Тракторы и автомобили (стр. 12 )

4.2. Метиловый эфир рапсового масла

Метиловый эфир – это топливо, по своим характеристикам наиболее близкое к ДТ. Метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ), или биодизель, хорошо смешивается с дизельным топливом [30].

Биодизель – это эфиры соответствующих масел, которые используются как дизельное топливо. Метиловый эфир обычно получают методом, известным как «трансэтерификация». Молекула глицерольного эфира жирной кислоты расщепляется на молекулы метилового эфира. При этом масла и жиры реагируют со спиртом (обычно метанол), а катализатором является натриевый или содовый гидроксид (сода, щелок, поташ или едкий натрий). В результате этой реакции получают метиловый эфир рапсового или другого масла и глицерин. В процессе реакции для получения 1 т метилового эфира расходуется 980 кг масла, 125 кг метилового спирта, 14,2 кг катализатора [1, 16, 39].

Рассмотрим энергетический баланс производства МЭРМ и смесевого топлива на основе рапсового масла на примере 1 га посева рапса (табл. 16) [31].

Затраты на производство рапсовых семян составляют 17,7 ГДж, на извлечение масла – 0,7 ГДж [11, с. 4]. Из табл. 16 видно, что затраты энергии при производстве МЭРМ выше, чем выход по топливной составляющей. Это связано с необходимостью тратить дополнительную энергию при реакции трансэтерификации. Для РМ выход энергии по топливной составляющей выше, чем затраты, и достигает 10,4 ГДж, что эквивалентно 298 л дизельного топлива. Однако при условии рационального использования шрота и соломы по обоим видам топлива наблюдается положительный баланс энергии: 85,4 % для РМ и 62,1 % для МЭРМ.

Т а б л и ц а 16. Энергетический баланс альтернативных видов

топлива на основе РМ

Смесевое топливо
Затраты энергии, ГДж/га	18,4
Выход энергии, ГДж/га: по топливной составляющей	29,3
топливу и шроту	61
топливу, шроту и соломе	125,8
Метиловый эфир рапсового масла
Затраты энергии, ГДж/га	47,7
Выход энергии, ГДж/га: по топливной составляющей	28,0
топливу и шроту	61,15
топливу, шроту и соломе	126,0

Метиловый эфир может подаваться в двигатель как в чистом виде, так и в смеси с ДТ через штатную топливоподающую систему. Необходима лишь замена некоторых уплотнительных материалов, к которым эфир агрессивен. По сравнению с дизельным топливом МЭРМ имеет ряд достоинств: высокое цетановое число, высокую температуру вспышки, лучшие смазывающие свойства [30].

Однако он имеет и ряд недостатков: низкая стабильность при хранении, отрицательное влияние на моторное масло. Метиловый эфир растворяет лакокрасочные покрытия и резину [3, с. 23].

Также при использовании смесевых топлив на основе эфира рапсового масла изменяются показатели рабочего процесса дизеля. При неизменных регулировках топливной аппаратуры с увеличением содержания эфира жесткость и максимальное давление сгорания растут. Эти изменения заметны при работе дизеля на топливе с содержанием более 10 % МЭРМ [34].

Присутствие кислорода в метиловом эфире (до 11 %) улучшает процесс сгорания, что приводит к уменьшению выбросов CnHm на 10–56 %, СО – на 10–43 %, СО2 и сажи – на 50–55 %. В связи с практически полным отсутствием в МЭРМ серы (10–15 ppm) и ароматических соединений в ОГ дизеля практически нет оксидов серы и ПАУ. При этом наблюдается увеличение эмиссии NOx на 10 % [1, 30, 38].

ЛИТЕРАТУРА

1. Аблаев, А. Биодизель: мыслить за пределами нефтяной трубы / А. Аблаев // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. – 2007. – № 1. – С. 61–65.

2. Бойлс, Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки / Д. Бойлс. – М.: Агропромиздат, 1987. – 152 с.

3. Вальехо, П. Применение раздельной подачи топлива растительного происхождения в малоразмерный дизель с целью улучшения его экологических показателей: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / П. Вальехо. – М., 2000. – 16 с.

4. Газобаллонные автомобили: справочник / [и др.]; под общ. ред. А. И. Морева. – М.: Транспорт, 1992. – 175 с.

5. Гусаков, С. Работа дизеля на топливах, полученных из возобновляемых источников, и пути совершенствования его рабочего процесса / С. Гусаков, П. Вальехо // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. – 2006. – № 3. – С. 69–71.

6. Гущин, эффективного и экологического показателей тракторного дизеля 24 10,5/12,0 путем применения метаноло-топливной эмульсии: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / . – Киров, 2004. – 197 л.

7. Дубровский, сбраживание сельскохозяйственных отходов / В. С. Дубровский, У. Е. Виестур. – Рига: Зинатне, 1988. – 204 с.

8. Дунин, системы совместной подачи двух топлив в камеру сгорания дизеля через одну форсунку: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / А. Ю. Дунин. – М., 2006. – 196 л.

9. Емельянов, бензин и другие виды топлива: свойства, ассортимент, применение / В. Е. Емельянов, И. Ф. Крылов. – М.: Астрель; ACT: Профиздат, 2005. – 207 с.

10. Жозе, параметров рабочего процесса дизеля при использовании спирто-дизельных топлив: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / А. Х. Жозе. – Барнаул, 2005. – 151 л.

11. Использование биологических добавок в дизельное топливо / В. М. Федоренко [и др.]. – М.: ФГНУ «Росинформагротехник», 2007. – 52 с.

12. Ишханян, А. Э. Улучшение экологических показателей дизелей путем использования в качестве топлива диметилового эфира: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / А. Э. Ишханян. – М., 2004. – 179 л.

13. Казначевский, В. Л. Повышение энергетических, экономических и экологических качеств дизеля 8Ч13/14 регулированием физико-химических свойств топлива: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / В. Л. Казначевский. – М., 2006. – 156 л.

14. Карташевич, А. Н. Анализ некоторых свойств смесевых видов автотракторных дизельных топлив на основе рапсового масла / А. Н. Карташевич, В. С. Товстыка, И. Д. Кузьмич // Вес. Белорус. гос. с.-х. акад. – 2009. – № 1. – С. 133–138.

15. Карташевич, А. Н. Возобновляемые источники энергии: науч.-практ. пособие / А. Н. Карташевич, В. С. Товстыка. – Горки: БГСХА, 2007. – 264 с.

16. Карташевич, А. Н. Применение альтернативных топлив для ДВС: лекция / А. Н. Карташевич, В. С. Товстыка. – Горки: БГСХА, 2007. – 32 с.

17. Кириллов, виды моторных топлив из биосырья для сельскохозяйственной автотракторной техники / Н. Г. Кириллов // Достижения науки и техники. – 2002. – № 2. – С. 11–15.

18. Кириллов, биометан – перспективное моторное топливо / Н. Г. Кириллов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2001. – № 12. – С. 10–13.

19. Кириллов, Н. Г. Природный газ как моторное топливо; газ сжатый или газ сжиженный / Н. Г. Кириллов // Газовая промышленность. – 2003. – № 1. – С. 12–14.

20. Клементьев, А. Альтернативные виды топлива: проблема выбора ближайшей перспективы / А. Клементьев // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. – 2006. – № 3. – С. 63–65.

21. Коротеев, А. С. Перспективы использования водорода в транспортных средствах / А. С. Коротеев, В. В. Миронов, В. А. Смоляров // Международный научный журнал по альтернативной энергии и экологии. – 2004. – № 1(9). – С. 5–13.

22. Лиханов, В. А. Применение метаноло-топливных эмульсий в тракторных дизелях / , С. А. Плотников. – Киров: НИИСХ «Северо-Восток», 2000. – 96 с.

23. Лосюк, источники энергии: учеб. пособие / Ю. А. Лосюк, В. В. Кузьмич. – Минск: УП «Технопринт», 2005. – 234 с.

24. Льотко, В. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / В. Льотко, В. Н. Луканин, А. С. Хачиян. – М.: МАДИ (ТУ), 2000. – 311 с.

25. Марочкин, вторичных топливно-энергетических ресурсов в сельском хозяйстве / , , . – Минск: Ураджай, 1989. – 200 с.

26. Матиевский, вопросов оптимизации рабочего процесса дизеля с объемно-пленочным смесеобразованием на чистом рапсовом масле / , , // Материалы Междунар. конф. «Двигатель–2007», посвящ. 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. : сб. науч. тр. / МГТУ им. Н. Э. Баумана; под ред. Н. А. Иващенко [и др.]. – М., 2007. – С. 371–375.

27. Месяц, энергетика и топливные элементы / , M. Д. Прохоров // Вес. РАН. – 2004. – Т. 74. – № 7. – С. 579–597.

28. Методы получения водорода. Реферативный сборник. – Минск: ИЯЭ АН СССР, 1990. – 71 с.

29. Мирошниченко, Д. Диметиловый эфир – альтернативное дизельное топливо / Д. Мирошниченко, И. Киселёв, С. Шурупов // Автогазозаправочный комплекс +
альтернативное топливо. – 2004. – № 4. – С. 62–64.

30. Митусова, топливо из альтернативных источников энергии / Т. Н. Митусова, М. В. Калинина // Специализир. науч.-практ. конф. «Охрана окружающей среды в городе»: сб. докл. / под ред. В. Б. Зотова. – М.: Юго-Восток-сервис, 2006. – С. 129–136.

31. Опыт применения альтернативных видов топлива для автомобильной и сельскохозяйственной техники / Е. П. Шилова [и др.]. – М.: ФГНУ «Росинформагротехник», 2006. – 96 с.

32. Опыт проектирования и использования систем подачи ДМЭ в автомобильных дизелях / Л. Грехов [и др.] // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. – 2004. – № 6. – С. 60–62.

33. Опыт разработки и эксплуатации автомобилей-рефрижираторов ЗИЛ-5301 «Бычок», работающих на диметиловом эфире / Т. Смирнова [и др.] // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. – 2005. – № 4. – С. 53–59.

34. Особенности рабочего процесса дизелей при применении смесевого биотоплива различного состава / Г. М. Кухарёнок [и др.] // Рапс: масло, белок, биодизель: материалы междунар. науч.-практ. конф., Жодино, 25–27 сентября 2006 г. / под общ. ред. д-ра с.-х. наук, проф. . – Минск: ИВЦ Минфина, 2006. – С. 203–207.

35. Пастернак, Е. В поисках ДМЭ / Е. Пастернак // The Chemical Journal. – 2006. – сент. – С. 26–29.

36. Плотников, С. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей применением спиртосодержащих топлив / С. А. Плотников, С. Н. Гущин. – Киров, 2003. – 162 с.

37. Самоль, Г. И. Газобаллонные автомобили / Г. И. Самоль, И. И. Гольдблат. – Изд. 2-е, перераб. – М.: МАШГИЗ, 1953. – 240 с.

38. Слепцов, О. Н. Эффективность применения топлив растительного происхождения в АПК: дис. … канд. техн. наук: 05.04.02 / О. Н. Слепцов. – М., 2007. – 178 л.

39. Смирнова, Т. Н. Биодизель – альтернативное топливо для дизелей / Т. Н. Смирнова, В. М. Подгаецкий // Двигатель. – 2007. – № 1. – С. 32–35.

40. Твайделл, Дж. Возобновляемые источники энергии: пер. с англ. /Дж. Твайделл, А. Уэйр. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 392 с.

41. Тимченко, И. И. Использование биогаза как альтернативного моторного топлива в транспортных установках с ДВС / И. И. Тимченко, , А. А. Ефремов // Автомобильный транспорт. – 2006.

42. Товстыка, В. С. Подача этилового спирта в дизель как способ улучшения его экологических показателей / В. С. Товстыка, Г. Н. Гурков // Молодежь и инновации – 2009: материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, посвящ.
170-летию УО БГСХА, Горки, 3–5 июня 2009 г.: в 3 ч. / Белорус. гос. с.-х. акад.; редкол.: А. П. Курдеко [и др.]. – Горки, 2009. – Ч. 2. – С. 41–43.

43. Товстыка, В. С. Улучшение эксплуатационных показателей колесного трактора путем использования смесевого топлива: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.03 / В. С. Товстыка. – Горки, 2011. – 156 л.

44. Филиппов, А. А. Повышение эффективности эксплуатации автотракторных средств путем подбора альтернативных видов топлива: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.10 / А. А. Филиппов. – Оренбург, 2004. – 135 л.

45. Чириков, К. Ю. Перспективы применения СПГ на транспорте / К. Ю. Чириков, Е. Н. Пронин // Газовая промышленность. – 1999. – № 10. – С. 28–29.

46. Шкаликова, В. Сравнительный анализ применения легких синтетических парафиновых углеводородов и диметилэфира в дизеле / В. Шкаликова, А. Русинов // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. – 2007. – № 1. – С. 66–67.

47. Niehaus, R. A. Cracked soybean oil as a fuel for a diesel engine / R. A. Niehaus, C. E. Goering, L. D. Sorenson // Transaction of the ASAE. – 1986. – Vol. 29. – № 3. – P. 683–689.

48. Schwab, A. W. Preparation and properties of diesel fuels from vegetable oils / A. W. Schwab, M. O. Bagby, B. Freedman // Fuel. – 1987. – Vol. 66. – № 10. – P. 1372–1378.

Содержание

Введение.................................................................................................................................

3

1. Виды и классификация газообразных топлив для двигателей внутреннего сгорания. 4 1.1. Сжиженные нефтяные газы. 5 1.2. Природный газ 17 1.3. Сжиженный природный газ 22 1.4. Генераторный газ 23 1.5. Биогаз 24 1.6. Диметиловый эфир. 32 2. Использование спиртов в качестве топлива. 33 3. Водородное топливо. 37 3.1. Применение водорода в топливных элементах. 39 3.2. Применение водорода в ДВС. 42 4. Топлива на основе растительных масел. 49 4.1. Растительные масла без химической обработки. 49 4.2. Метиловый эфир рапсового масла. 54 Литература………………………………………………………………………………........

4 5 17 22 23 24 32 33 37 39 42 49 49 54 57

Учебное издание

Карташевич Анатолий Николаевич

Гордеенко Андрей Васильевич

Товстыка Виктор Станиславович

Малышкин Павел Юрьевич

Тракторы и автомобили

Альтернативные топлива

для автотракторной техники

Курс лекций

Редактор

Технический редактор

Подписано в печать 30.12.2013. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная.

Ризография. Гарнитура «Таймс». Усл. печ. л. 3,49. Уч.-изд. л. 3,39.

Тираж 100 экз. Заказ.

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия».

Свидетельство о ГРИИРПИ .

Ул. Мичурина, 13, 213407, г. Горки.

Отпечатано в УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия».

Ул. Мичурина, 5, 213407, г. Горки.