Engineering Mechanics Commons^™

การใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกในเครื่องยนต์ Ci ชนิด Direct Injection, ยุทธนา ชาญณรงค์ชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้จัดทำขึ้นเพื่อศึกษาผลของการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกที่มีต่อสมรรถนะ ปรากฏการณ์การเผาไหม้รวมถึงค่าควันดำของเครื่องยนต์ ซึ่งในงานวิจัยนี้จะทดสอบกับเครื่องยนต์ Kubota รุ่น RT 140 DI โดยสามารถแบ่งการทดสอบออกได้เป็น 3 ส่วน โดยส่วนที่หนึ่งเป็นการทดสอบเพื่อดูค่าสมรรถนะที่สภาวะคงตัว ความเร็วรอบคงที่ ตั้งแต่ 1000 - 2400 รอบ/นาที ทั้งที่สภาวะภาระสูงสุดและภาระบางส่วนของเครื่องยนต์ พบว่า ที่ภาระสูงสุดของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถสร้างค่าแรงบิดเบรกและกำลังเบรกได้น้อยกว่าเชื้อเพลิงดีเซลเนื่องจากมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่าซึ่งเป็นผลมาจากความหนาแน่นของเชื้อเพลิงที่น้อยกว่า แม้จะมีค่าความร้อนของเชื้อเพลิงที่สูงกว่าจึงมีค่าอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรกและค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่า และที่สภาวะภาระบางส่วนของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกจะมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรก ค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสอดคล้องกับผลที่ภาระสูงสุด ส่วนที่สองเป็นการทดสอบค่าสมรรถนะของเครื่องยนต์และค่าควันดำที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า เครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกมีค่าสมรรถนะที่ดีกว่า ส่วนควันดำมีค่าเคียงกับเชื้อเพลิงดีเซล ส่วนที่สามเป็นผลการวิเคราะห์การเผาไหม้ของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติก ในการทดสอบจะทำการวัดความดันในห้องเผาไหม้ ความดันเชื้อเพลิงที่ทางเข้าหัวฉีดและองศาเพลาข้อเหวี่ยง โดยบันทึกข้อมูลทุก ๆ 2 องศาเพลาข้อเหวี่ยง จำนวน 200 วัฏจักรต่อจุดทดสอบ ที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า จุดเริ่มต้นการฉีดเชื้อเพลิงจะเข้าใกล้ศูนย์ตายบนเมื่อความเร็วรอบมากขึ้น ความดันในห้องเผาไหม้สูงสุดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น ส่วนอัตราการปลดปล่อยความร้อนสูงสุดและการปล่อยความร้อนสุทธิมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น โดยมีค่าสัดส่วนมวลเชื้อเพลิงที่เผาไหม้อยู่ในช่วง 0.732 - 0.866 ซึ่งไม่ต่างจากเชื้อเพลิงดีเซล จากผลการทดสอบสามารถสรุปได้ว่าเชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถนำไปให้ในเครื่องยนต์ CI ชนิด Direct Injection ได้โดยไม่ต้องมีการปรับแต่งเครื่องยนต์ โดยมีค่าประสิทธิภาพต่าง ๆ ที่ดีกว่าและค่าควันดำใกล้เคียงกับการใช้เชื้อเพลิงดีเซล

การศึกษากลไกการดักจับอนุภาคภายในหลุมจุลภาครูปทรงสามเหลี่ยม, ภาคภูมิ ยิ่งประทานพร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาแบ่งออกเป็นสองวัตถุประสงค์หลัก อย่างแรกเป็นการศึกษากลไกการดักจับอนุภาคโดยอาศัยหลักการหมุนวนที่เกิดขึ้นภายในหลุมสามเหลี่ยมคือ สามเหลี่ยมมุมเท่า สามเหลี่ยมมุมแหลม และสามเหลี่ยมมุมป้าน ผลจากการจำลองการไหลพบว่าของไหลที่บริเวณหลุมรูปทรงสามเหลี่ยมจะเกิดการไหลแบบหมุนวนสำคัญ 2 รูปแบบคือ การหมุนวนภายในหลุมโดยแกนการหมุนตั้งฉากกับทิศทางการไหล และการหมุนวนที่ขอบด้านหน้าหลุมโดยมีแกนการหมุนในทิศทางเดียวกับการไหล โดยการหมุนแบบแรกเป็นการดักจับอนุภาคลงสู่หลุม ทั้งนี้การหมุนวนภายในหลุมและการหมุนวนที่ขอบด้านหน้าหลุมจะเกิดการปฏิสัมพันธ์ของการหมุนวนจนทำให้เกิดการหมุนวนอีกกลุ่มหนึ่งภายในหลุมเรียกว่าการหมุนวนทุติยภูมิ การหมุนวนนี้อาจช่วยประคองอนุภาคที่ถูกดักจับให้อยู่กลางหลุมแต่หากมีขนาดการหมุนวนที่มากเกินไปอาจส่งผลให้อนุภาคหลุดออกจากหลุมได้ โดยสามเหลี่ยมมุมป้านจะมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิสูงที่สุด ดังนั้นหากมีอนุภาคถูกดักจับภายในหลุมมีความเป็นไปได้สูงที่อนุภาคจะถูกแรงหมุนวนดันออกจากหลุมสำหรับกรณีสามเหลี่ยมมุมป้านรองลงมาถือสามเหลี่ยมมุมเท่าและสามเหลี่ยมมุมแหลมตามลำดับ วัตถุประสงค์ที่สองคือการนำเสนอรูปแบบการดักจับอนุภาคโดยอาศัยการทดลองประกอบ รูปแบบการดักจับใหม่นี้เริ่มจากการดักจับอนุภาคให้เต็มหลุมที่อัตราการไหลต่ำก่อนจากนั้นเพิ่มอัตราการไหลเพื่อเพิ่มขนาดของการไหลหมุนวนทุติยภูมิส่งผลให้อนุภาคออกจากหลุมมากขึ้น โดยอุปกรณ์การไหลประกอบไปด้วยช่องการไหลที่พื้นมีการเรียงตัวของหลุมจุลภาครูปทรงสามเหลี่ยม สำหรับการทดลองเริ่มจากการนำอนุภาคพลาสติกผสมเข้ากับสารละลาย PBS และฉีดเข้าสู่อุปกรณ์การไหลที่อัตราการไหลประมาณ 10 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงเพื่อดักจับอนุภาคให้เต็มหลุมจากนั้นปรับอัตราการไหลสูงเพื่อดันอนุภาคออกจากหลุมจนกระทั่งเหลือเพียงอนุภาคเดี่ยว โดยที่อัตราการไหล 500 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงเป็นเวลา 2 นาที พบว่าสามเหลี่ยมมุมเท่า สามเหลี่ยมมุมแหลม และสามเหลี่ยมมุมป้านสามารถดักจับอนุภาคเดี่ยวได้ 83.6% 31.5% และ 16.7% ตามลำดับ ซึ่งสามเหลี่ยมมุมแหลมจะกักเก็บอนุภาคไว้ภายในหลุมได้มากเนื่องจากมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิในหลุมที่ต่ำแต่สามเหลี่ยมมุมป้านมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิสูงสุดส่งผลให้อนุภาคส่วนใหญ่ถูกดันออกจากหลุมจนหมด

การประเมินความล้าของฟันที่ผ่านการบูรณะโดยใช้วิธีระนาบวิกฤตและเกณฑ์ของ Findley โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, วิรเดช ธารณเจษฎา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ประยุกต์ความรู้ด้านความล้าโดยวิธีการวิเคราะห์ระนาบวิกฤต (critical plane analysis) ตามแบบจำลองของฟินเลย์ (Findley's model) เพื่อหาอายุการใช้งานในรูปจำนวนรอบและรูปการแตกหักของฟันที่ได้รับการบูรณะ การศึกษานี้สร้างแบบจำลองฟันที่ผ่านการครอบฟันที่ทำจากเซรามิก 2 ชนิด คือลิเทียมไดซิลิเกตและเซอร์โคเนีย ด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) และการปรับแต่งรูปร่างด้วยโปรแกรมช่วยออกแบบ (computer-aided design program) ก่อนนำแบบจำลองมาวิเคราะห์การกระจายความเค้นด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แล้วนำความเค้นดังกล่าวมาวิเคราะห์ความล้าในรูปพารามิเตอร์ฟินเลย์ การศึกษานี้ใช้โปรแกรม COMSOL และ MATLAB วิเคราะห์หาระนาบรอยแตกหักและจำนวนรอบภาระที่เนื้อฟันและวัสดุครอบฟันสามารถรับได้ แรงบดเคี้ยวที่สนใจคือแรงจากการบดเคี้ยวปกติหรือการกัดฟันที่ไม่ปกติ เช่นแรงจากการกัดฟันในผู้ที่มีภาวะนอนกัดฟัน ผลการศึกษาพบว่าความเค้นที่เกิดขึ้นในกรณีฟันครอบด้วยลิเทียมไดซิลิเกตมีค่าน้อยกว่าฟันที่ครอบด้วยเซอร์โคเนีย เนื่องจากลิเทียมไดซิเกตมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าเซอร์โคเนีย ทำให้ได้รับผลของแรงพลศาสตร์น้อยกว่า เมื่อพิจารณาพฤติกรรมการล้าพบว่าลักษณะการแตกหักที่ระนาบวิกฤตในเนื้อฟันหรือครอบฟันมีลักษณะคล้ายกับการแตกหักที่พบได้จากการทดลองหรือจากรายงานทางคลินิกที่มีเงื่อนไขขอบเขตใกล้เคียงกัน ฟันที่ครอบด้วยวัสดุทั้งสองชนิดสามารถทนต่อแรงบดเคี้ยวปกติได้มากกว่า 106 รอบ สำหรับกรณีการกัดฟันที่ไม่ปกติ พบว่าครอบฟันที่เป็นลิเทียมไดซิลิเกตเกิดการรอยแตกที่ครอบฟันก่อน ในขณะที่ครอบฟันที่เป็นเซอร์โคเนียเกิดรอยแตกที่บริเวณเนื้อฟันก่อน การพิจารณาความเสียหายโดยพิจารณาเกณฑ์ความเค้น von Mises และพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์ให้ผลการทำนายความเสียหายที่แตกต่างกัน เนื่องจากการพิจารณาความเค้น von Mises พิจารณาขนาดความเค้นที่จะทำให้เกิดการเสียหายเป็นหลัก ในขณะที่การพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์พิจารณาความเค้นในรูปที่ทำให้เกิดรอยแตกเป็นหลัก

Computational Dynamics And Virtual Dragline Simulation For Extended Rope Service Life, Muhammad Wardeh

Doctoral Dissertations

"The dragline machinery is one of the largest equipment for stripping overburden materials in surface mining operations. Its effectiveness requires rigorous kinematic and dynamic analyses. Current dragline research studies are limited in computational dynamic modeling because they eliminate important structural components from the front-end assembly. Thus, the derived kinematic, dynamic and stress intensity models fail to capture the true response of the dragline under full operating cycle conditions. This research study advances a new and robust computational dynamic model of the dragline front-end assembly using Kane's method. The model is a 3-DOF dynamic model that describes the spatial kinematics and …

Characterization And Modeling Of Asphalt Concrete For Dynamic Properties And Performances, A S M A. Rahman

Civil Engineering ETDs

The recently developed mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG, also known as Pavement M-E design method) uses the nationally calibrated, binder viscosity-based dynamic modulus predictive model for the design and analysis of asphalt pavements. In this study, this model is assessed for its appropriateness for asphalt-aggregate mixtures typically used in New Mexico. In essence, this study investigates the predictability issue of complex modulus of New Mexico mixes. A total of 54 Superpave mixes with different aggregate gradations, air voids, and binder grades were collected from the mixing plants and from the pavement construction sites. The loose asphalt mixtures were then compacted, …

Characterization Of Structural Dynamics Of The Human Head Using Magnetic Resonance Elastography, Andrew Arun Badachhape

McKelvey School of Engineering Theses & Dissertations

In traumatic brain injury (TBI), the skull-brain interface, composed of three meningeal layers: the dura mater, arachnoid mater, and pia mater, along with cerebrospinal fluid (CSF) between the layers, plays a vital role in transmitting motion from the skull to brain tissue. Magnetic resonance elastography (MRE) is a noninvasive imaging modality capable of providing in vivo estimates of tissue motion and material properties. The objective of this work is to augment human and phantom MRE studies to better characterize the mechanical contributions of the skull-brain interface to improve the parameterization and validation of computational models of TBI. Three specific aims …

Wireless Power Transfer Roadway Integration, Trevor Gardner

All Graduate Theses and Dissertations, Spring 1920 to Summer 2023

Electric vehicles represent a major accomplishment in the energy and transportation industry. Unfortunately, they are restricted to a small travel range because of limited battery life. Successful integration of wireless power transfer (WPT) systems into the infrastructure would remove the range restrictions of EVs. To successfully integrate this technology, several requirements must be met. First, the embedment process cannot interfere with the electrical performance of the inductive power transfer (IPT) system. Second, the presence of the IPT system in the pavement structure cannot negatively affect the roadway’s lifespan.

Several systems were directly embedded in roadway materials. The electrical properties of …

Me-Em Enewsbrief, July-December 2017, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics eNewsBrief

No abstract provided.

A Comparison Study Of Composite Laminated Plates With Holes Under Tension, Joun S. Kim

Master's Theses

A Comparison Study of Composite Laminated Plates with Holes under Tension

A study was conducted to quantify the accuracy of numerical approximations to deem sufficiency in validating structural composite design, thus minimizing, or even eliminating the need for experimental test. Error values for stress and strain were compared between Finite Element Analysis (FEA) and analytical (Classical Laminated Plate Theory), and FEA and experimental tensile test for two composite plate designs under tension: a cross-ply composite plate design of [(0/90)4]s, and a quasi-isotropic layup design of [02/+45/-45/902]s, each with a single, centered hole of 1/8” diameter, and 1/4" diameter (four sets …

The Role Of Soil Stiffness In Reverse Fault Rupture Propagation, Moises I. Buelna

Master's Theses

A nonlinear Mohr-Coulomb constitutive model with a strain dependent yield surface and non-associated flow was employed to study the plastic soil properties which affect the rate of surface fault rupture propagation in reverse events. These numerical simulations show a trend for soils with higher stiffness to have a higher rate of rupture propagation. Additionally the study shows the effects of strain softening and hardening on the rate of rupture propagation. Soils which strain harden exhibiting ductile behavior typically require more basal offset to rupture to the surface than soils which strain soften exhibiting brittle behavior. These results agree with our …

Effect Of Ultrasonic Treatment On The Microstructure And Mechanical Properties Of Al6061 And Composite, Ana S. Exime

FIU Electronic Theses and Dissertations

In this study, the effect of ultrasonic treatment (UST) parameters such as amplitude, sonication time, and melt temperature on microstructure and microhardness of Al 6061 alloy is evaluated. The effect of UST on the dispersion of tungsten disulfide (WS₂) and carbon nanotubes (CNT) as reinforcement particles in Al 6061 during casting is also studied. The cast Al 6061 with UST demonstrated 32% grain size reduction and 8% increase in the microhardness for optimum processing conditions. The cavitation process induced by UST is responsible for the refinement in microstructure and increase of hardness by enhancing the degassing and nucleation …

Incorporating Student Reflection Into Engineering Courses, Nancy Barr

TechTalks

Critical reflection as students move through their disciplinary curriculum is one way to cultivate capacity for critical thinking. By embedding opportunities for critical reflection in disciplinary courses, educators can combine aspects of writing theory, metacognitive learning, and critical pedagogy to help students begin to frame how they will apply their skills and talents to problems effecting diverse populations. The new undergraduate ME curriculum combines applied learning and project-based learning methods in a series of four ME Practice courses. Technical communication instruction is also embedded in these courses, and the “capstone” of each course is a reflective essay. By responding to …

Space Mining Is Almost Here!, Paul Van Susant

TechTalks

When going to the Moon and Mars for extended stays with humans it is required to minimize mass by "living off the land" as soon as possible. Mining local resources and using them to produce consumables and construct simple structures can leverage launch mass to the surface of those bodies. In addition, asteroid mining will be able to provide rocket fuel to further spur economic development in CIS-Lunar space and further open up solar system activities. I am working on mining on Mars and the Moon as well as construction using local rocks.

New Concepts In Evolutionary Algorithms For Systems Architecture Optimization, Ossama Abdelkhalik

TechTalks

This talk will present recent developments in evolutionary algorithms that focus on the systems architecture optimization. One challenge in systems optimization is the variable number of design variables. Three new concepts will be presented in this talk that enable evolutionary algorithms to handle this type of problems more efficiently. The first is the biologically inspired concept of Hidden Genes that implements tags to cover/uncover genes in the variables' code, which enable handling variable number of variables in evolutionary algorithms. The second concept is a structured chromosome approach that transcripts the variables in a multi-layer code as opposed to the standard …

Bubble-Induced Inverse Gas-Liquid-Solid Fluidized Bed, Xiliang Sun

Electronic Thesis and Dissertation Repository

Gas-liquid-solid fluidized beds have been widely applied in wastewater treatment, however, the current method of wastewater process has several limitations. Hence, an improved method is in demand. A 3.5 height and 0.1534m inner diameter column was used to study the hydrodynamic characteristics of a bubble-induced three-phase inverse fluidized bed. Air, water and three types of low-density particles were employed as gas, liquid and solid phases.

The hydrodynamic properties in the bubble-induced three-phase fluidized bed were investigated to provide the basic information for the industrial process, such as flow regime, bed expansion ratio and phase holdups. A flow regime map containing …

Development Of The End-Effector Of A Cable-Driven Parallel Manipulator For Automated Crop Sensing, Iman Salafian

Department of Mechanical and Materials Engineering: Dissertations, Theses, and Student Research

A four cable-driven parallel manipulator (4CDPM), consisting of sophisticated spectrometers and imagers, is under development for use in acquiring phenotypic and environmental data over an acre-sized maize field. This thesis presents the design, controls, and testing of two sub-systems in a 4CDPM: a Center of Mass Balance System (CMBS) and a Drop-Down System (DDS).

One of the factors that influences stability is the center of mass (COM) position of the end effector. An offset in COM can cause a pendulum effect or an undesired tilt angle. A center of mass balancing system is presented in this thesis to minimize the …

Innovative Non-Thermal Food Processing Technologies Used By The Food Industry In The United States, Harlin Kaur Saroya

Masters Theses & Specialist Projects

This thesis discussed the non-thermal food processing technologies being used within the United States of America. The technologies discussed in this thesis are High- Pressure Processing (HHP), Pulsed Electric Field, Pulsed Light, Irradiation, Ultra Sound, Oscillating Magnetic Fields, and Cold Atmospheric Plasma. A survey was designed and conducted to study the major reasons behind a preference for a particular technology by the organization, and the limitations for not implementing specific technologies. The survey participants were management level, food scientists and, food technologists employed by food processing companies. The questionnaire consisted of ten questions related to demographics, current technology, barriers from …

Me-Em Enewsbrief, June 2017, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics eNewsBrief

No abstract provided.

Feasibility Of Using Oxide Thickness Measurements For Predicting Crack Growth Rates In P91 Steel Components, Ralph Edward Huneycutt Iv

Graduate Theses and Dissertations

There are only few methods available for predicting the age of cracks that are found in high

temperature structural components during service; among the promising ones is the oxide

thickness measurement technique. Oxide thickness profiles are taken from crack surfaces of

components and used for predicting the rates of crack propagation. This technique is particularly

suitable for high temperature components fabricated from ferritic steels commonly used in power

plants that run on fossil fuels. To implement this technique, it is necessary to fully understand the

kinetics of high temperature oxidation in these steels. In this study, the oxidation characteristics

of …

Peridynamic Models For Fatigue And Fracture In Isotropic And In Polycrystalline Materials, Guanfeng Zhang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Dissertations, Theses, and Student Research

To improve design and reliability, extensive efforts has been devoted to understanding damage and failure of materials and structures using numerical simulation, as a complement of theory and experiment. In this thesis, peridynamics is adopted to study fatigue and dynamic failure problems.

Fatigue is a major failure mode in engineering structures. Predicting fracture/failure under cyclic loading is a challenging problem. Classical model cannot directly be applied to problems with discontinuities. A peridynamic model is adopted in this work because of important advantages of peridynamics in allowing autonomous crack initiation and propagation. A recently proposed peridynamic fatigue crack model is considered …