تحسین عملیة استخراج الزیت باستخدام تقنیة الموجات فوق الصوتیة کمصدر للوقود الحیوی من الجیل الثانی

فى ظل تناقص موارد الطاقة المتوقع حدوثه، وزیادة الطلب على الطاقة وارتفاع أسعار الوقود و التغیرات المناخیة دفع العدید من الدول إلى البحث عن مصادر بدیلة للوقود وإیجاد الحلول لتجاوز مشکلة عدم الوفرة المتوقعة فی مصادر الوقود التقلیدیة؛ لذلک یکون الوقود الحیوی هو البدیل الأمثل والمستدام فى السنوات القادمة. یعتبر استخلاص الزیت من البذور النباتیة من أهم مصادر الطاقة المتجددة على خلاف غیرها من الموارد الطبیعیة، لذلک سعت الکثیر من الدول لزراعة أنواع معینة من النباتات خصیصاً لاستخدامها فی مجال الوقود الحیوی ولاسیما بذور نبات القرطم. تناولت هذه الدراسة إنتاج مصدر جدید للطاقة عوضاً عن المصادر المتاحة من الطاقة من خلال عملیة استخلاص المیکانیکى لزیت بذور القرطم باستخدام تقنیة تردد الموجات الفوق صوتیة وذلک بوضع الأسس التصمیمیة لآلة الاستخلاص لتحقیق أعلى إنتاجیة، کفاءة ومحتوى طاقة من الزیت الحیوى أثناء عملیة الاستخلاص وقد تمت عملیة التصنیع بأحد الورش الخاصة. کان الهدف من هذه الدراسة تعظیم إنتاجیة وکفاءة ألة الاستخلاص المیکانیکى لزیت القرطم باستخدام تقنیة الموجات فوق الصوتیة، حیث تتمیز الآلة المطورة بتقنیة فعالة باستخدام منظومة تردد بالموجات فوق الصوتیة بواسطة مصدر قدرة مستمر ومنظم للجهد. حیث شملت عملیة تصمیم وإنشاء دائرة إلکترونیة کمصدر قدرة مستمر بمنظم للجهد مما یسمح للجهد بالبقاء مستقرًا بغض النظر عن کمیة التیار المستهلکة مکونة من محول لخفض الجهد من (230 إلى 12 فولت) من التیار المتردد بعد ذلک یتم تصحیح الجهد باستخدام قنطرة من الثنائیات (الدایود) التى تقوم بتحویل موجات الجیب السالبة إلى سلسلة من القمم الإیجابیة وفی اللحظة التی یتم فیها تصحیح الجهد، عندئذ لا یزال هناک تذبذب فی شکل الموجة یتم تنعیمه بواسطة المکثف الأول ، الثانى والثالث مما یقلل بشکل کبیر من کمیة تدلى الجهد وکذلک ینعم جهد الخرج  وزیادة السعة التخزینیة للمکثف تنتج عادة مصدر طاقة أعلى جودة وبمجرد اکتمال تحویل الجهد  إلى 9 فولت مستمر لا یزال هناک بعض التموج لذا یتم تمریر الجهد من خلال منظم LM7809 لإنشاء خرج ثابت من التیار المستمر مع أقل تموج فی الجهد. وبالتالى تصبح کمصدر قدرة لتشغیل مولد الموجات الفوق صوتیة بترددات مختلفة فى مدى من 10 إلى 70 کیلوهرتز. حیث استندت عملیة تصمیم وإنشاء دائرة محول الموجات فوق الصوتیة على منظومة الدائرة المتکاملة هذه الدائرة تستخدم IC مستقراً (IC2 SA555) وترانزستور (Q1BC548) لإنتاج تردد فوق صوتی نابض، یتم أخذ خرج المذبذب من باعث الترانزستور Q1 إلى الطرف 3 من IC1SA555. تتسبب إشارة الطرف 7 فى إشارة الخرج الظاهرة على الطرف 3 أو تغییرها بالتردد الذی تم تطویره بواسطة Q1. یتم توصیل IC1 کمرکز متعدد ، مستقر وثابت بتردد یتم تحدیده بواسطة C5. یمکن أن یختلف تردد الموجات فوق الصوتیة المتولدة من 10 إلى 70 کیلو هرتز عن طریق ضبط المقاومة المتغیرة (VR1) تحت ظروف التشغیل المختلفة. تم استخدام IC2 SA555 لإنتاج نبض موجة متسلسلة مستمرة فى المدى الترددى المذکور سالفاً. وتم إنتاج  تردد الخرج والتحکم فیه عن طریق اختیار المکونات الإلکترونیة مثل: R4 ، VAR1 و C5 التی تم تحدیدها واختیارها فی الجزء الخاص بالتصمیم لإعطاء ناتج التردد المطلوب. یعد جهاز الإرسال بالموجات فوق الصوتیة أحد أهم المکونات الرئیسیة فی الدائرة المسؤولة عن تحویل نبضات الإدخال إلى موجات فوق صوتیة ذات تردد مکافئ.  حیث تمت التجارب تحت أربعة مستویات مختلفة من التردد فوق الصوتی (20 ، 30 ، 40 و 50 کیلو هرتز) وأربعة معدلات تلقیم (125 ، 145 ، 160 ، 170 کجم/س) بأخذ القیاسات التالیة: عائد الزیت، محتوى الطاقة للزیت المستخلص ، کفاءة الآلة والطاقة المستهلکة کما تم تقدیر خصائص الزیت الحیوى المستخلص مثل: الوزن النوعی ، اللزوجة ، القیمة الحراریة ، نقطة الومیض ، متبقیات الکربون ومحتوى الکبریت تحت أفضل عوامل للدراسة ومقارنة ذلک بخصائص زیت الدیزل. ولقد ساهمت الاستخلاص بواسطة الموجات فوق الصوتیة فى تحسین إنتاجیة الزیت بنسبة 29.33٪ ، وتم تحقیق أعلى قیمة لمحتوى الطاقة بقیمة 2034 میجاجول لکل ساعة بضبط مستوى التردد عند 40 کیلو هرتز وبمعدل تلقیم قدره 160 کجم/س. سیکون هذا مفیدًا لآلة الاستخراج لاسترداد کمیة أکبر من محصول الزیت من نفس الکمیة من بذور القرطم طوال فترة التشغیل. کما أشارت النتائج المتحصل علیها إلى تحقیق کفاءة بلغت 94.60٪ مع خفض استهلاک الطاقة بنسبة 22.94%.