การทำนายความเร็วเสียงในเอทิลไบโอดีเซลจากกฎควบรวมพลังงานอิสระ: Predicting of Speed of Sound in Ethyl-Biodiesel by Law of Free Energy Additivity

Panit  Choyking; Suriya  Phankosol; Kaokanya  Sudaprasert; Kornkanok Aryusuk; Kanit  Krisnangkura

Authors

Panit Choyking Division of Energy Technology, School of Energy Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, Bangkok 10140, Thailand
Suriya Phankosol Department of Industrial and Technology Management, Faculty of Science and Technology, Bansomdejchaopraya Rajabhat University, Bangkok, 10600, Thailand
Kaokanya Sudaprasert Division of Energy Technology, School of Energy Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, Bangkok 10140, Thailand
Kornkanok Aryusuk Division of Biochemical Technology, School of Bioresources and Technology, King Mongkut’s University of Technology Thonburi (Bangkhuntien), Bangkok 10150, Thailand
Kanit Krisnangkura Division of Biochemical Technology, School of Bioresources and Technology, King Mongkut’s University of Technology Thonburi (Bangkhuntien), Bangkok 10150, Thailand

Keywords:

กฎควบรวมพลังงานอิสระ, ความเร็วเสียง, เอทิลเอสเทอร์กรดไขมัน, เอทิลไบโอดีเซล, Law of free energy additivity, Speed of sound, Fatty acid ethyl ester, Ethyl biodiesel

Abstract

ความเร็วเสียงเป็นสมบัติสำคัญที่ส่งผลต่อระยะเวลาการฉีดเชื้อเพลิงและระยะเวลาการเผาใหม้ในเครื่องยนต์ดีเซล ในงานวิจัยนี้สนใจศึกษาความสัมพันธ์ของความเร็วเสียงในเอทิลเอสเทอร์กรดไขมัน และเอทิลไบโอดีเซล จากความสัมพันธ์พลังงานอิสระตามกฎควบรวมของมาร์ติน เพื่อสร้างสมการสำหรับทำนายความเร็วเสียงในเอทิลเอสเทอร์กรดไขมันและเอทิลไบโอดีเซล ในการศึกษาใช้ข้อมูลจากวรรณกรรมเพื่อสนับสนุนและยืนยันความถูกต้องแม่นยำ สมการที่นำเสนอสำหรับทำนายความเร็วเสียงของในเอทิลเอสเทอร์กรดไขมันและเอทิลไบโอดีเซลสามารถทำนายได้จากจำนวนอะตอมคาร์บอน () จำนวนพันธะคู่ () ของกรดไขมัน และอุณหภูมิ (T) จากการทำนายความเร็วเสียงในเอทิลเอสเทอร์กรดไขมันชนิดอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว และเอทิลไบโอดีเซลมีค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยเท่ากับ 0.56 และ 0.31% ตามลำดับ นอกจากนี้ยังสามารถทำนายความเร็วเสียงของเอทิลไบโอดีเซลได้จาก 2 วิธีคือ 1) จากจำนวนอะตอมคาร์บอนเฉลี่ยน () และจำนวนพันธะคู่เฉลี่ย () 2) จากค่าสะปอนนิฟิเคชัน (SN) และค่าไอโอดีน (IV) ซึ่งทั้งสองวิธีมีความแม่นยำเท่ากัน สำหรับการทำนายความเร็วเสียงนอกช่วงอุณหภูมิ 293.15 ถึง 343.15 K ที่ศึกษาอาจมีความแม่นยำต่ำลง

Speed of sound is great importance for fuel injection timing and combustion timing in the diesel engines. In this study correlation of speed of sound in fatty acid ethyl esters (FAEE) and ethyl-biodiesels are correlated to the Martin’s rule of free energy additivity for predicting speed of sound from their own equations. Data available in literatures are used to validate and support the proposed equations. The speed of sound in FAEE and ethyl-biodiesel can be easily predicted from its carbon number (), number of double bonds () at different temperatures (T). The average absolute deviation (AAD) in predicting of saturated and unsaturated FAEE and ethyl-biodiesel are 0.56 and 0.31%, respectively. In addition, speed of sound in ethyl-biodiesel can be predicted either from average carbon number of atoms () and number of double bonds average () of fatty acids or from the SN and IV with approximately the same accuracy. The speed of sound outside temperature between 293.15 and 343.15 K may be possibly predicted by this model but accuracy may be lower.

References

Boehman, A. L. (2005). Biodiesel production and processing. Fuel Processing Technology, 86(10), 1057-1058. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2004.11.001

Sansa-ard, C., K. A., Lilitchan, S. and Krisnangkura, K. (2011). Free Energy Contribution to Gas Chromatographic Separation of Petroselinate and Oleate Esters. Chromatography Research International, 2011.

Clark, S. J., Wagner, L., Schrock, M. D., & Piennaar, P. G. Methyl and ethyl soybean esters as renewable fuels for diesel engines. Journal of the American Oil Chemists Society, 61(10), 1632-1638. https://doi.org/10.1007/bf02541648

Daridon, J.-L., Coutinho, J. A. P., Ndiaye, E. H. I., & Paredes, M. L. L. (2013). Novel data and a group contribution method for the prediction of the speed of sound and isentropic compressibility of pure fatty acids methyl and ethyl esters. Fuel, 105, 466-470. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.09.083

Freitas, S. V. D., Paredes, M. L. L., Daridon, J.-L., Lima, Á. S., & Coutinho, J. A. P. (2013). Measurement and prediction of the speed of sound of biodiesel fuels. Fuel, 103, 1018-1022. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.09.082

Krisnangkura, K. (1986). A simple method for estimation of cetane index of vegetable oil methyl esters. Journal of the American Oil Chemists Society, 63(4), 552-553. https://doi.org/10.1007/BF02645752

Krisnangkura, K. (1991). Estimation of heat of combustion of triglycerides and fatty acid methyl esters. Journal of the American Oil Chemists Society, 68(1), 56-58. https://doi.org/10.1007/BF02660311

Martin, A. J. P. (1950). Partition Chromatography. Annual Review of Biochemistry, 19(1), 517-542. https://doi.org/10.1146/annurev.bi.19.070150.002505

Patjubana, N., Phankosol, S., Sudapraserta, K., Aryusukc, K., & Krisnangkurac, K. (2016). Correlation of Viscosity and Density of Biodiesel by Law of Free Energy Additivity. Naresuan University Journal: Science and Technology, 25(1), 110-122.

Phankosol, S., Chum-in, T., & Krisnangkura, K. (2016). Estimating the Surface Tension of Vegetable oils by Law of Free Energy Additivity. Naresuan University Journal: Science and Technology, 24(1), 82-90.

Phankosol, S., & Krisnangkura, K. (2015). Estimation Surface Tension of Biodiesel from Saponification Number and Iodine Value. Journal of Energy Research, 12(1), 58-68.

Phankosol, S., Sudaprasert, K., Lilitchan, S., Aryusuk, K., & Krisnangkura, K. (2014a). Estimation of Density of Biodiesel. Energy & Fuels, 28(7), 4633-4641. https://doi.org/10.1021/ef501031z

Phankosol, S., Sudaprasert, K., Lilitchan, S., Aryusuk, K., & Krisnangkura, K. (2014b). Estimation of surface tension of fatty acid methyl ester and biodiesel at different temperatures. Fuel, 126, 162-168. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.02.054

Pratas, M. J., Freitas, S., Oliveira, M. B., Monteiro, S. l. C., Lima, A. l. S., & Coutinho, J. o. A. P. (2011). Densities and Viscosities of Minority Fatty Acid Methyl and Ethyl Esters Present in Biodiesel. Journal of Chemical & Engineering Data, 56(5), 2175-2180. https://doi.org/10.1021/je1012235

Pratas, M. J., Freitas, S., Oliveira, M. B., Monteiro, S. l. C., Lima, A. S., & Coutinho, J. o. A. P. (2010). Densities and Viscosities of Fatty Acid Methyl and Ethyl Esters. Journal of Chemical & Engineering Data, 55(9), 3983-3990. https://doi.org/10.1021/je100042c