Научная статья на тему 'Экспериментальные исследования дизеля, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и льняного масла'

Экспериментальные исследования дизеля, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и льняного масла Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
244
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / DIESEL ENGINE / ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО / DIESEL FUEL / ЛЬНЯНОЕ МАСЛО / LINSEED OIL / СМЕСЕВОЕ БИОТОПЛИВО / MIXED BIOFUEL

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Марков Владимир Анатольевич, Девянин Сергей Николаевич, Спиридонова Лариса Витальевна

Рассмотрены особенности применения в дизелях биотоплив, получаемых с использованием льняного масла. Представлены результаты экспериментальных исследований дизеля типа Д-245.12С, работающего на смесях дизельного топлива и льняного масла. Показана зависимость показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов от состава смесевого биотоплива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Марков Владимир Анатольевич, Девянин Сергей Николаевич, Спиридонова Лариса Витальевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Experimental research of diesel engine running on oil diesel fuel and linseed oil mixtures

Characteristic features of using mixed biofuels with linseed oil in diesel engines are considered. Results of experimental research of a diesel engine of the type D-245.12S running on diesel fuel and linseed oil mixtures are shown. Dependence of fuel efficiency and exhaust gases emissions characteristics on mixed biofuels components is shown.

Текст научной работы на тему «Экспериментальные исследования дизеля, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и льняного масла»

Экспериментальные исследования дизеля, работающего на смесях

нефтяного дизельного топлива и льняного масла

I

B.А. Марков, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, д.т.н.,

C.Н. Девянин, профессор, зав. кафедрой МГАУ им. В.П. Горячкина, д.т.н., Л.В. Спиридонова, доцент МАДГТУ «МАДИ», к.т.н.

Рассмотрены особенности применения в дизелях биотоплив, получаемых с использованием льняного масла. Представлены результаты экспериментальных исследований дизеля типа Д-245.12С, работающего на смесях дизельного топлива и льняного масла. Показана зависимость показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов от состава смесевого биотоплива.

__Ключевые слова:

дизельный двигатель, дизельное топливо, льняное масло, смесевое биотопливо.

овременный этап развития двигателестроения характеризуется все более широким использованием альтернативных моторных топлив [1]. Выбор того или иного вида топлива обусловлен, в первую очередь, наличием значительной сырьевой базы для его производства. При сельскохозяйственном производстве часто образуются побочные продукты, которые могут быть использованы для выработки альтернативных моторных топлив. Таковыми, например, являются растительные масла (подсолнечное, рапсовое, соевое), остающиеся после получения белковых кормов для крупного рогатого скота.

Другим примером комплексного использования сельскохозяйственной продукции является выращивание льна, волокно которого идет на изготовление разнообразных тканей, а из семян вырабатывается льняное масло (ЛМ).

Это масло используется как пищевое (некоторые требования к показателям его качества приведены в ТУ 9141-00255854031-03 «Масло льняное пищевое»). В то же время льняное масло является одним из лучших высыхающих масел и имеет большое техническое применение.

Привлекательность указанных сырьевых баз для производства моторных топлив обусловлена сравнительно невысокой ценой получаемых растительных масел и возобновляемостью данного сырьевого ресурса [1, 2].

Лен обыкновенный (культурный или посевной - Пиит шНаИввтит) представляет собой однолетнее (иногда озимое) растение семейства льновых. Эта сельскохозяйственная культура является традиционной для России. Известно около 20 сортов этого растения. Наибольшее распространение получили три разновидности льна: лен-долгунец,

56

который отличается волокном высокого качества; лен-кудряш, используемый в основном как масличная культура; лен-межеумок (промежуточный), который является маслично-волокнистой культурой. В семенах современных сортов масличного льна содержится до 50 % и более растительного масла.

Возможность использования растительных масел в качестве моторных топлив определяется составом и строением их молекул. Эти масла состоят главным образом (на 95...97 %) из три-ацилглицеридов (рис. 1) - органических соединений, сложных эфиров глицерина и различных жирных кислот, а также моно- и диацилглицеридов. Ацилглице-риды, в свою очередь, содержат молекулы различных жирных (карбоновые) кислот, связанных с молекулой глицерина С3Н5(ОН)3 [1-3]. Растительные масла содержат в основном жирные кислоты с четным числом атомов углерода

(например, С14, С16, С18 и др.). При этом в состав растительных масел входят как ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и др.), так и насыщенные (миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и др.). Молекулы насыщенных жирных кислот не имеют двойных связей, а в ненасыщенных присутствуют одна-три двойные связи.

Жирнокислотный состав льняного масла несколько отличается от аналогичного состава наиболее распространенного в России подсолнечного масла (табл. 1) [3]. Так, если подсолнечное масло богато линолевой кислотой, то льняное масло - линоленовой кислотой, имеющей три ненасыщенные связи. Поэтому льняное масло менее стабильно в окислительных процессах по сравнению с подсолнечным [3, 4]. Низкая окислительная стабильность (высокая окисляемость) льняного масла обусловливает его ограниченное время

н он

н-с-он н-о-с-(сн2)16-с-н

Стеариновая Н

О Н Н Н Н-С-ОН * Н-0-С-(СН2)7-С=С-(СН2)7-С-Н -«Олеиновая Н

О НННННННННН

Н-С-ОН Н-0-С-(СН2)7-С=С-С-С=С-С-С-С-С-С-Н Н Линолевая Н Н Н Н Н Н

но н

НОН Н-С-0-С-{СНг)1б-С-Н н

о н н н

НОН * Н-С-0-С-(СНг)7-С=С-(СНг)7-С-Н

н

О НННННННННН

НОН Н-С-0-С-{СН2)7-С=С-С-С=С-С-С-С-С-С-Н

н н н н н н н

Глицерин

Жирные кислоты

8 ода +

Триацилглицерид

Рис. 1. Схема образования триацилглицеридов, входящих в состав растительных масел

Таблица 1

Жирнокислотный состав подсолнечного и льняного масел

Масла Массовая доля жирных кислот растительных масел

Миристиновая С14Н28О2 или С 14:0 Пальмитиновая С16Н32О2 или С 16:0 Стеариновая С18Н36О2 или С 18:0 Олеиновая С18Н34О2 или С 18:1 Линолевая С18Н32О2 или С 18:2 Линоленовая С18Н30О2 или С 18:3

Подсолнечное До 0,2 5,6...7,6 2,7...6,5 14,0...39,4 18,3...74,0 До 0,2

Льняное 5,4...11,3 2,5...8,0 0,4...1,0 13,0...36,0 8,3...30,0 30,0...67,0

Примечание: после названия жирной кислоты приведены формула состава и условная формула состава, в которой первая цифра соответствует числу атомов углерода, а вторая - числу двойных связей в молекуле.

хранения. Если срок хранения подсолнечного нерафинированного масла составляет 38 недель, то у льняного нерафинированного - лишь 26 недель. Но при этом просроченное льняное масло может быть использовано в качестве моторного топлива.

Целью предлагаемого исследования являлся анализ показателей автотракторного дизельного двигателя, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива (ДТ) и льняного масла. При этом исследовано льняное нерафинированное масло производства ООО «Аромавита» (Московская обл., Подольский р-н, п. Курилово), а также его смеси с нефтяным ДТ марки Л по ГОСТ 305-82, содержащие 5 и 9 % (по объему) льняного масла. Некоторые физико-химические свойства дизельного топлива, льняного

масла и указанных смесей представлены в табл. 2.

По сравнению с нефтяным ДТ льняное масло отличается заметно большими плотностью и вязкостью. Поэтому целесообразна работа дизеля на смесях ДТ и ЛМ. Эти компоненты хорошо смешиваются между собой, образуя стабильные смеси. Причем путем подбора состава смесевого топлива можно достичь приемлемых физических свойств смеси. Рассматриваемые смесевые биотоплива, содержащее 5 и 9 % ЛМ, также имеют повышенные плотность и вязкость, но эти его свойства более близки к аналогичным свойствам ДТ. Так, плотности смесевого биотоплива, содержащего 9 % ЛМ, и ДТ равны соответственно 837 и 830 кг/м3, а их вязкости - 6,0 и 3,8 мм2/с (см. табл. 2). Такие отличия физических

Таблица 2

Физико-химические свойства исследуемых топлив

Топлива

Физико-химические свойства ДТ ЛМ Смесь 95 % ДТ и 5 % ЛМ Смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ

Плотность при 20 °С, кг/м3 830 912 834 837

Вязкость кинематическая, мм2/с

при 20 °С 3,8 59,6 4,5 6,0

при 40 °С 2,3 23,9 - -

Коэффициент поверхностного натяжения ст при 20 °С, мН/м 27,1 30,0 - -

Теплота сгорания низшая, кДж/кг 42500 37600 42200 42000

Цетановое число 45 38 - -

Температура самовоспламенения, °С 250 300 - -

Температура помутнения, °С -25 -12 - -

Температура застывания, °С -35 -20 - -

Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг вещества, кг 14,3 12,62 14,23 14,16

Содержание, % по массе

С 87,0 77,8 86,54 86,17

Н 12,6 12,0 12,57 12,55

О 0,4 10,2 0,89 1,28

Общее содержание серы, % по массе 0,20 0,002 0,190 0,182

Примечание: «-» - свойства не определялись; для смесей указано объемное процентное содержание компонентов.

Следует также отметить, что среди растительных масел льняное и рапсовое масла имеют наилучшие низкотемпературные свойства (температура застывания £з=-20 °С). Но все-таки такая температура застывания является более высокой по сравнению с температурой застывания нефтяного ДТ (^=-35 °С). Это необходимо учитывать при зимней эксплуатации транспортных средств, работающих на топливах, содержащих эти растительные масла.

Известен ряд работ, посвященных использованию льняного масла в качестве моторного топлива для дизельных

Таблица 3

Некоторые параметры дизеля типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5)

Параметры Значение

Тип двигателя Четырехтактный, рядный, дизельный

Число цилиндров 4

Диаметр цилиндра В, мм 110

Ход поршня 5, мм 125

Общий рабочий объем хУк , л 4,32

Степень сжатия £ 16,0

Система турбонаддува Турбокомпрессор ТКР-6 Борисовского завода автоагрегатов

Тип камеры сгорания, способ смесеобразования Камера сгорания типа ЦНИДИ, объемно-пленочное смесеобразование

Номинальная частота вращения п, мин1 2400

Номинальная мощность , кВт 80

Механизм газораспределения Клапанного типа с верхним расположением клапанов

Система охлаждения Водяная, принудительная

Система смазки Принудительная, с разбрызгиванием

Фильтр масляный Сетчатый

Насос масляный Шестеренчатый

Система питания Разделенного типа

Топливный насос высокого давления (ТНВД) Рядный типа PP4M10U1f фирмы Motorpal с всережимным центробежным регулятором

Диаметр плунжеров ТНВД йпл , мм 10

Ход плунжеров ТНВД кпл , мм 10

Длина нагнетательных топливопроводов 1т , мм 540

Форсунки Типа ФДМ-22 производства ОАО «Куроаппаратура» (г. Вильнюс)

Распылители форсунок Фирмы Motorpal типа DOP 119S534 с пятью сопловыми отверстиями диаметром ¿р=0,34 мм и проходным сечением 1^=0,250 мм2

Давление начала впрыскивания форсунок рф , МПа 21,5

свойств ЛМ, а также его смесей с ДТ, от свойств нефтяного дизельного топлива оказывают влияние на параме-58 тры процесса топливоподачи, распы-

ливание топлива и смесеобразование. Указанные смесевые биотоплива отличаются от нефтяного ДТ и по ряду других физико-химических свойств - температуре самовоспламенения, цетановому числу, теплотворной способности (низшая теплота сгорания) и др. Все эти факторы сказываются на показателях топливной экономичности и токсичности отработавших газов (ОГ) дизеля, работающего на указанных топливах.

двигателей как в чистом виде [5-7], так и после выработки из него метилового эфира [8-11]. Причем в связи с указанными отличиями физико-химических свойств ЛМ от аналогичных свойств нефтяного ДТ целесообразна работа дизелей на их смесях.

Вместе с тем вопрос о применении смесей ДТ и ЛМ в качестве топлива для отечественных автотракторных дизелей является недостаточно изученным. Для подтверждения возможности использования этих смесей в качестве моторного топлива проведены экспериментальные исследования дизеля типа Д-245.12С (4ЧН 11/12,5) Минского моторного завода, устанавливаемого на малотоннажные грузовые автомобили ЗиЛ-5301 «Бычок», а также на автобусы Павловского автобусного завода (ПАЗ) и тракторы «Беларусь» (табл. 3).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дизель исследован на моторном стенде АМО «ЗиЛ» на режимах внешней скоростной характеристики и 13-ступенчатого испытательного цикла Правил 49 ЕЭК ООН. Настройки дизеля по установочному углу опережения впрыскивания топлива (13° поворота коленчатого вала до ВМТ) и положению упора дозирующей рейки (упор максимальной подачи топлива) оставались неизменными при использовании всех рассматриваемых видов топлива. Моторный стенд был оборудован комплектом необходимой измерительной аппаратуры. Дымность ОГ измерялась с помощью ручного дымомера МК-3 фирмы Hartridgе (Великобритания) с погрешностью измерения ±1 %. Концентрации N0^ СО, СН в ОГ определялись газоанализатором 8АБ-7532 японской фирмы Yanaco с погрешностями измерения указанных компонентов ±1 %.

На первом этапе исследований проведены испытания дизеля типа Д-245.12С на чистом дизельном топливе и на смеси 91 % ДТ и 9 % ЛМ на режимах внешней скоростной характеристики (рис. 2). Как отмечено выше,

исследуемое смесевое биотопливо имеет физические свойства, приближающиеся к свойствам ДТ. Но его плотность и вязкость все-таки несколько выше аналогичных свойств ДТ (см. табл. 2). Поэтому при переходе от ДТ к смесе-вому биотопливу отмечено небольшое увеличение часового расхода топлива От и некоторое уменьшение коэффициента избытка воздуха а. Однако крутящий момент двигателя Ме и его эффективная мощность Ые изменились незначительно (см. рис. 2 и табл. 4).

Рис. 2. Зависимость эффективной мощности Ые , крутящего момента Ме , часового расхода топлива От , коэффициента избытка воздуха а, дымности ОГ Кх и удельного эффективного расхода топлива & дизеля типа Д-245.12С от частоты вращения п коленчатого вала на режимах ВСХ при использовании различных топлив: 1 - ДТ; 2 - смесь 91% ДТ и 9% ЛМ

Таблица 4

Показатели дизеля типа Д-245.12С, работающего на различных топливах

Вид топлива

Показатели дизеля ДТ Смесь 95 % ДТ и 5 % ЛМ Смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ

Часовой расход топлива, кг/ч на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 20,10 13,10 20,18 13,13 20,24 13,28

Крутящий момент дизеля, Н-м на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 322 368 321 366 319 367

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч) на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 248,4 226,2 250.8 228.9 252,1 230,1

Эффективный КПД дизеля на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 0,341 0,374 0,340 0,373 0,340 0,373

Дымность ОГ, % по шкале Хартриджа на режиме максимальной мощности на режиме максимального крутящего момента 16,0 43,0 12,0 37,5 11,0 36,0

Интегральные на режимах 13-ступенчатого цикла эффективный расход топлива, г/(кВт-ч) эффективный КПД 247,97 0,341 248,72 0,343 252,26 0,340

Интегральные на режимах 13-ступенчатого цикла удельные массовые выбросы, г/(кВт-ч) оксидов азота монооксида углерода несгоревших углеводородов 7,018 1,723 0,788 6,230 1,631 0,695 6,441 1,511 0,664

В то же время из-за наличия в молекулах ЛМ атомов кислорода теплотворная способность смесевого биотоплива была несколько ниже теплотворной способности ДТ. Это привело к тому, что при использовании смеси 91 % ДТ и 9 % ЛМ на большинстве исследуемых режимов удельный эффективный расход топлива gе оказался несколько выше, чем при работе на ДТ. В частности, при переходе с ДТ на смесевое биотопливо на режиме максимальной мощности с частотой вращения коленчатого вала «=2400 мин1 удельный эффективный расход топлива gе увеличился от 248,4 до 252,1 г/(кВт-ч), а на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин1 - от 226,2 до 230,1 г/(кВт-ч). Но при этом эффективный КПД дизеля пе на этих режимах практически не изменялся (см. табл. 4).

Вместе с тем наличие в молекулах ЛМ атомов кислорода привело к заметному уменьшению дымности ОГ дизеля, работающего на смесевом биотопливе. Так, на режиме максимальной мощности при «=2400 мин1 переход с ДТ на смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ сопровождался снижением дымности ОГ Кх от 16 до 11 % по шкале Хартриджа, а на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин1 - от 43 до 36 % по той же шкале.

Результаты экспериментальных исследований дизеля Д-245.12С на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла Правил 49 ЕЭК ООН представлены на рис. 3. Как отмечено выше, использование рассматриваемого смесевого биотоплива привело к незначительному росту часового расхода топлива Ст (см. рис. 3а). Так, при переводе дизеля с ДТ на смесь

Рис. 3. Зависимость часового расхода топлива 0т (а), объемной концентрации оксидов азота С^ (б), монооксида углерода Ссо (в) и несгоревших углеводородов ССН (г) в ОГ дизеля типа Д-245.12С от частоты вращения п и крутящего момента Ме при использовании различных топлив: 1 - ДТ; 2 - смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ

91 % ДТ и 9 % ЛМ на режиме максимальной мощности при п=2400 мин1 величина От возросла от 20,10 до 20,24 кг/ч, а на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 - от 13,10 до 13,28 кг/ч (см. рис. 3а и табл. 4).

При использовании смесевого биотоплива на большинстве исследуемых режимов имело место уменьшение содержания в ОГ оксидов азота СЫОх (см. рис. 3 б). Так, перевод дизеля с ДТ на смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ на режиме холостого хода при п=900 мин1 сопровождался

снижением концентрации СМОх от 0,0100 до 0,0095 %, на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 концентрация СЫОх уменьшилась от 0,0700 до 0,0690 %, а на режиме максимальной мощности при п=2400 мин1 -от 0,0605 до 0,0570 %.

При использовании смесевого биотоплива отмечена тенденция снижения содержания в ОГ монооксида углерода СсО (см. рис. 3в). Перевод дизеля с ДТ на смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ на режиме холостого хода при п=900 мин1 не сказался

62

на концентрации СсО - она осталась неизменной и была равна 0,0240 %. Но при этом на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 концентрация СсО снизилась от 0,0330 до 0,0280 %, а на режиме максимальной мощности при п=2400 мин1 - от 0,0102 до 0,0085 %.

Перевод исследуемого дизеля на сме-севое биотопливо оказал наибольшее положительное влияние на содержание в ОГ несгоревших углеводородов ССН (см. рис. 3г). При переводе дизеля с ДТ на смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ на режиме холостого хода при п=900 мин1 отмечено снижение концентрации ССН от 0,0240 до 0,0239 %, на режиме максимального крутящего момента при п=1500 мин1 - от 0,0170 до 0,0130 %, на режиме максимальной мощности при п=2400 мин1 -от 0,0108 до 0,0083 %.

По приведенным на рис. 3 характеристикам часового расхода топлива Ст и содержания в ОГ нормируемых токсичных компонентов (оксидов азота СКОх, монооксида углерода СсО, несгоревших углеводородов Ссн) с использованием общепринятых методик рассчитаны показатели топливной экономичности и интегральные удельные массовые выбросы токсичных компонентов на режимах 13-ступенчатого цикла (соответственно еС0, есН). Оценка эксплуатационного расхода топлива на режимах 13-сту-пенчатого цикла проведена по среднему (условный) удельному эффективному расходу топлива, который определялся с использованием зависимости [2]

У О К

^^ Т1 I

^ е уел

еуел 13

X

его работе на этих топливах оценивалась не удельным эффективным расходом топлива gе, а эффективным КПД дизеля пе . Причем для интегральной оценки работы дизеля на режимах 13-ступен-чатого цикла использован условный эффективный КПД, определяемый из соотношения [2]

П

3600

е уел

где От1 и N - часовой расход топлива и эффективная мощность двигателя на г-м режиме.

Поскольку смесевые биотоплива имеют меньшую теплотворную способность, топливная экономичность дизеля при

Ни §е уел

где Иц - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Результаты расчетов указанных параметров (см. табл. 4) подтверждают возможность улучшения экологических показателей дизеля Д-245.12С при его переводе с ДТ на смесь 91 % ДТ и 9 % ЛМ. Так, при подаче в КС дизеля исследуемого смесевого биотоплива на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента дымность ОГ снизилась на 16...31 % по сравнению с использованием нефтяного ДТ. Удельный массовый выброс несгоревших углеводородов еСН на режимах 13-ступенчатого цикла уменьшился с 0,788 до 0,664 г/(кВтч), то есть на 15,7 %, удельный массовый выброс монооксида углерода еС0 снизился с 1,723 до 1,511 г/(кВтч), или на 12,3 %. При этом удельный массовый выброс оксидов азота снизился с 7,018 до 6,441 г/(кВтч), то есть на 8,2 %, а условный эффективный КПД дизеля це усл остался практически неизменным (уменьшился с 0,341 до 0,340, что находится в пределах точности определения этого показателя).

Представленные результаты исследований дизеля типа Д-245.12С получены при его работе на смесевом биотопливе, содержащем 91 % ДТ и 9 % ЛМ. Но определенный интерес представляет вопрос о влиянии состава смесевого биотоплива на характеристики дизеля. В связи с этим проведен анализ показателей дизеля типа Д-245.12С, работающего на чистом нефтяном ДТ, смеси 95 % ДТ и 5 % ЛМ, смеси 91 % ДТ и 9 % ЛМ. При этом использованы данные табл. 4.

1=1

1=1

Характеристики удельного эффективного расхода топлива gе , эффективного КПД це исследуемого дизеля и дымности ОГ Кх в зависимости от концентрации льняного масла в смесевом биотопливе СЛМ приведены в табл. 4 и на рис. 4я. На режиме максимальной мощности при «=2400 мин1 увеличение концентрации льняного масла СЛМ в сме-севом биотопливе с 0 до 5 и 9 % приводит к росту удельного эффективного расхода топлива gе с 248,4 до 250,8 и 252,1 г/(кВтч) соответственно и снижению дымности ОГ Кх с 16,0 до 12,0 и 11,0 %. Аналогичное увеличение СЛМ на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин1 сопровождалось ростом gе с 226,2 до 228,9 и 230,1 г/(кВтч) и уменьшением Кх с 43,0 до 37,5 и 36,0 %.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что использование рассматриваемых смесевых биотоплив позволило заметно уменьшить дымность ОГ. Указанное же увеличение удельного расхода смесевых биотоплив объясняется их

меньшей теплотворной способностью Иц (см. табл. 2). При этом с ростом содержания ЛМ в смесевом биотопливе эффективность процесса сгорания изменялась сравнительно слабо. Так, на режиме максимальной мощности при «=2400 мин1 и концентрации льняного масла в смесевом биотопливе СЛМ 0; 5 и 9 % условный эффективный КПД дизеля пе усл составил соответственно 0,341; 0,340 и 0,340, а на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин1 -0,374; 0,373 и 0,373 (см. табл. 4).

Значения интегральных на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла удельных массовых выбросов токсичных компонентов (см. табл. 4 и рис. 4б) подтвердили возможность заметного улучшения экологических показателей исследуемого дизеля при использовании смесевых биотоплив. Их применение позволило снизить выбросы всех нормируемых токсичных компонентов ОГ дизеля - оксидов азота NОх , монооксида углерода СО, несгоревших углеводородов СН.

Рис. 4. Зависимость удельного эффективного расхода топлива gе , эффективного КПД , дымности ОГ Кх на режимах ВСХ (а), удельных массовых выбросов оксидов азота еЫОх , монооксида углерода есО и углеводородов есн на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла (б) дизеля типа Д-245.12С от содержания льняного масла СЛМ в смесевом биотопливе: 1 - на режиме максимальной мощности при «=2400 мин-1; 2 - на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин-1

При концентрации льняного масла в сме-севом биотопливе СЛМ, равной 0; 5 и 9 %, выбросы оксидов азота еЫ0х составили соответственно 7,018; 6,230 и 6,441 г/(кВтч), выбросы монооксида углерода еСО -1,723; 1,631 и 1,511 г/(кВтч), выбросы не-сгоревших углеводородов еСН - 0,788; 0,695 и 0,664 г/(кВтч).

В целом проведенные экспериментальные исследования отечественного автотракторного дизеля типа Д-245.12С подтвердили эффективность использования льняного масла как экологической добавки к нефтяному дизельному топливу.

Содержащийся в молекулах льняного масла кислород благоприятно сказывается на выбросах с ОГ дизеля нормируемых токсичных компонентов - оксидов азота, монооксида углерода и несгорев-ших углеводородов, а также на дымности ОГ. Полученные экспериментальные данные также подтверждают возможность оптимизации состава рассматриваемого смесевого биотоплива (с учетом минимизации расхода топлива), выбросов токсичных компонентов ОГ и преимущественных режимов работы автотракторного дизеля.

Литература

1. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / А.А. Александров, И.А. Архаров, В.А. Марков и др. Под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. -М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. - 791 с.

2. Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. - М.: Издательский центр ФГОУ ВПО «МГАУ им. В.П. Горячкина», 2008. - 340 с.

3. Петрова С.Н., Маланина О.О. Влияние условий хранения на качественные показатели подсолнечного и льняного масла // Масложировая промышленность. - 2012.

- № 1. - С. 16-18.

4. Ладыгин В.В., Прохорова Л.Т., Журавлева Л.Н. и др. Химический состав и окислительная стабильность пищевого льняного масла // Масложировая промышленность. -2011. - № 5. - С. 12-15.

5. Goering C.E., Daugherty M.J. Energy Accounting for Eleven Vegetable Oil Fuels // Transactions of the ASAE. - 1982. - Vol. 25. - № 5. - P. 1209-1215.

6. Goering C.E., Schwab A.W., Daugherty M.J., Pryde E.H., Heakin A.J. Fuel Properties of Eleven Vegetable Oils // Transactions of the ASAE. - 1982. - Vol. 25. - № 6. - P. 1472-1477, 1483.

7. Knorr W., Daute P., Grutzmacher R., Hofer R. Development of New Fields of Application for Linseed Oil // Fett Wissenschaft Technologie. - 1995. - Jg. 97. - № 5. - S. 165-169.

8. Agarwal A.K., Das L.M. Biodiesel Development and Characterization for Use as a Fuel in Compression Ignition Engines // Transactions of the ASME. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 2001. - Vol. 123. - № 2. - P. 440-447.

9. Agarwal A.K., Bijwe J., Das L.M. Effect of Biodiesel Utilization of Wear of Vital Parts in Compression Ignition Engine // Transactions of the ASME. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 2003. - Vol. 125. - № 2. - P. 604-611.

10. Agarwal A.K., Bijwe J., Das L.M. Wear Assessment in a Biodiesel Fueled Compression Ignition Engine // Transactions of the ASME. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power.

- 2003. - Vol. 125. - № 3. - P. 820-826.

11. Sebedio J.L., Prevost J., Grandgirard A. Heat Treatment of Vegetable Oils. I. Isolation of the Cyclic Fatty Acid Monomers From Heated Sunflower and Linseed Oils // Journal of the American Oil Chemists' Society. - 1987. - Vol. 64. - № 7. - P. 1026-1032.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.