آنا تنار س ل آنا ی ر ا باشد. ادگرج شوع یا ( وی بط ر تلی رج یی ستند. ت بج الا تامپر قجای رر می ت نرازمند دست را تامال صج ح و م یص اس مانند انسان رابلر ب مدل یا م یص را دارد ]6 و 7[. بدلر ق لرد ر ا ادگرجی ی م ض نراز ندارد بلع بوسرل ق دادی ب ث ارت ادی مجب ط ب ق لرد س بر د آن ماراس صن تی ارمتجای قاثرجگذار بج ق لرد س بر د مثال ل و زم اس ت برنسازی ل فجآ ند قجانن استج فرعاسر ن انجام شد و برنقج ق مادار آنا انتیاز گجدد. بنابجا ق اگج رو از انجام آزما تجدن م اد قود مر ان اصلی ا ق ژو قجانناستج فرعاسر ن دند بت ان قیمرق ارا نم د مفرد شورسازی راب و میل ط رو لی میباشد. را از ادافی فجآ ند با استفاد از شوع ( وی م ن )ی )ANN و م نرق فجام آوردن اب اری مناس بجای تمی ب ق مرمگرجی انجام تارای آزما ای 2 اس. مواد و روشا رو ق سماند م رد استفاد ا ق ق ار از رست ران دان ا قجبر مس قجان قر شد اس. راک م رد استفاد دارای حدود صد وزنی 1/1 اسردای جز آزاد میباشد. الع م رد استفاد متان ل ا جانی با ل ص 99/8 صد و تاقالر ور بازی روتسرد تاسرم با ل ص ق لردی متر الع 99 صد میباشد. بی آنالر بر د ل پتا دتان ا ب)ن ان استاندارد دا لی n پتان ب)ن ان حالل و ست ن GC ریوی م رد استفاد رجار گجف. م رد رو قا ی با م ت ای اسردای جز آزاد با ی 1 صد فجآ ند نرازمند ی مجحل ر ق فر مجحل استج فرعاسر ن( میباشد ت با استفاد از اسرد س لف ر ی انجام میش د. مجحل قجانساستج فرعاسر نن ا ق مجحل از فجا ند دا راتت ری ب حجم 80 لرتج و از نن استر انجام شد. ا ق راتت ر مج ب ی مزن ملیی گجمعق بجری مودل باز ار متان ل حنگج دما و م نرق مپای قرذ و قیلر اس. ا ق مجحل از با میل طتجدن رو ق و متان ل حض ر تاقالر ور بازی روتسرد تاسرم م گجد د. ا ق ق ار )ملراقی م رد بجرسی رجار گجف م ن دما نسو ا تالط م رد ارز ابی رجار گجف. بر د ل و گلرسرج ق ق لرد برنسازی )ملعجد ا ق واحد و قاثرج ارامتجا ی م لی الع ب رو ق و م نرق شد 12 نحو انجام تست اي آزمایشگای ا ق ماال بجای برنسازی ارامتجای قجانن استج فرعاسر ن آزما قاثرجگذار بج ای مجب ط ب ا ق ارامتجا م رد راکای سماند م رد بجرسی رجارگجف. لذا ق ار حا ج اثجا نسو م لی الع ب رو ق از نسو 1 ن 3 قا 1 ن 9 اثج شد مزنی از 200 قا 600 دور را و م نرق دمای از 45 قا C 65 بج صد قود م رد ارز ابی رجار گجف. م ا ق حدود %1 وزنی رو ق ا مر ان تاقالر ور بازی م رد استفاد نظج گجفت شد. آزما ا ب روش فاتت ر و رال طجح تامال ق ادفی با س قعجار انجام شد. م نرق بمنظ ر ق لر نتا ی از روش دانعق ماا س مران رقا و نسی استفاد شد. ا ق آزما نجم اف ار 14 SPSS ا اثج ج ی از ارامتجای نسو م لی دما و دور بج مر ان قود داگان و سیح زمانی میتلف س را( م رد بجرسی رجار گجف بط ر و

3 145 ر بارج بمنظ ر ق ررق صد وزنی متر استجای م د نم نا صد قود قجانن استج فرعاسر ن( از روش تجوماق گجافی گازی استفاد شد. ست ن GC از ن ریوی اس سا یام استاندارد 0/32mm فرلمی 30m( با مدل CP80 0/25 μm ت میتص س استفاد شد. تجوماق گجاا گازی از ن شجت دتان ا انجام شد. و با بر د ل CP3800 و Varian اس. آنالر س با استفاد از و EN با استاندارد دا لی متر پتا 22 طراحی شبک عصبی مصنوعی عی از سادقج ق و جتاربجدقج ق شوع یا ر نادی بجای استفاد مدلسازی شوع ( وی مدل جسپتجون ند perceptron) (Multi layer ا ب ا ت ار میباشد. ا ق سا تار قمام نجون ای ی نجونای ب د و رو د مت آم زش شوع و اصالح وزنا قا رسردن ب م نادار روشای ز ادی بسرار MLP ب قمام ستند ]6[. بمنظ ر و د ی دارد یای ت از م رقج ق ا ق روشا ال ر تم ن انت ار یا (Error back propagation algorithm) اس شوعای ن انت ار از قاب انتاال و ]6 رج یی 8[. مانند سر م رد( استفاد میش د ت آن از بجدارای ورودی و دا بجای قاج ر س زدن ی قاب افتق رابی ورودی و جو ی و دست بندی ورودیا بج اساس روش ق ررق شد ق س طجاح استفاد میش د. شوعای ( وی forward( )Feed ا ل از قاب انتاال رج یی ای نان و قاب انتاال یی جو ی استفاد میش د. جو ی یی ب شوع ا ق امعان را میدد ت جو ی.]9[ 32 تعداد الیا و نرون يا ارج از م دود 1 و 1 داشت باشد شبک اولرق مجحل طجاحی شوع ( وی ق ررق ق داد نجون یا ق داد نان و م نرق یا قاب ا انتاال ر یا نان و جو ی اس. ا ق ق ار ب اطج رد نو دن ز اد مسال از شوعای با س گجد د. ق داد نجون مستا شوع و ق داد نجون جو اول و ی یا ی نجون بجای اول بجابج با ق داد جو شوع اس. نترج ی نر استفاد یا ورودی بجابج با ق داد ار نجون بجای آ ج نظج گجفت شد. 1 سا تار شوع و ن ورودی ا و جو ی آن ن ان داد شد اس. بجای بجرسی ق داد نجون حال مرا ی ن میتلف شوع با ق داد نجون ای برق س قا 22 نان م رد ارز ا یب یا رجار گجف. بجای ق ررق قاب آم زشی مناس شوع قاب انتاال و م نرق مناس ارز ا یب گجد د. ا ق شوع قمامی یا قاب ق ار سج) ادگرجی حا میتلف بجرسی آم زشی trainrp trainscg و trainbr و قاب یا وlogsig انتاال ارز ا یب بجای جو مرا ین ی شوع بجای مجب ا یا نر قمامی م رد ارز ا یب یی حال traimlm انتاال tansig رجار گجف. قاب نظج گجفت شد. بجای یا )MSE و ج میاب فجم ل ای ز ج استفاد شد ]7 و 9[. میتلف از م رار R( ی موست MSE = 1 n (t n i=1 i a i ) 2 (1) R = ( n i=1 (t i a i ) 2 n i=1(t i t m ) 2 a i جو ی ) 1 2 (2) ت آن t i جو ی میل ز شوع و t m مادار مت س جو ی میل ز میباشد. م رارا ی بص رقی اس ت بجای ق رف ال ر تم ت اگج یا قاب ر ناد میش د ن( ت رجار اس ش د از ی سیح آستان تمقج گجدد و ا مر ان قرررجا یا طی دو گام مت الی تمقج از ی سیح آستان باشد ا ب )وار د ج روند تا یا با سج) تند انجام ش د میق ان نرق بجداش تجد ت ب ح الی تلی رسردا م. لذا ا ق دو حال ق مرم ب ق رف ال ر تم آم زش گجفت متل 9[. ا ق و ]6 میش د ژو بجای مدلسازی شوع ( وی م ن )ی از نجماف ار 7.v )MATLAB استفاد شد.

4 صد وزنی متر استج شورسازی فجآ ند ق لرد س بر د ل حاص از رو ق یا سماند با استفاد از شوع ( وی ن مدل شوع ( وی م ن )ی ند نتا ی و ب ث 42 ارزیابی سوخت بیودیزل ترفر ق ررق بمنظ ر استاندارد D6751 ب بجرسی شد. دول 1 نم نای از ماا س با حال نای دول 1 ماا س صر اشت ال گجانجوی سرنماقری نای ابجی شدن نای ر ش رنگ من ردگی اتستج س لفاق گ گجد تلی بر د ل ق لردی و قیاب آن با استاندارد را نما اص آن جدا ت صرا بر د ل ق لرد شد میدد. صرا بر د ل ق لرد شد میاب استاندارد D6751 روش استاندارد آزم ن D92 حدود مجاز 130 مادار اندازگرجی شد 184 واحد C mm 2 /s C C 4/ /5 6/0 1/9 D445 D2500 D97 D1500 D130 حداتثج شمار 3 a1 D 874 حداتثج wt. صد 0/0 0/02 D 5453 حداتثج 52 اثرر نسربت مرولی مبرانول برر رد تبردی واكنش مانگ ن ت از نم دارای 2 مالحظ میش د با اف ا نسو م لی از قاثرج آن بج اف ا صد قود تاست میش د. م نرق بواسی ق ادلی ب دن ای م د حساسر صد ل ص صد قود ) نسو از ب زمان زمانای با قج تمقج از زمانای اولر انجام اس. با اف ا نسو م لی ب 1 ن 3 1 ن 6 بواسی ق ادلی ب دن ا صد قود اف ا می ابد اص ل شاقر(. م رد نسو ای م لی با قج از 1 ن 6 مر ان ل ص بر د ل ق لردی تا می ابد ت )ل اصلی آن را میق ان بد ق ص ر بران تجد. نم نای م رد میال از فاز آلی بر د ل( باررماند از مجحل داسازی فازای آلی و آبی گلرسرج ق و متان ل مازاد( قر شد اس. اف ا متان ل میل ط گلرسرج ق و الع ل ص آنجا ق قاثرج رجار میدد. مادار منجج ب ان الل بر تج بر د ل شد و قا حد م س سی 2 ن قاثرج مر ان نسو م لی الع ب رو ق بج صد وزنی 62 اثر دما بر د تبدی نتا ی حاص از بر د ل ق لردی واكنش ماا س مران رقا ب روش دانعق برانگج ا ق امج اس ت بر تج ق مادار قود دمای 65 C و زمان حساسر را حاص میش د. ا ق حال نر صد ل ص صد قود ) نسو د خلو بیودیزل ب زمان wt. صد 0/ /05 مدت زمان نسبت مولی دما دور مد زمان را(

5 د وزنی مبی اسبر صد وزنی متر استج 147 ر بارج زمانای با قج تمقج از زمانای اولر انجام اس ت ممقج ق دلر آن ن د ی شدن ب نای ق ادل قود اس. با ق ب میال رو مانگ ن ت انتظار میرف با اف ا دمای صد قود اف ا نتا ی حاص از ا ق مجحل 3 آمد اس. 3 ن قاثرج دما بج صد وزنی بر د ل ق لردی 72 اثر شدت اخبالط بر د تبدی واكنش ابد. بواسی ا رق ب دن ج دی العتج ی مران فازای آلی رو ق( و آبی الع ) رآتت ر ا ق دو فاز )مال عد ج نام ل ل میباشد. لذا بدون ا تالط تافی قنا ف م تجک برق دو فاز رخ اد داد. لذا ب بجرسی حال برن آن جدا ت میش د. ا ق آزما ا س دور و 600 و س سیح زمانی با س بار قعجار انجام شد اس. با ماا س نتا ی مران رقا بر تج ق ل ص متر استج دور 600 rpm و زمان ماند را م اد شد. الوت از نظج آماری ا تالا م ناداری مران زمانای 60 و را م اد ن جد د. با اف ا ا تالط ب واسی اف ا سیح م ثج انجام صد قود اف ا می ابد. حاص از ا ق مجحل را نما میدد. نتا ی 4 4 ن قاثرج مر ان ا تالط بج صد وزنی بر د ل ق لردی 3 مدلكرردن آزمرایش را بركمر شبکعصبی بجای ا قت ورودیا و دا ی م دود اص رجار ب رجند با بجگرجی از مران رق ت قاب )Mean و ان جاا م رار prestd شد ت ا ق حال آنا واحد گجد د. بجای آم زش و دادای ورودی ت 81 نم ن اس بندی شد. مجم ) اول رجار دارند دادا ابتدا نجمالر مران رق آنا صفج و ان جاا م رار داد بجای ا)توارسنجی و قاب مدلتجدن شوع ابتدا ب س مجم ) قاسرم داد( بجای آم زش شوع 15 داد نر بجای قس نظج گجفت شد ]6[. بجای ق ررق قاب آم زشی شوع از برق ای ذتج شد با قاب آم زشی trainbr م دود 19 قا 11 نجونای تمقج ق مادار قج ق و بر MSE مادار ج موست ی را قمامی نجونا نسو ب سا ج قاب ای آم زشی داش ب)ن ان قاب آم زشی انتیاز شد. بجای ق ررق نجون مناس 5(. بنابج ق ا ق قاب مرانی با ماا سای ت برق قمامی حا میتلف انجام شد با قرررج ق داد نجونای مرانی مادار ج ن شوع با 16 نجون موست ی rpm 400 rpm 600 rpm مرانی بر قج ق 0/998( و تمقج ق مادار MSE 0/0042( را برق نجونا داش ب)ن ان نجون مناس شوع انتیاز گجد د. ماا س قاب ای انتاال logsig و مد زمان را( مدت زمان)دقیق(

6 شورسازی فجآ ند ق لرد س بر د ل حاص از رو ق یا سماند با استفاد از شوع ( وی 148 logsig ب)ن ان tansig قاب مرانی قاب انتاال ب نسو tansig دارای ج موست ی با قج و MSE شد. تمقجی بجرسی نجونای میتلف با ا نع ج دو MSE م رار ج موست ی و قاج وا ب ی انداز 16 ب دند ولی م دود نجون ب)ن ان نجون انتیابی بجای قاب logsig مادار ج موست ی بر تج و MSE نر دوبار تمقج از قاب tansig شد. نا قاب انتاال logsig ب)ن ان قاب انتاال موانی انتیاز گجد د. 5 ن قرررجا RMSE بجای آم زش و ا)توار سنجی بجابج ق دادن نجون میفی 6 رابی بجازشی برق جو ی دادای آم زشی ا)توار سنجی و قس نسو ب دادا ی ت آزما ا بدس آمداند ن ان داد شد اس. رابی بجازشی مجم ) قس بر قج بجای ن ان دادن ترفر )م مر میباشد. شوع مانط رت از ا رداس میق ان اد)ا تجد ت شوع ب م دارد. بی آم زش د د و )م مر بی 6 ن a( جو ی مجم ) آم زشی b( جو ی مجم ) ا)توارسنجی و c( جو ی مجم ) قس نسو ب مااد ج اندازگرجی شد

7 ی ب ی ب 149 ر بارج 4 نبیج گیري بجرسی اثج ارامتجای آنالر وار انن دادای حاص نسو قاثرجگذار بج قود برانگج آن اس م لی دما و مر ان ا تالط بج صد قود ی سیح ارامتجا بقجقر بجابج 1 ن 6 حاص ت اثجا صد م نادار ب د و مااد ج برن ا ق C 65 و 600 دور بج را شد. حداتثج صد قود ا ق شجا مد زمان را و بجابج با 94 صد بدس مر ان ا تالا بج صد قود بسرار را شوع می اندک میباشد. با زمانای بر ق ق ان گف ت شوع ( وی ب آمد. الوت اثج نتا ی با سا تار از 60 جو 4[ 10] میق اند قیمرق از مر ان قود ی و داشت باشد. نترج میق ان از آن ب)ن ان ی اب ار رقمند انجام آزما ا ردا تجدن مادار برن ارامتجا بج س. وار با تمی ا ق اب ار میق ان برن قج ق حال یا ممعق را ردا تجد بدون ا قت نرا یز ب انجام آزما یا مت دد آزما ای داش. نترج با)ث تا نا و م نرق زمان صجا شد انجام آزما ا اد شد. با ماا س نتا ی جو ی شوع و م نرق داد یا آزما ای ن ان داد شد ت موست ی برق نتا ی جو ی حاص از داد یا قس و آم زشی با داد یا آزما ای و د دارد. و بجای شوع مذت ر قمامی حا مادار R ن د ی ب ی میباشد حالیت مادار MSE نر 0/0042 گجد د. وار م اصلی شوع ( وی بر تج ب اطج سادگی استفاد و م نرق با ی آن ح بسرا یر از مسا ر ردای اس ت ممعق اس روش یا ر ا ی و )ددی مجس م را ب ح آنا نواشند. 5 منابع [1] Zhang, Y. (2002). "Design and Economic assessment of Biodiesel Production from waste Cooking oil", M.A.Sc. Thesis, Department of chemical engineering, University of Ottawa. [2] Morris, R.E., Pollack, A. K., Mansell, G. E., Lindhjem, Y. Jia, and Wilson, G. (2003). "Impact of Biodiesel Fuels on Air Quality and Human Health", National Renewable Energy Laboratory, N.R.E.L. [3] Wang, Y., Ou, S., Liu, P., Xue, F., Tang, S. (2006). "Comparison of two Different Processes to synthesize biodiesel by waste cooking oil". Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 252:1071. [4] Gerpen, J. V., Shanks, B., and Pruszko, R. (2004). "Biodiesel Production Technology". National Renewable Energy Laboratory, N.R.E.L. [5] Meher, L.C., Vidya Sagar, D. and Naik, S.N. (2005). "Optimization of alkalicatalyzed transesterification of Pongamia pinnata oil for production of biodiesel". Bioresource Technology, 97: [6] Ghobadian, B., Rahimi, H., Nikbakht, A.M., Najafi, G., Yusaf, T.F.(2009). "Diesel engine performance and exhaust emission analysis using waste cooking biodiesel fuel with an artificial neural network". Renewable Energy 34, [7] Rajendra, M., Jena, P.C., Raheman, H.(2009). "Prediction of optimized pretreatment process parameters for biodiesel production using ANN and GA". Fuel 88, [8] Canakci, M., Ozsezen, A.N., Arcaklioglu., E., Erdil, A.(2009). "Prediction of performance and exhaust emissions of a diesel engine fueledwith biodiesel produced from waste frying palm oil". Expert Systems with Applications 36, ]9[ ترا م. 1387(. "شوع یا ( وی میل ". انت ارا تران را ان سو. قجان. ا جان. ضنفجی م و ارتا ج. 1383(. "شوع ای ( وی اص ل و تارتجدا(". انت ارا دان ا )لم و صن. قجان. ا جان. ]10[