УДК 662.7(075.32) Мороз В.П., д.т.н., профессор ОСВОЕНИЕ
advertisement
УДК 662.7(075.32) Мороз В.П., д.т.н., профессор ОСВОЕНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В статье приводится краткий анализ экологической безопасности при использовании топлив для автотракторной техники. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: НЕФТЕПРОДУКТЫ, ХИМИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, МИКРОФЛОРА, ФИЛЬТРОВАНИЕ, ВОДОРАСТВОРИМЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, НЕФТЕОКИСЛЯЮЩИЕ БАКТЕРИИ, УГЛЕВОДОРОДЫ, ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ. Введение Американский изобретатель Самюэль Мори запатентовал в 1826 году двигатель, в котором в качестве топлива использовались растительный скипидар и спирт. Инженер Николаус Август Отто разработал первый четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, который работал на этиловом спирте. В 1886 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Карл Бенц заправляли свои машины бензином. В 1894 году Рудольф Дизель построил двигатель, который работал на арахисовом масле. В настоящее время такие двигатели работают на дизельном топливе. Американский инженер Генри Форд разрабатывал двигатели, работавшие на спирту, но первый массовый автомобиль, построенный Фордом в 1908 году, знаменитая «Модель –Т» работал одинаково хорошо и на этиловом спирте (этанол), и на бензине, и на их смеси. Для биоэтанола, в отличие от пищевого спирта, второй и третьей перегонки не требуется (1). В период Второй мировой войны, из-за дефицита нефтепродуктов, иногда танки заправляли соевым и рапсовым маслом. Переделка двигателя при этом не требовалась. В США, Великобритании и Швеции, с целью экономии дефицитных нефтепродуктов, рекомендовалась смесь из 35% спирта и 65% бензина. Когда же были восстановлены прежние поставки нефтепродуктов, потребление этанола и биодизеля (дизельное топливо из растительных масел) вновь были забыты. Биотопливо относится к возобновляемым энергоисточникам и этим принципиально отличается от нефти, газа и угля, запасы, которых на планете не возобновляются. Биотопливо экологически относительно чисто. Производство этанола В качестве сырья для получения этанола подходят любые виды растений: рожь, картофель, кукуруза, свёкла, рис, древесина, тростник и т.д. Сырьё перемалывается, закладывается в бродильный чан. Добавляются вода, дрожжи и специальные ферменты, облегчающие и ускоряющие процесс брожения. При этом дрожжевой грибок разлагает содержащийся в бывших растениях сахар на свободно улетучивающуюся углекислоту и спирт. Процесс получения спирта протекает в соответствии с заданной технологией. Крепость спирта должна быть 99,6 градуса. Из тонны ржи получают 375 литров спирта, из тонны кукурузы – 410 литров, из тонны проса - 510. Современный биозавод по производству этанола может производить в год до 150 миллионов литров топлива. Этанол является прекрасным растворителем и окислителем. Все соприкасающиеся с ним детали должны быть изготовлены из нержавеющей стали, либо из пластика. В переделанную под него машину можно заливать и бензин, и этанол, и любые его смеси. Самыми распространёнными видами топлива являются Е-10 (10% этанола на 90% бензина) и спирто-бензиновая смесь Е-85 (85% этанола и 15% бензина). Такая смесь имеет ряд преимуществ перед бензином. На такой смеси лучше заводится двигатель в холодное время года. Даже 10-процентная добавка этанола снижает выбросы парниковых газов почти на 20% , так как этанол способствует более полному сгоранию топлива и изменению процентного состава выхлопных газов в сторону менее опасных составляющих – углекислый газ СО2 вместо угарного СО. Добавка увеличивает октановое число топлива на 3 единицы. Снижается токсичность выхлопных газов. В связи с этим во многих странах поощряется использование этаноло-бензиновых смесей. Например, в Швеции такая смесь должна быть на любой крупной заправочной станции, а автомобили, работающие на этаноле, могут бесплатно въезжать в центр города и освобождаются от платы за парковку. Для владельцев таких машин снижается автомобильный налог. В последнее время, в связи с ужесточением требований к охране окружающей среды и ограниченным запасам нефти, всё больший интерес исследователи проявляют к альтернативным топливам, например к биодизельному топливу. Его можно получить путем смешивания в реакторной колонне девяти частей масла с одной частью метилового спирта, добавить немного щёлочи для ускорения реакции. В результате масло распадается на метиловый эфир, который заливается в топливные баки вместо дизельного топлива и глицерин. Последний используется в производстве лекарств, красок и т.д. Но лучшим сырьём для получения биодизеля считается не подсолнечник или кукуруза, а рапс. Из тонны рапса можно выжать до 500 литров масла. Утечка рапсового масла в почву и водоёмы не приводит к их химическому заражению, не уничтожает микрофлору, не требует фильтрования, не образует нефтеокисляющих бактерий и углеводородов. К недостаткам биодизельного топлива следует отнести его высокую вязкость при низких температурах. Например, при 9ОС оно застывает и перестаёт прокачиваться по топливопроводу. Топливо следует подогревать или вводить в него специальные присадки. В Вятской ГСХА (г. Киров, РФ) были проведены исследования по улучшению эффективных показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 (Д-21А1 воздушного охлаждения, производства ОАО «ВМТЗ» г. Владимир) при работе на этаноле и рапсовом масле с двойной системой топливоподачи (2). Было установлено, что при работе на рапсовом масле и этаноле с двойной системой топливоподачи установлена возможность сохранения мощностных показателей на уровне серийного дизеля при подаче минимальной запальной порции растительного масла в количестве 20% и подачи этанола в количестве 80% (от общего расхода топлива) на номинальном режиме. Этим достигается экономия дизельного топлива путём замены его растительным маслом и этанолом. Выводы 1. При использовании мобильных транспортных средств целесообразно, с целью снижения расхода бензина, использовать смеси этанола с бензином в пропорции, обусловленной конструкцией двигателя и условиями его эксплуатации. 2. Расход топлива в дизельном двигателе при его работе на растительном масле и этаноле (с двойной системой подачи топлива), зависит от режима нагрузки: - сохраняются мощностные показатели на уровне серийного двигателя при подаче минимальной запальной порции растительного масла в количестве 20% и подаче этанола в количестве 80% (от общего расхода топлива) на номинальном режиме. - расход топлива при работе дизеля на малых нагрузках и номинальной частоте вращения коленчатого вала на растительном масле и этаноле с двойной системой топливоподачи выше, чем при работе дизеля на дизельном топливе. - при работе дизельного двигателя на больших нагрузках расход растительного масла и этанола ниже, чем при работе дизеля на дизельном топливе. 1 и 10 –топливные баки для рапсового масла и этанола; 2 и 4 – топливопроводы низкого и высокого давления для подачи рапсового ; 3 и 8 – топливные насосы высокого давления для подачи рапсового масла и этанола; 5 и 6 – форсунки для подачи рапсового масла и этанола в цилиндр; 7 и 9 –топливопроводы высокого и низкого давления для подачи этанола. Рис. 1. Схема двойной системы топливоподачи этанола и рапсового масла в цилиндры дизеля. Список литературы: 1. Интернет – http://www.w... Альтернативные виды топлив для двигателей внутреннего сгорания 2. В.А.Лиханов, М.И.Арасланов, А.Н.Козлов, А.В.Патуров. Улучшение эффективных показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на этаноле и рапсовом масле с двойной системой топливоподачи. Известия Международной академии аграрного образования. Выпуск №16 (2013). Том 4. Санкт-Петербург. 2013.
