Лекция 10. Биотоплива ч.2 (Лекции)

Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив всиловых установках споршневыми двигателями(часть 2)к.т.н. Зеленцов А.А.Москва, 2016Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДВопросы, рассматриваемые на лекцииРастительные масла как топливо для силовых установок споршневыми двигателями.Особенности использования растительных масел в качествемоторного топлива на транспортных установках с ПД.Моторные топлива из растительных масел. Особенностииспользования смесевых топлив на основе растительныхмасел.Биодизельное топливо как источник энергии для силовыхустановок с ПД.Особенности использования биодизельного топлива.Особенности организации процесса смесеобразования исгорания в дизелях, работающих на растительных маслах итопливах на их основе.2Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДВиды биотоплив, используемых в поршневыхдвигателяхБиотопливаЭтанол(этиловый спирт)Эфиры(ДМЭ, МЭРМ)Метанол(метиловый спирт)Рапсовое маслои топлива на егоосновеБиодизель3Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДТоплива из растительных маселРастительные масла являются жирами семян илиплодов различных растений, получаемымипрессованием или извлечением с использованиемрастворителей.Состав: триацилглицерины (сложные эфирыглицерина и высших жирных кислот) –95-97%;моно- и диацилглицерины – 3-5%.Свойства растительных маселопределяются в основномсодержанием и составом жирныхкислот, образующихтриацилглицерины (обычно этонасыщенные и ненасыщенныежирные кислоты с четным числоматомов углерода, преимущественноC16 и C18).4Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДТоплива из растительных маселНаибольшее промышленное значение имеют следующие виды масел:бобовое (соевое), рапсовое, подсолнечное, пальмовое, кукурузное(маисовое), касторовое, конопляное, кунжутное, льняное, маковое,хлопковое, миндальное.Производство растительных масел (тонн)в Российской ФедерацииДинамика мировых цен на растительныемасла (индекс цен Food and AgricultureOrganization of the United Nations, 2002–2004= 100, с учетом инфляции), 2003–2011 гг.5Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДТоплива из растительных маселМировой рынок масличных и растительных масел (в среднем за 2004-2008 г.г.)*Динамика мирового потребления растительных масел** источник – Департамент сельского хозяйства США6Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДТоплива из растительных маселРоссия, Украина и Аргентина на мировом рынке семян подсолнечника *Россия, Украина и Аргентина на мировом рынке подсолнечного масла* в среднем за 2004-2008 г.г., источник – Департамент сельского хозяйства США7Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Физико-химические свойства растительных маселИспользование биотоплив в силовыхустановках с ПДМаслаПоказательВязкость кинематическая,мм2/с при:20 ºC40 ºC100 ºCПлотность при 20°С, кг/м3Теплота сгорания низшая,МДж/кгЦетановое числоКоличество воздуха,необходимое для сгорания1 кг вещества, кгТемпературасамовоспламенения, °СТемпература застывания, °ССодержание серы, мас. %Содержание, мас. %CHOрап- арахисовое совоеподсолнечноесоевоепальмовоеоливковоехлопковоекасторовое75,036,08,191681,536,58,391765,230,77,492332,07,79248,69188,49147,791919,9106937,33637,03737,03336-395037,149---12,611,211,1-----318-320318315285316296-200,002--16--12-+30--12--18--27-78,010,012,078,012,39,4------Примечание: «-» - свойства не определялись.8Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДРастительные масла как топливо для силовыхустановок с поршневыми двигателямиПреимущества:Недостатки: больший расход топлива вследствиеотносительно более низкой теплоты сгорания; повышенное нагарообразование (отложениякокса на распылителях форсунок и др. деталях,образующих КС); высокая температура застывания масел,обусловленная наличием в их составененасыщенных жирных кислот; ухудшение условий работы ЦПГ в результатепопадания растительного масла на стенкицилиндра и смешения его с моторным маслом.возобновляемость;обширная сырьевая база;замкнутый круговорот углекислого газа;высокая биоразлагаемость (попадая впочву, практически полностью разлагаютсяза несколько недель);относительно низкая стоимость получения;свойства масел (ЦЧ, температурасамовоспламенения, кислотность)сравнимы со свойствами традиционныхдизельных топлив;способность смешиваться в любыхпропорциях с большинством органическихрастворителей (в т.ч.

с нефтепродуктами);большее содержание кислорода в топливе, атакже малое содержание серы иполициклических ароматическихуглеводородов приводят к снижениюдымности и токсичности ОГ.9Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДОсобенности использования растительных масел кактоплива для поршневых двигателейЦель исследований*: оценка экономических иэкологических показателей дизеля сразделенной КС при работе на рапсовом масле.Объект испытаний: дизель ВАЗ-341 (4 Ч7,6/8,4; iVh = 1,52 л; ε = 23; Ne = 40 кВт при n =4800 мин-1) завода «БарнаулТрансМаш».Особенности: вихревая камера сгорания; штифтовые форсунки (для сниженияопасности закоксовывания распылителя).Цилиндропоршневая группа и головка блокацилиндров с вихревой КС дизеля ВАЗ-341:* Иващенко Н.А.

Работа дизеля с разделеннойкамерой сгорания на рапсовом масле / Н.А.Иващенко, В.А. Марков, А.А. Ефанов // Известиявузов. Машиностроение. – 2007. – №3. – С. 10-13.1 – форсунка;2 – вихревая камера;3 – тангенциальный канал;4 – основная КС.10Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДОсобенности использования растительных масел кактоплива для поршневых двигателейПоказатели рабочего процесса дизеля ВАЗ-341 (а) и показателитоксичности его ОГ (б) в режимах регулировочной характеристики причастоте вращения n = 2200 мин-1 при работе на: 1 – РМ, 2 – ДТ11Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДОсобенности использования растительных масел кактоплива для поршневых двигателейПоказатели рабочего процесса дизеля ВАЗ-341 (а) и показателитоксичности его ОГ (б) в режимах внешней скоростнойхарактеристики при работе на: 1 – РМ, 2 – ДТ12Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДОсобенности использования растительных масел кактоплива для поршневых двигателейПоказатели рабочего процесса дизеля ВАЗ-341 (а) и показателитоксичности его ОГ (б) в режимах нагрузочной характеристики при n =2200 мин-1: 1 – РМ, 2 – ДТ13Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДОсобенности использования растительных масел кактоплива для поршневых двигателейЦель исследований*: оценка экономических и экологических показателей дизеля снеразделенной КС при работе на рапсовом масле.Объект испытаний: дизель УК-2 (1 Ч13/14; ε =16,5; УОВТ = 30° ПКВ до ВМТ; n =1750 мин-1).Особенности: объемно-пленочное смесеобразование; использовался штатный распылитель.* Применение топлива на основе рапсового маслав дизелях / Д.Д.

Матиевский, С.П. Кулманаков,С.В.Лебедев [и др.] // Ползуновский вестник. –2006. – № 4. – С. 118-127.Зависимость показателей дизеля УК-2 отнагрузки (среднего индикаторного давленияpi) в режимах с n = 1750 мин-1 при работена различных топливах: 1 – ДТ; 2 – РМ.14Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДФизико-химические свойства топлив,вырабатываемых из растительных маселПоказательВязкость кинематическая, мм2/с при:20 ºC40 ºCПлотность при 20°С, кг/м3Теплота сгорания низшая, МДж/кгЦетановое числоКоличество воздуха, необходимое длясгорания 1 кг вещества, кгТемпература самовоспламенения, °СТемпература застывания, °ССодержание серы, мас.

%Содержание, мас. %CHOТоплива на основе масламетилового этиловогометилометилоэфираэфира рап- вого эфира вого эфирарапсовогосовогосоевогосоевогорафинадаподсолнечногорафинадасоевого34,49204031,2923278,02,587737,84832,089536,8-4,1884464,587040,162--12,612,6--202220230-141174-20-120,0050,01-21--1-0,002-0,005-0,01-77,512,010,577,612,010,4--0,007--Примечание: «-» - свойства не определялись.15Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование биотоплив в силовыхустановках с ПДОсобенности использования топлив из растительныхмаселЦель исследований*: оценка показателей топливной экономичности и токсичностиОГ дизеля при его работе на смесевых биотопливах различного состава.Объект испытаний: дизель Д-245.12С (4ЧН 110/125; ε =16; Ne = 80 кВт при n =2400 мин-1).Особенности: в качестве топлива использовались чистое ДТ и смеси ДТ и рапсового масла собъемным содержанием последнего от 0 до 60%.* Девянин, С.Н. Улучшениеэкологических показателейтранспортных дизелей прииспользовании смесевого биотоплива /С.Н. Девянин, В.А. Марков, Д.А.Коршунов // Безопасностьжизнедеятельности.