Рапсовое масло. Биодизель
При отжиме масла из семян рапса переналадка маслопресса не требуется. Для переработки рапса пригодны семена с диапазоном влажности 7-10%. При более сухих семенах рапса требуется их предварительное увлажнение водой путем ее распыления или дозированного смешивания. При более влажных семенах необходимо произвести их предварительное подсушивание.
Исключительная особенность маслопресса на пространстве бывшего СНГ-возможность получения масла из семян рапса при ОДНОКРАТНОМ ОКОНЧАТЕЛЬНОМ ОТЖИМЕ
РАПС —> РАПСОВОЕ МАСЛО —> БИОДИЗЕЛЬ
Рапс является одной из наиболее ценных и перспективных культур в общемировом производстве растительных масел. Это культура с высокой масличностью (до 45%). Рапсу отводят важную роль как источнику пищевого растительного масла, а также как сырью для получения технических продуктов, а именно, производства метиловых и этиловых кислот рапсового масла (или БИОДИЗЕЛЯ).
Заинтересованность в рапсовом масле обусловлена ее составом, в том числе жирными кислотами в составе триацилглицеринов. Их состав повышает устойчивость масла к окислению, что, в свою очередь, позволяет гарантировать производителям рапсового масла для пищевых целей больший срок годности к употреблению. Устойчивость к окислению рапсового масла в сравнении с другими важна также при производстве метиловых и этиловых жирных кислот в качестве альтернативного топлива для дизельных двигателей.
Очень важным вопросом является улучшение свойств рапсового масла на генетическом уровне. Как известно, важным показателем для рапсового масла является наличие эруковой кислоты. Минимизация эруковой кислоты в масле играет важную роль при использовании масла в пищевом секторе. Для пищевых целей используются семена рапса с содержанием эруковой кислоты не более 2% и глюкозинулатов – 3%. Согласно отраслевому стандарту Украины ГОСТ 46.072 на рапсовое масло, для пищевых целей могут использоваться нерафинированное масло высшего и первого сортов, а также рафинированное не дезодорированное и рафинированное дезодорированное с вместительностью эруковой кислоты не более 5% и серы не более 6 мг/кг.
Что касается технических сортов рапсового масла, которые непригодны для пищи в связи с повышенным количеством эруковой кислоты и сумарной вместительностью мононенасыщенных кислот в пределах 53-69 %, а полиненасыщенных – до 23%, то именно эти сорта соответствуют требованиям для производства альтернативного топлива для дизельных двигателей.
Жмых, получаемый с семен рапса, содержит до 37-40% ценного белка. Рапсовый жмых используется в качестве питательных дополнений в рецептуре комбикормов и для кормления скота и птицы. Рапсовое масло в сравнении с другими маслами с точки зрения физиологии питания человека имеет ряд преимущесв. Оно содержит все физиологочески важные кислоты в оптимальном соотношении.
Рапсовое масло это дешевое сырье для производства БИОДИЗЕЛЯ. С тонны рапса можна получить от300 до 360 кг. масла, и с этого масла 270-320 кг. биодизельного топлива. Неоспоримая ценность биодизеля в его экологичной чистоте и возможности получать его с возобновляемого сырья.
Рапсовое масло, как биотопливо, можна использовать в виде чистого масла холодного прессования и этерифицированного. В первом случае топливо подхдит к двигателям с камерой завихрения, которые дооснащены дополнительной аппаратурой для впрыскивания масла. На этерифицированном масле могут работать обычные дизельные двигатели без переоснащения.
При энергетическом использовании рапсового масла в качестве топлива возможны два пути: централизированное и децентрализированное производство.
Централизированное производство: модификация рапсового масла – получение биодизеля, и использование в дизельных двигателях любых марок (полученное масло поступает на завод для химической переработки, а потом автозаправки). При химической реакции растительное масло смешивается с метанолом и катализатором. При этом образуется биодизель и побочный продукт – глицерин. Специалисты по моторам считают биодизель наилучшим, что есть в наличии топливом для двигателей внутреннего сгорания.
Децентрализированное проиводство: незначительная модификация дизельных двигателей и использование только отфильтрованного рапсового масла (полученное масло фильтруется на месте, в небольших седиментационных емностях и используется в модифицированных дизельных агрегатах, местных котельнях или транспортных средствах).
Рапсовое масло как топливо
В. А Марков, А. А. Зенин – Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
С. Н. Девянин – Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина
Одной из актуальных проблем современного двигателестроения является поиск моторных топлив, которые смогут успешно заменить традиционные бензин и дизельное топливо. Это обусловлено прежде всего постепенным истощением нефтяных месторождений. По пессимистичным прогнозам организации стран – экспортеров нефти (ОПЕК), запасы нефти в промышленно развитых странах иссякнут уже в ближайшем будущем: в США – к 2010 г., в Китае – к 2020 г., в России – к 2021 г. [1].
В последние годы повышенный интерес проявляется к топливу, получаемому из возобновляемых ресурсов растительного происхождения, сырьевые запасы которых практически неисчерпаемы [2,3]. В первую очередь, это биотопливо, производимое из растительных масел, стоимость которого соизмерима (или даже ниже) с ценой нефтяного топлива. Применительно к условиям европейской части России наибольшую перспективу имеет топливо на основе рапсового масла. Рапс не только отличается неплохой урожайностью, но и является желательной культурой для улучшения севооборота. Получаемый при отжиме растительных масел жмых (шрот) является ценным белковым продуктом, который может использоваться для откорма крупного рогатого скота. С одного гектара посевов рапса можно получить до 3 тонн маслосемян (около 1 т рапсового масла), до 3,5 т соломы и 2 т жмыха.
Использование топлива на основе рапсового масла позволит не только заменить нефтяные моторные топлива альтернативными, но и улучшить показатели токсичности отработавших газов [4, 5]. При работе дизельных двигателей на биотопливе снижается уровень эмиссии токсичных компонентов – прежде всего, несгоревших углеводородов (в 1,5-2 раза). Кроме того, использование топлива растительного происхождения обеспечивает кругооборот углекислого газа в атмосфере, поскольку при его сжигании в двигателях внутреннего сгорания в атмосферу выбрасывается примерно столько углекислого газа, сколько поглощается в процессе выращивания сырья для производства биотоплива. Это приводит к уменьшению выброса в атмосферу парниковых газов и
предотвращению парникового эффекта [6].
Следует также отметить, что по своим физико-химическим свойствам биотопливо ближе к дизельному топливу, чем к бензину: оно имеет сравнительно высокую плотность и вязкость, низкую испаряемость. Поэтому его использование возможно лишь в дизельных двигателях, отличающихся меньшей чувствительностью к свойствам применяемого топлива. К тому же, двигатели, работающие с большой степенью сжатия и повышенными значениями коэффициента избытка воздуха, характеризуются лучшими показателями топливной экономичности и токсичности отработавших газов (ОГ).
Применение растительных масел в чистом виде в качестве топлива ограничено в связи с повышенным нагарообразованием – отложением кокса на распылителях форсунок и других деталях камеры сгорания (КС), а также с их повышенной вязкостью по сравнению со стандартным дизельным топливом. Поэтому масло применяется либо в смеси с дизельным топливом, либо в виде метилового эфира растительного (в частности рапсового) масла.
Метиловый эфир рапсового масла широко применяется в составе топлива для дизелей в странах Западной Европы. Обычно он используется в качестве добавки (5-10 %) к дизельному топливу. В Германии такое топливо выпускают 12 централизованных и 80 нецентрализованных заводов, оно отпускается более чем на 800 заправочных станциях [3]. В Австрии биодизельное топливо уже сейчас составляет 3 % общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. тонн в год. В Бельгии эти мощности составляют 400 тыс. т в год, в Германии – 203 тыс., в Италии – 441 тыс., во Франции – 370 тыс. т. В целом, потребление биодизельного топлива в транспортном секторе Европы в 2005 г. составило 3,2 млн т, а в 2010 г., согласно предписанию ЕС-25, должно достичь 10,2 млн т в год [7].
Растительные масла состоят главным образом (на 95-97 %) из триацилглицеринов – органических соединений, сложных полных эфиров глицерина, а также моно- и диацилглицеринов. Ацилглицерины, в свою очередь, содержат в своем составе молекулы различных жирных кислот, связанных с молекулой глицерина С3Н5(ОН)3 [1].
По своей химической структуре молекулы жирных кислот отличаются друг от друга только содержанием атомов углерода и уровнем насыщения жирной кислоты, поэтому свойства растительных масел определяются в основном содержанием и составом жирных кислот, образующих триацилглицерины [8]. Обычно это насыщенные и ненасыщенные (с одной – тремя двойными связями) жирные кислоты с четным числом атомов углерода (преимущественно С16 и С18). Кроме того, в растительных маслах в небольшом количестве присутствуют жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода (от С15 до С23).
Рапсовое масло является типичным представителем растительных масел. Ацилглицерины рапсового масла среднего состава содержат как насыщенные жирные кислоты (3-6 %) – миристиновую (до 1,5 %), пальмитиновую
(до 5 %), стеариновую (1-2 %), арахиновую
(до 1,8 %); так и ненасыщенные кислоты – олеиновую (15-40 %), линолевую (10-20 %), линоленовую (2-10 %), эйкозеновую (до 5 %), эруковую (15-65 %) [1].
Как отмечено выше, растительные масла отличаются высокой вязкостью, на порядок превышающей вязкость дизельного топлива. Значительное снижение вязкости биотоплива достигается при получении из растительных масел их сложных метиловых или этиловых эфиров. Метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ) получают в результате прямой этерификации жирных кислот рапсового масла с метиловым спиртом (метанолом) при температуре 80…90 °С в присутствии катализатора – гидроксида калия (едкого калия КОН). При этерификации из 1040 кг рапсового масла, 144 кг метанола и 19 кг гидроксида калия получают 1 т МЭРМ и около 200 кг глицерина [1]. Реакция этерификации рапсового масла метиловым спиртом имеет следующий механизм [8]:
Следует отметить, что МЭРМ и дизельное топливо хорошо смешиваются в любых пропорциях и образуют стабильные смеси, свойства которых несколько отличаются от свойств дизельного топлива. В табл. 1 приведены некоторые физико-химические свойства товарного дизельного топлива, МЭРМ и смесей этих двух видов топлива с различным составом.
Влияние состава таких видов топлива на
показатели транспортного двигателя изучалось на дизеле Д-245.12С (4ЧН 11/12,5) производства Минского моторного завода (устанавливается на малотоннажный грузовой автомобиль ЗиЛ-5301). В двигателе, имеющем полуразделенную камеру сгорания типа ЦНИДИ, организовано объемно-пленочное (пристеночное) смесеобразование. Дизель был оснащен турбокомпрессором ТКР-6 Борисовского завода автоагрегатов и топливным насосом высокого давления модели РР4М10U1f (Motorpal, Чехия) с диаметром плунжеров 10 мм и ходом 10 мм. Форсунки с распылителями DOP 119S534, имеющими пять распыливающих отверстий диаметром 0,34 мм, были отрегулированы на начальное давление впрыска топлива 21,5 МПа. Установочный угол опережения впрыска составлял q#° до верхней мертвой точки. При проведении испытаний регулировочные и установочные параметры оставались неизменными.
Исследования проводились на моторном стенде АМО «ЗиЛ», оборудованном необходимой измерительной аппаратурой. Дымность отработавших газов измерялась с помощью ручного дымомера MK-3 фирмы Hartridgе (Великобритания) с погрешностью измерения 1 %. Концентрации в ОГ оксидов азота NOх, монооксида углерода СО и несгоревших углеводородов СНх определялись газоанализатором SAE-7532 японской фирмы Yanaco (погрешность измерения ±1 %). Испытания дизеля проводились на режимах внешней скоростной характеристики и 13-ступенчатого испытательного цикла ЕСЕ R49 для оценки токсичности ОГ в стендовых условиях.
Некоторые результаты испытаний дизеля
Д-245.12С, работающего на режимах внешней скоростной характеристики на дизельном топливе (ДТ) и смесях ДТ и МЭРМ с объемным содержанием эфира от 5 до 60 %, представлены в табл. 2 и на рис. 1 и 2.
Следует отметить, что физические свойства исследуемых смесей топлива (плотность, вязкость, сжимаемость, поверхностное натяжение) незначительно отличаются от аналогичных свойств стандартного ДТ. Поэтому подача их в КС двигателя может осуществляться штатной системой топливоподачи дизеля
Д-245.12С с показателями этого процесса, характерного для дизельного топлива. Так, представленные на рис. 1 характеристики часового расхода топлива GТ дизеля, работающего на максимальной мощности при частоте вращения коленчатого вала n$00 мин–1 и на режиме максимального крутящего момента при n#00 мин–1, слабо изменяются с увеличением содержания МЭРМ в топливе (СМЭРМ). При этом незначительно изменяются коэффициент избытка воздуха a и крутящий момент двигателя Ме (см. рис. 1 и табл. 2).
Наличие в молекулах МЭРМ значительного количества кислорода (до 12 %) приводит к снижению теплотворной способности топлива (низшей теплоты сгорания HU, см. табл. 1).
В результате удельный эффективный расход топлива gе дизеля увеличивается.
Так, при переводе Д-245.12С с дизельного топлива на биотопливо с содержанием МЭРМ 60 % удельный расход топлива на максимальной мощности возрастает с 249,2 до 262,2 г/кВт·ч, а на режиме максимального крутящего момента – с 223,2 до 236 г/кВт·ч (см. рис. 2 и табл. 2). Но при этом эффективный КПД двигателя hе изменяется незначительно: с 0,340 до 0,346 на максимальной мощности и с 0,379 до 0,384 на режиме максимального крутящего момента.
Наличие кислорода в МЭРМ благоприятно сказывается и на дымности Кх отработавших газов: на максимальной мощности она снижается с 18 до 7 % по шкале Хартриджа, а на режиме максимального крутящего момента – с 21,0 до 8,5 % (см. рис. 2 и табл. 2). Аналогичная тенденция отмечена и на других режимах внешней скоростной характеристики.
При экспериментальных исследованиях дизеля на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла кроме основных параметров двигателя определялись концентрации в ОГ основных нормируемых токсичных компонентов – NOх, СО и СНх. По экспериментально определенным значениям их концентраций (соответственно СNОх, СCO, ССHх) согласно общепринятой методике [4, 5] рассчитаны интегральные удельные массовые выбросы: еNОх, еCO, еCНх. Результаты этих расчетов представлены на рис. 3 и в табл. 2. Они показывают, что с увеличением содержания МЭРМ в биотопливе выбросы оксидов азота в отработавших газах сначала снижаются: с 7,286 г/кВт·ч
при СМЭРМ=0 % до 6,542 г/кВт·ч при СМЭРМ %, а при дальнейшем увеличении доли МЭРМ (60 %) – повышаются до 7,759 г/кВт·ч.
Присутствие в молекулах МЭРМ атомов кислорода благоприятно сказывается на выбросах СО, эмиссия которого снижается во всем исследуемом диапазоне изменения содержания метилового эфира в топливе (см. рис. 3 и табл. 2). При увеличении СМЭРМ с 0 до 60 % выбросы монооксида углерода снижаются с 2,834 до 1,932 г/кВт·ч, т.е. на 31,8 %.
Зависимость выбросов несгоревших углеводородов еСНх от содержания МЭРМ имеет достаточно сложный характер. При увеличении СМЭРМ от 0 до 5 % выбросы углеводородов снижаются с 0,713 до 0,626 г/кВт·ч, при дальнейшем увеличении до 20 % достигают своего максимума – 0,727 г/кВт·ч, но затем при увеличении до 60 % снова снижаются до
0,681 г/кВт·ч (см. рис. 3 и табл. 2).
Представленные данные свидетельствуют о том, что показатели дымности и токсичности отработавших газов дизеля Д-245.12С, работающего на смесях ДТ и МЭРМ различного состава, находятся в сложной, противоречивой зависимости. Достижение наилучших показателей токсичности отработавших газов достигается путем оптимизации состава такого биотоплива. Еще лучшие результаты могут быть получены при регулировании его состава в соответствии с режимом работы дизеля.
Представленные на рис. 4 данные по дымности Кх на режимах внешней скоростной характеристики показывают, что с увеличением содержания МЭРМ в биотопливе зависимость Кх от частоты вращения становится менее выраженной. С увеличением СМЭРМ с 0 до 60 % отмечается снижение дымности ОГ в среднем на 64 %. При этом использование смесевого биотоплива для снижения дымности наиболее эффективно на режимах с низкими и средними частотами вращения (при nДанные рис. 5а по содержанию в ОГ оксидов азота СNOх подтверждают, что наибольшая эмиссия наблюдается на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла с полной нагрузкой, а наименьшая – при минимальной нагрузке. Наиболее неблагоприятна частота вращения 1500 мин–1, соответствующая режиму максимального крутящего момента, отличающемуся максимальной температурой горения. С увеличением доли МЭРМ в смесевом биотопливе концентрация NOx сначала снижается, а затем увеличивается и при СМЭРМ= 60 % достигает своего максимума. Эта тенденция характерна для обоих исследованных скоростных режимов при n#00 и 2400 мин–1.
Тенденция значительного снижения концентрации углерода ССO при увеличении содержания МЭРМ также характерна для обоих исследованных скоростных режимов 13-ступенчатого цикла при n#00 и 2400 мин–1 (рис. 5б). Увеличение СМЭРМ с 0 до 60 % на режимах с частотой вращения 1500 мин–1 сопровождается снижением концентрации ССO в среднем на 25 %, а на режимах с n$00 мин–1 – на 30 %. При этом на режимах с n#00 мин–1 максимальные концентрации ССO в ОГ дизеля отмечены при работе с 50 %-й нагрузкой, а на режимах с n$00 мин–1 – с 10 %-й нагрузкой.
Как отмечено выше, показатели эмиссии углеводородов ССНх имеют достаточно сложную зависимость (рис. 5в). На режимах 13-ступенчатого цикла c частотой вращения 1500 мин–1 при увеличении содержания МЭРМ концентрация СНх в отработавших газах сначала снижается, достигая своего минимума при СМЭРМ=5-10 %, а затем увеличивается и при 60 % достигает максимума. На режимах с n$00 мин–1 во всем диапазоне увеличения СМЭРМ с 0 до 60 % концентрация углеводородов не превышает той, которая характерна для работы исследуемого двигателя на чистом дизельном топливе (при СМЭРМ=0 %). На режимах с n#00 мин–1 максимальные концентрации ССНх в ОГ отмечены при работе с 75 %-й нагрузкой, а на режимах с n$00 мин–1 минимальные концентрации ССНх наблюдаются при 25 %-й нагрузке.
Характеристики концентраций СNOх, ССO, ССНх на режиме холостого хода дизеля при n…0 мин–1 представлены на рис. 6. Как видно, при увеличении содержания МЭРМ в смесевом биотопливе от 0 до 60 % концентрации данных компонентов не превышают значений, характерных для работы на чистом дизельном топливе (при СМЭРМ=0 %). При этом в указанном диапазоне изменения СМЭРМ снижение СNOх в отработавших газах составило 15 %, ССO – 22 %, ССНх – 5 %.
В целом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о целесообразности регулирования состава смесевого биотоплива в соответствии с режимом работы исследуемого дизеля. Для определения характеристик такого регулирования необходимо использовать методы многопараметрической оптимизации, предусматривающие комплексную минимизацию показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов.
Полученные при проведении экспериментальных и расчетных исследований результаты могут быть сведены к следующим основным выводам:
n добавление МЭРМ в дизельное топливо заметно влияет на теплотворную способность, содержание кислорода и серы, а также на фракционный состав смесевого биотоплива;
n применение смесевого биотоплива с содержанием МЭРМ до 60 % практически не ухудшает мощностных показателей дизеля Д-245.12С и не требует дополнительного регулирования системы топливоподачи;
n на режимах максимального крутящего момента и максимальной мощности удельный эффективный расход смесевого биотоплива увеличивается, по сравнению с работой на ДТ, за счет меньшей теплотворной способности. При этом эффективный КПД двигателя изменяется незначительно;
n на режимах внешней скоростной характеристики увеличение концентрации МЭРМ в смесевом биотопливе до 60 % позволяет снизить дымность отработавших газов исследуемого дизеля в 2,5-3 раза;
n на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла увеличение концентрации МЭРМ до 60 % позволяет снизить удельный массовый выброс СО примерно на 30 %. При этом для минимизации выбросов NOх и СНх необходима оптимизация состава смесевого биотоплива;
n при увеличении концентрации МЭРМ в смесевом биотопливе на режиме холостого хода 13-ступенчатого испытательного цикла выбросы всех нормируемых газообразных токсичных компонентов снижаются.
Использованная литература
1. Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. – Харьков: Изд-во «Новое слово», 2007. – 452 с.
2. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. – М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. – 311 с.
3. Кириллов Н.Г. Альтернативные моторные топлива XXI века//Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2003, № 3. С. 58-63.
4. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Учебник для вузов. – М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2005. – 344 с.
5. Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 376 с.
6. Кульчицкий А.Р., Эфрос В.В. Транспорт и парниковые газы//Автомобильная промышленность. 2005, № 6. С. 5-8.
7. Смайлис В., Сенчила В., Берейшене К. Моторные испытания РМЭ на высокооборотном дизеле воздушного охлаждения//Двигателестроение. 2005, № 4. С. 45-49.
8. Химия жиров/Б.Н. Тютюнников, З.И. Бухштаб, Ф.Ф. Гладкий и др. – М.: Колос, 1992. – 448 с.
Поиск
Журнал
- Автоматизированные системы (3)
- Аналитика, обзоры (2)
- Выставки, конференции (1)
- Газотурбинные установки (3)
- Дискуссионный клуб (2)
- Интервью (2)
- Компрессорные установки (3)
- Логистика (1)
- Международный опыт (15)
- Научные исследования (7)
- Новые разработки (95)
- Новые технологии (1)
- Передовые проекты (37)
- Передовые технологии (1)
- Представление компании (10)
- Системы зажигания (1)
- Технологии (24)
- Экология (1)
- Экономика проектов (3)
- Эксплуатация, сервис (7)
Каталог энергетического оборудования
© Все права защищены, ООО «Турбомашины», 2005-2023.
Вся информация, опубликованная на веб-сайте turbine-diesel.ru, является интеллектуальной собственностью ООО «Турбомашины». Никакие опубликованные на сайте материалы не могут быть воспроизведены в той или иной форме печатными изданиями, телеканалами и радиостанциями без ссылки на журнал «Турбины и Дизели», а другими сайтами, в т.ч. сетевыми СМИ, не могут быть использованы без активной гиперссылки на turbine-diesel.ru и ссылки на журнал «Турбины и Дизели». При воспроизведении опубликованных материалов письменного разрешения от администрации настоящего сайта не требуется.
Ответственность за содержание размещенных на веб-сайте рекламных объявлений, в т.ч. баннеров, несет исключительно рекламодатель. За содержание сайтов, на которые приводятся гиперссылки, ООО «Турбомашины» ответственности не несет.
Возможности применения рапсового масла и рапсового метилового эфира как альтернативы дизельному топливу Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»
Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Никоноров Алексей Николаевич, Хаджимуратов Руслан Камильевич
В статье анализируется плюсы и минусы использования биотоплива на основе рапсового масла , так как оно обеспечивает замену нефтяных топлив. Это поможет улучшить показатели работы двигателей, а также решить проблему с экологией. Такое топливо наиболее близко можно сравнить с дизельным топливом. В статье описываются решения этих проблем в разных странах мира. Также нужно разработать новый двигатель для биотоплива из-за того, что рапсовое масло, используемое в дизельном двигателе, не полностью сгорает, поэтому быстро забивается продуктами коксования, откладывающимися на форсунках, поршнях и поршневых кольцах.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Никоноров Алексей Николаевич, Хаджимуратов Руслан Камильевич
Физико-химические свойства смесевых дизельных биотоплив с добавками растительных масел и их воспламеняемость
Впрыск и горение рапсового масла и дизельного топлива в современных дизелях
Рапсовое масло – сырье для производства биотоплива
Экспериментальные исследования работы дизеля Д-243 при подаче на впуске рапсового масла
Сравнительные испытания альтернативных топлив для дизельных двигателей
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Текст научной работы на тему «Возможности применения рапсового масла и рапсового метилового эфира как альтернативы дизельному топливу»
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАПСОВОГО МАСЛА И РАПСОВОГО МЕТИЛОВОГО ЭФИРА КАК АЛЬТЕРНАТИВЫ ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ Никоноров А.Н.1, Хаджимуратов Р.К.2 Email: Nikonorov1146@scientifictext.ru
‘Никоноров Алексей Николаевич — кандидат технических наук, кафедра общенаучных и общетехнических дисциплин;
2Хаджимуратов Руслан Камильевич — курсант, командно-инженерный (автомобильно-дорожный) факультет, Военная академия материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулёва,
Аннотация: в статье анализируется плюсы и минусы использования биотоплива на основе рапсового масла, так как оно обеспечивает замену нефтяных топлив. Это поможет улучшить показатели работы двигателей, а также решить проблему с экологией. Такое топливо наиболее близко можно сравнить с дизельным топливом. В статье описываются решения этих проблем в разных странах мира. Также нужно разработать новый двигатель для биотоплива из-за того, что рапсовое масло, используемое в дизельном двигателе, не полностью сгорает, поэтому быстро забивается продуктами коксования, откладывающимися на форсунках, поршнях и поршневых кольцах. Ключевые слова: машиностроение, дизельный двигатель, рапсовое масло.
POSSIBILITIES OF USE OF RAPE OIL AND RAPE METHYL AIR AS ALTERNATIVES TO DIESEL FUEL Nikonorov A.N.1, Khadzhimuratov R.K.2
‘Nikonorov Alexey Nikolaevich — PhD in Technicals, DEPARTMENT OF GENERAL SCIENTIFIC AND GENERAL TECHNICAL DISCIPLINE;
2Khadzhimuratov Ruslan Kamilevich — Cadet, COMMAND-ENGINEERING FACULTY,
MILITARY ACADEMY OF MATERIAL AND TECHNICAL SUPPORT GENERAL OF THE ARMY A. V. KHRULEV,
Abstract: in the article it is analyzed pluses and minuses of use of biofuel on the basis of rape oil as it provides replacement of oil fuels. It will help to improve indicators of operation of engines, and also to solve a problem with ecology. Such fuel can be compared to diesel fuel. In the article the solutions of these problems in the different countries of the World are described. It is also necessary to develop the new engine for biofuel because the rape oil used in the diesel engine, not completely burns down, therefore it is quickly hammered with products of coking, postponed on nozzles, pistons and piston rings. Keywords: engineering, diesel engine, rape oil.
Растущий интерес к видам топлива для легковых и грузовых автомобилей обусловлен тремя существенными соображениями: они, как правило, дают меньше выбросов, усиливающих смог, загрязнение воздуха и глобальное потепление; большинство альтернативных видов топлива производится изнеисчерпаемых запасов; их использование позволяет любому государству повысить энергетическую независимость и безопасность.
Актуальностью данной проблемы является то, что по подсчетам ученых к 2030-му году нефти на планете останется очень мало, и ее добыча не будет приносить прибыль. Снижение запасов углеводородного сырья и ухудшение экологической обстановки обуславливает необходимость изыскания возможности частичной или полной замены минерального моторного топлива топливом растительного происхождения.
В настоящее время существует ряд альтернативных видов топлива. Некоторые из них уже широко используются, другие еще не повсеместно доступны или находятся в экспериментальной стадии. Но все обладают потенциалом для обеспечения полной или частичной замены бензина и дизельного топлива.
Цель: обосновать использование биотопливных композиций в качестве моторного топлива.
Практическая значимость работы: использование биотопливных композиций позволяет экономить топливо нефтяного происхождения путём частичного возмещения его биотопливом и применять их в качестве моторного топлива в двигателе без конструктивных изменений [1].
В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла). Например, в Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. тонн в год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. тонн в год; в Италии — 60 тыс. тонн в год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) -содержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02% .
В Европе биодизельное топливо применяется по двум принципиальным схемам: «немецкой» и «французской». В настоящее время в Германии действует около 12 централизованных и 80 децентрализованных заводов по производству рапсового масла, а топливо «Biodiesel» выпускает восемь немецких фирм. «Французская» схема предусматривает централизованное производство «diestera» на мощных установках (5-10 тыс. тонн в год).
Топливо «Biodiesel», представляющее собой рапсовый метиловый эфир (РМЕ), уже отпускается более чем на 800 заправочных колонках Германии. Ожидается, что до 2020 г. потребление в качестве топлива рапсового масла и РМЕ вместе составит до 4% общего потребления дизельного топлива автотранспортом.
Рапсовое масло изготавливают на децентрализованных маслозаводах (без экстракции) и на централизованных. Процесс изготовления рапсового масла делится на два этапа — первичный отжим из семян и вторичный из жмыха. С помощью последующей экстракции остаточное содержание масла в жмыхе может быть дополнительно понижено. После отжима масло фильтруют и обезвоживают, очищают от кислотных компонентов и осадка, а затем осветляют [2].
Дальнейшая переработка масла в РМЕ возможна лишь в специальных этерификационных установках.
По своим свойствам рапсовое масло имеет ряд отличий от дизельного топлива. Это, прежде всего, относится к вязкости, которая является важнейшим параметром, определяющим качество распыления и сгорания топлива. Вязкость масла может быть понижена нагреванием или разжижением путем добавления дизельного топлива. Рапсовое масло, будучи более вязкотекучим, чем дизельное топливо, при использовании в качестве топлива должно быть достаточно теплым. При слишком низких температурах оно требует подогрева.
Рапсовое масло и РМЕ отличаются от дизельного топлива также температурой кипения. У дизельного топлива она равна приблизительно100°С, у РМЕ — около 320°C. У рапсового масла температура кипения тоже выше, чем у дизельного топлива. При низкой нагрузке дизеля (в том числе на холостом ходу) температура поршня снижается. Рапсовое топливо, имеющее повышенную температуру кипения и осевшее на охладившемся поршне, уже не испаряется и не воспламеняется при смешивании с воздухом. Несгоревшее топливо поршневыми кольцами перемещается вниз, попадает в картер, где смешивается со смазочным маслом. В результате этого масло разжижается попадающим в него РМЕ, что в дальнейшем может привести к выходу дизеля из строя. При использовании в качестве топлива рапсового масла его попадание в смазочное масло приводит к образованию в картере резинообразной субстанции. В связи с этим заменять масло в двигателях, работающих на рапсовом топливе, приходится чаще.
Рапсовое масло не может длительно использоваться в обычных дизелях с непосредственным впрыском, так как оно полностью не сгорает. Результатом этого, кроме смешивания со смазочным маслом, являются продукты коксования, откладывающиеся на форсунках, поршнях и поршневых кольцах.
В дизеле с непосредственным впрыском топлива существуют возможности изменить конструкцию поршней, головки цилиндров и форсунок таким образом, чтобы стало возможным длительное использование в качестве топлива растительных масел. Помимо этого могут быть разработаны специальные двигатели с непосредственным впрыском, предназначенные для работы на рапсовом масле. В таких двигателях должно быть предусмотрено следующее: температура поршня значительно выше, чем в обычных дизелях; ограничена возможность проникновения несгоревшего топлива в смазочное масло; обеспечен более высокий КПД по сравнению с обычным дизелем.
Благодаря процессу этерификации РМЕ по характеристикам оказывается значительно ближе к дизельному топливу. Это топливо может применяться на любых типах дизелей.
Таким образом, использование на транспорте биотоплива на основе рапсового масла обеспечивает решение проблемы замещения нефтяных топлив, значительно расширяет сырьевую базу для
получения моторных топлив, облегчает решение вопросов снабжения топливом транспортных средств и стационарных установок. Возможность получения биотоплива с требуемыми физико-химическими свойствами позволяет целенаправленно совершенствовать рабочие процессы дизелей и, тем самым, улучшить показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов.
Список литературы / References
1. Орсик Л.С., Сорин Н.Т., Федоренко В.Ф. Бионергетика // Мировой опыт и прогнозы развития, 2008. 404 с.
2. Девянин С.Л., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. Харьков: Изд-во «Новое слово», 2007. 452 с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ЯЗЫКА RUBY
СТАРШИМИ ШКОЛЬНИКАМИ Кузьмин Д.Н.1, Ложкина А.Т.2 Email: Kuzmin1146@scientifictext.ru
‘Кузьмин Дмитрий Николаевич — кандидат педагогических наук, доцент; 2Ложкина Анастасия Тихоновна — студент, кафедра информационных технологий обучения и непрерывного образования, Институт педагогики, психологии и социологии Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Аннотация: статья посвящена вопросам изучения старшими школьниками языка программирования Ruby. В настоящее время методология объектно-ориентированного программирования является ведущей в информатике, методика обучения программированию должна соответствовать современным разработкам в компьютерных науках, в связи с чем существует насущная потребность в глубоком изучении методологии объектно-ориентированного программирования с помощью современных языков программирования. Авторы статьи предлагают рассмотреть процесс обучения старших школьников языку программирования в контексте использования конкретных методик. Ключевые слова: Ruby, язык программирования, профильная школа, информатика в старших классах, Ruby в школьной информатике, школьники и Ruby.
THE METHODICAL FEATURES OF LEARNING OF THE RUBY BY HIGH
SCHOOL S SENIORS Kuzmin D.N.1, Lozhkina A.T.2
‘Kuzmin Dmitry Nickolaevich — PhD in Pedagogics, Associate Professor; 2Lozhkina Anastasiya Tickhonovna — Student, INFORMATION TECHNOLOGY AND CONTINUING EDUCATION INSTITUTE PEDAGOGY SIBERIAN FEDERAL UNIVERSITY PSYCHOLOGY AND SOCIOLOGY, KRASNOYARSK
Abstract: the article is devoted to features of learning of the Ruby programming language by high school’s seniors. At present, the methodology of object-oriented programming is the leading in computer science. The methodology of teaching programming should correspond to modern developments in computer science. So, there is an urgent need for a deep learning of the methodology of object-oriented programming using modern programming languages. The authors of the article suggest considering the process of teaching high school’s seniors to the programming language in the context of using specific methods.
Keywords: the Ruby, programming language, high school, informatics and high school, the Ruby and informatics, high school’s seniors and the Ruby.
В настоящее время информатика является учебной дисциплиной, наиболее нестабильной в предметном содержании. Это относится, как к дисциплинам информатики, изучаемым в школах, так и среди предметов, изучаемых в вузах и образовательных учреждениях среднего профессионального образования. Стоит отметить, что в большинстве школ в данный момент в качестве языков
Как сделать дизельное топливо из рапса
Рапсовое масло содержит в своем составе кислоты триацилглицеринов. Их состав повышает устойчивость мaслом к oкислення, что дoзволяе гaрантуваты виробникaм рiпаковои масла для хaрчових целей больше срок придтностi.
Содержание эруковой кислоты и жмыха
Как известно, важным покaзником для рiпаковои oлии является нaявнисть эруковой кислоты. Мiнимизация eруковои кислоты в масле видiграе вaжливу роль при использовании мaслом в хaрчовому нaпрямку. Для харчовиx целей викoристовуеться семян рапса с содержанием eруковои кислoты не более 2% и глюкозiнулатив – 3%.
Что касается технических сортов рапсового масла, которые непригодны для пищи в связи с повышенным количеством эруковой кислоты и суммарной вместимостью мононенасыщенных кислот в пределах 53-69%, а полиненасыщенных – до 23%, то именно эти сорта соответствуют требованиям для производства альтернативного топлива для дизельных двигателей.
Жмых получают из рапса, содержит она до 37-40% ценного белка. Рапсовое жмых используется как питательная дополнения в рецептуре комбикормов для кормления скота и птицы.
Изготовление дизельного топлива из рапса
Рапсовое масло с точки зрения физиологии питания человека содержит в себе достаточно большое количество плюсов, действующих полезными показателями. Рапсовое масло также является источником дешевой вещества для изготовления биодизельного топлива. С одной тонны рапса можно получить от 300 до 360 кг масла. С полученного масла 270-320 кг биодизельного топлива тонн.
Основной ценностью биотоплива является возможность получить его с возобновляемого сырья, и сохранения экологической чистоты.
Топливо подходит к двигателям с камерой завихрения, которые в оснащены дополнительной аппаратурой для впрыска масла. На еритификованому масле могут работать обычные дизельные двигатели, без переоснащения этерифицированных масле могут работать обычные дизельные двигатели без переоснащения.
Использование рапсового масла на энергетическом уровне существует два пути производства: централизованное и децентрализованное.
Централизованное – модификация рапсового масла – получение биодизеля и использования в дизельных двигателях любых марок.
Система (полученное масло поступает на завод для химической переработки, а затем автозаправки). При химической реакции растительное масло смешивается с метанолом и катализатором. При этом образуется биодизель и побочный продукт – глицерин. Специалисты по моторам считают биодизель лучшим, что есть в наличии топливом для двигателей внутреннего сгорания.
Децентрализованное: незначительная модификация дизельных двигателей и использование только вiдфильтрованого рiпаковои масла.
Система (полученное масло фiльтруеться на местах, в небольших емкостях и используется в модифицированных дизельных агрегатах, транспортных средств, местных котельных).
На страницах нашего интернет-магазина вы можете купить посевные семена рапса с маслянистостью от 46%.