Вопросы исследования альтернативных топлив, получаемых из возобновляемых источников сырья, с целью замены нефтяных топлив и улучшения экологических показателей автотракторных двигателей являются актуальными. В качестве сырья для получения топлив привлекательны масленичные культуры, в частности рапс. Однако, большая вязкость рапсового масла по сравнению с дизельным топливом затрудняет использование его в двигателях в чистом виде. Поэтому его применяют в смеси с маловязкими компонентами. В качестве добавок в рапсовое масло, понижающих его вязкость смеси применяли дизельное топливо, керосин, бензин, спирт. На основании теплового расчета определены показатели рабочего цикла и показатели работы тракторного дизеля при использовании смесевых топлив на базе рапсового масла различного состава. Проведено сравнение полученных показателей с традиционным дизельным топливом. Теплота сгорания исследуемых смесевых топлив снижается по сравнению с дизельным топливом. Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания смесевых топлив, требуется меньше, особенно для спирто-рапсовых смесей, что объясняется увеличением доли кислорода в составляющих компонентах исследуемых смесевых топлив.
Вопросы замены нефтяных топлив и улучшения экологических показателей автотракторных двигателей являются актуальными. Изысканию альтернативных топлив и возможности их использования в двигателях посвящены работы, проводимые в Пензенской ГСХА, Уральском ГАУ и др.(2,3).
Наиболее подходящими для использования в качестве моторного топлива можно считать масленичные культуры, в частности рапс.
Однако использование рапсового масла в чистом виде для питания двигателей затрудняется из-за его высокой вязкости. Поэтому оно может быть использовано в смеси с добавками, понижающими вязкость.
На кафедре тракторов и автомобилей УрГАУ в качестве добавок к рапсовому маслу применяли дизельное топливо, керосин, бензин, этанол.
Нами проведены расчеты по влиянию смесевых топлив на базе рапсового масла различного состава на мощностные, экономические и показатели рабочего цикла тракторного дизеля Д-144. Результаты расчетов представлены в табл.1.
Таблица1 - Мощностные, экономические и показатели рабочего цикла дизельного двигателя при использовании смесевых топлив различного состава.
|
№ |
Показатели |
ДТ |
50 % РМ + 50%ДТ |
РМ60% +К40% |
60%РМ+ 40% С2Н5ОН |
|
1 |
2 ¯¯ |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Теплота сгорания, МДж/кг |
41,8 |
39,5 |
39,12 |
33.217 |
|
^2 |
Теоретическое количество воздуха, кмоль/кг топлива |
0,502 |
0,4752 |
0,4681 |
0.39457 |
|
¯3 |
Теоретическое количество воздуха, кг/кг топлива |
14,56 |
13,78 |
13,57 |
11.4426 |
|
¯4 |
Коэффициент молеку лярного изменения |
1,043 |
1,06368 |
1,0474 |
1.829 |
|
¯З |
Температура сгорания, оК |
2140, 0 |
2134,37 |
2135,0 |
2124.6 |
|
¯6 |
Среднее индикаторное давление, МПа |
0,952 |
0,95905 |
0,9626 |
0.97664 |
|
¯7 |
Среднее эффективное давление, МПа |
0,733 6 |
0,76105 |
0,7373 |
0.75094 |
|
8 |
Индикаторный КПД |
0,473 |
0,4991 |
0,4735 ¯¯ |
0.4698 |
|
9 |
Эффективный КПД |
0,382 |
0,396 |
0,3821 |
0.3805 |
|
10 |
Эффективный удельный расход топлива, г/ кВт |
225,5 |
230,15 |
240,84 |
284.83 |
|
11 |
Эффективная мощность, кВт |
45,77 |
İ5Ā |
46,01 |
46.86 |
|
12 |
Изменение мощности, % |
- |
-0,6 ¯ |
+0,52 ¯¯ |
+2.38 |
|
13 |
Изменение удельного расхода топлива, % |
+6,4 |
+6,80 |
+24,34,3% |
Анализ полученных данных показывает, что теплота сгорания исследуемых смесей ниже, чем у дизельного топлива, причем существенно при добавлении спирта.
Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания смесевых топлив, требуется меньше, особенно для спирто-рапсовых смесей.
Как показали расчеты, при использовании дизельно- и керосинорапсовых смесей имеет место незначительное снижение максимальной температуры рабочего цикла (на 5градусов) и более существенное(на 150) при использовании спирто-рапсовых.
Индикаторные и эффективные показатели двигателя существенно не изменяются.
Отмечено уменьшение мощности двигателя при использовании дизельно-рапсовых смесей и тенденция к увеличению мощности при использовании керосино- и спирто-рапсовых смесей на 0,5 -2,4%.
Экономичность двигателя снижается при использовании дизельно- и керосино-рапсовых смесей на 6,4-6,8% и значительно -на 24,3% при использовании спирто-рапсовых смесей.
Выводы:
Таким образом, проведенные расчеты показывают:
- При использовании в тракторном дизеле смесевых топлив на базе рапсового масла отмечено увеличение мощности двигателя на 0.5-2,4% по сравнению с дизельным топливом. Наблюдается тенденция к повышению мощности при использовании спирта в смеси.
- Экономичность двигателя значительно снижается при использовании всех смесей по сравнению с традиционным топливом ,но наиболее значительно- на 24,3% при использовании спирто-рапсовых смесей.
ЛИТЕРАТУРА
- Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 2002.- С.496.
- Результаты испытаний и перспективы эксплуатации дизелей на биотопливе.-М;. «Росинформагротех», 2008.- С.136.
- Л.В. Денежко, А.М. Боровских, Л.А. Новопашин- Влияние на показатели двигателей некоторых альтернативных топлив. // «ТранспортУра- ла», УрГУПС, 2008. - № 4.