بررسی تجربی تأثیر نانو ذرات تولیدی از زغال باگاس نیشکر (نانو بیوچار) بر خواص ضد سایشی روانکار مورد استفاده در هوزینگ یاتاقان پمپهای سانتریفوژ در صنعت نفت و پتروشیمی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک- واحد دزفول- دانشگاه آزاداسلامی - دزفول - ایران

2 عضو هیات علمی دانشگاه جندی شاپور

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، دزفول، ایران

10.22034/ijme.2024.428830.1884

چکیده

در این پژوهش تأثیر نانو ذرات بیوچار بر خواص ضد سایشی یک روانکار صنعتی بررسی شد. در فاز اول، نانو ذرات از زغال باگاس نیشکر با استفاده از دستگاه آسیای مکانیکی تولید شد. تولید نانو ذرات بیوچار از محصولات پسماند نیشکر، به‌عنوان نانو ذرات زیستی می‌تواند گامی در جهت کاهش مشکلات زیست‌محیطی باشد. نانو ذرات تولیدشده از طریق آزمون‌های EDS و XRD مورد ارزیابی قرار گرفتند. در فاز دوم نانو ذرات بیوچار تولیدی با غلظت 5/0 درصد وزنی با روغن گلدن اسپیدی 20W-50 مورداستفاده در سیستم خنک کاری هوزینگ یاتاقان پمپ‌های صنعت نفت و پتروشیمی ترکیب و خواص ضد سایشی، ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت هدایت(k) هر کدام از مخلوط‌ها تعیین شد. بر اساس آزمون‌های انجام ‌شده و نتایج حاصل، مشخص شد نانو روان‌کار با غلظت 5/0 درصد وزنی دارای عملکرد مطلوبی است، به‌گونه‌ای که میزان کاهش ضریب اصطکاک آن نسبت به روغن پایه در سرعت‌های خطی 15/0، 2/0 و m/s 3/0 به ترتیب 67/26، 3/32 و %87/27 بود. بنابراین در فاز سوم، این مخلوط نانو روان‌کار برای بررسی میدانی نقش نانو ذرات بیوچار در ترکیب با روغن، در هوزینگ یاتاقان پمپ‌ها استفاده شد. نتایج آنالیز عنصری نشان داد عناصر فرسایشی آهن، کروم، آلومینیم، قلع، مس و سرب مربوط به مخلوط نانو روان‌کار زیستی در مقایسه با روغن معمول، کاهش داشته است. با توجه به نقش مثبت آن در آزمون سایش و اصطکاک، کاربرد این نانو ذرات در ترکیب با روغن مورد استفاده در هوزینگ یاتاقان پمپ‌های صنایع پتروشیمی تأثیر مثبتی داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of nanoparticles produced from sugarcane bagasse charcoal (nano biochar) on the anti-wear properties of lubricants used in bearing housing of centrifugal pumps in the petrochemical industry

نویسندگان [English]

  • abbas taghipoor 1
  • Pezhman Nik Andish 2
  • Milad Setareh 3
1 Department of Mechanical Engineering, Dezful Branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran
2 Faculty of Mechanical Engineering, Jundi-shapur University of Technology, Dezful, Iran
3 Mechanical engineering department, Jundi-Shapur University of Technology, Dezful, Iran
چکیده [English]

In this study, the effect of bio nanoparticles (biochar) was investigated on anti-wear properties of an industrial lubricant. In the first phase, nanoparticles were produced sugarcane bagasse charcoal by ball mill method. The production of biochar nanoparticles from sugarcane waste products as biological nanoparticles can be a step towards reducing environmental problems. The produced nanoparticles were evaluated by EDS and XRD tests. In the second phase, biochar nanoparticles produced with a concentration of 0.5% by weight was combined with Golden Speed 20W-50 oil used in the cooling system of bearing housing of oil and petrochemical pumps then were determined anti-wear properties, coefficient of friction and heat transfer coefficient (k) of blends. Based on the results, it was found that nano-lubricant with a concentration of 0.5 wt% has a good performance, In such a way that the reduction of its friction coefficient compared to the base oil at linear speeds of 0.15, 0.2 and 0.3 m/s was 26.67, 32.3 and 27.87%, respectively. Therefore, in the third phase of this nano-lubricant blend, the role of biochar nanoparticles in combination with oil was used to field the pump bearing housing. The results of elemental analysis showed that the erosive elements of iron, chromium, aluminum, tin, copper and lead related to the nano-lubricant blend were reduced compared to conventional oil. Due to its positive role in the wear and friction test, the application of these nanoparticles in combination with the oil used in the bearing housing of petrochemical pumps had a positive effect.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wear Test
  • Bio Nano Particles
  • Roughness Ratio
  • Elemental Analysis Test