ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИНТОВОГО ПРЕССА ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 631.854.2.002.8 Б01 10.48136/2222-0364_2021_4_190

М.В. ЗАПЕВАЛОВ1, ВВ. КАЧУРИН1, НС. СЕРГЕЕВ1, Г.В. РЕДРЕЕВ2 1 Южно-Уральский государственный аграрный университет, Челябинск Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИНТОВОГО ПРЕССА ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА

Птицеводство является одной из рентабельных отраслей сельского хозяйства как в России, так и во всем мире. В последние годы она активно развивается, ведутся разработки инновационных проектов, внедряются ресурсосберегающие технологии. Уровень потребления птицеводческой продукции высок и продолжает постоянно увеличиваться, что подтверждает перспективность всей отрасли как минимум на ближайшие годы. При этом одной из важнейших проблем при производстве продукции птицеводства является загрязнение окружающей среды отходами производства, в частности птичьим пометом, годовой выход которого на одной птицефабрике может составлять до сотен тысяч тонн. Применяемые технологии переработки помета не обеспечивают эффективную его утилизацию, в результате на прилегающих территориях скапливается большой количество данного отхода, который при клеточном содержании птицы относится к 3-му классу опасных веществ. При наличии тепла и влаги в помете развиваются нежелательные химико-биологические процессы, в результате которых начинают выделяться вещества, загрязняющие окружающую среду. Одним из рациональных способов предотвращения этих процессов является обезвоживание помета до влажности 14-15%. При этом необходимо учитывать виды связи влаги с частицами помета. К механически связанной влаге относится капиллярно-связанная и свободная влага. Наиболее простым механическим способом обезвоживания птичьего помета является отстаивание, среди распространенных способов разделения суспензий можно выделить фильтрование. Рациональным способом разделения таких неоднородных систем, как птичий помет, является прессование. Все большее применение находят прессы непрерывного действия, к которым относятся шнековые (винтовые). Применение винтового пресса позволяет обезводить птичий помет с исходной влажности 75% до влажности 50-55%. Это обеспечивает существенное снижение затрат энергии при последующей высокотемпературной сушке.

Ключевые слова: птицеводство, помет, влага, механическое обезвоживание, прессовая машина, винтовой пресс, затраты энергии.

Введение

Целью исследования является повышение эффективности механического обезвоживания птичьего помета. При клеточном содержании птицы помет относится к капиллярно-пористым материалам. Стенки помета, образуемые твердыми частицами, эластичны и при поглощении жидкости набухают. При этом присутствует химическая, физико-химическая и механическая форма связи влаги. В данных группах, в свою очередь, выделяются четыре вида связи влаги с комковато-пористыми частицами (рис. 1) [1].

Чем сильнее связь жидкости с поверхностью твердого тела, тем труднее эту жидкость отделить.

Химическую связь влаги механическим или термическим обезвоживанием удалить невозможно, что свидетельствует о ее самой прочной связи.

К физико-химической связи влаги относится адсорбционно и осмотически связанная влага. Поверхность комковато-пористых частиц поглощает молекулы воздуха и водяного пара из окружающего пространства, что вызывает процесс адсорбции, при этом влага проникает вовнутрь комковато-пористой частицы. Первый слой адсорбционно связанной влаги является более прочным, в отличие от последующих слоев. В та-

© Запевалов М.В., Качурин В.В., Сергеев Н.С., Редреев Г.В., 2021

кой влаге энергия связи с веществом уменьшается и ее свойства приближаются к свойствам обычной воды. Осмотически связанная влага образуется в результате процесса диффузии воды под действием кинетической энергии молекул. Осмотически связанная влага находится внутри комковато-пористых частиц и может быть удалена термическим способом.

Рис. 1. Виды связи влаги с комковато-пористыми частицами помета

К механически связанной влаге относится капиллярно-связанная и свободная влага. Капиллярно-связанная влага заполняет поры частиц твердого тела. Ее количество зависит от пористости частиц помета, их смачивания и удерживается силами капиллярного давления вещества. Удалить ее можно преимущественно термическим способом. Свободная жидкость заполняет все промежутки между частицами помета и перемещается в нем под действием силы тяжести. Ее связь с твердыми частицами самая слабая, поэтому ее можно удалить механическим способом [2-3].

Материалы и методы проведения исследования Наиболее простым механическим способом обезвоживания птичьего помета является отстаивание - процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости комковато-пористые частицы помета отделяются от нее под действием сил тяжести и разности плотностей твердой фракции помета в отстойниках. На дне отстойника образуется плотный слой комковато-пористых частиц помета, состоящего из наиболее крупных твердых частиц. Выше расположен слой частиц, которые уже соприкасаются между собой, но еще остаются взвешенными в жидкости. Этот слой постепенно уплотняется при вытеснении жидкости из пространства между частицами. Осаждение таких частиц происходит гораздо медленнее, чем комковато-пористых частиц. Между двумя слоями остается слой чистой осветленной жидкости. Скорость осаждения комковато-пористых частиц при отстаивании невелика, поэтому процесс отстаивания малоэффективен и не обеспечивает выделения из разделяемой системы комковато-пористых частиц помета и влаги. Недостатками процесса отстаивания являются низкая степень разделения комковато-пористых частиц помета и воды, невысокая производительность (интенсивность разделения), существенная стоимость отстойников, под которые требуются большие площади, низкая возможность разделения комковато-пористых частиц помета до 0,10,5 мм, применение ручного труда для удаления всплывших частиц с поверхности отстойника [4]. Отстаиванию может подвергаться шлам влажностью 92-95%, образованный после метанового сбраживания помета в метантанках. Эффективность такого разделения по абсолютно сухому веществу не превышает 65%.

Одним из распространенных способов разделения суспензий является фильтрование. Данный процесс разделения осуществляется с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость, но задерживать взвешенные твердые частицы. Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений, которая создается избыточным давлением перед фильтром или вакуумом после фильтра, а также может возникнуть под действием силы тяжести или центробежной силы [5]. Материал для фильтровальных перегородок выбирают в соответствии с размером твердых частиц и агрессивностью разделяемых веществ. Обычно применяют текстильные и волокнистые материалы. В качестве текстильных материалов используют хлопчатобумажные, шелковые, шерстяные ткани, а также ткани из искусственных и синтетических волокон. Иногда используют волокнистые материалы минерального происхождения, такие, как асбест, шлако- и стекловату, а также сетки из коррозионно-стойкой стали или бронзы. Возможно использование дешевых насыпных материалов, таких, как песок, уголь, целлюлоза и другие. При фильтровании твердые частицы задерживаются на фильтровальной перегородке, число комковато-пористых частиц помета возрастает, толщина слоя осадка увеличивается [6]. Основными недостатками метода фильтрования являются высокие затраты ручного труда, то, что фильтр имеет ограниченный ресурс и не подлежит регенерации, высокая стоимость системы фильтрации. Установка может являться источником инфицирования. При громоздкости фильтра удельная поверхность фильтрования сравнительно небольшая.

Наиболее рациональными способами разделения неоднородных систем является центрифугирование и прессование. Центрифугирование представляет собой метод, при помощи которого механически разделяются молекулы или твердые частицы с различной плотностью, при использовании центробежной силы. Процесс центрифугирования основан на различном поведении частиц в центробежном поле, создаваемом центрифугой. К недостаткам использования центрифуги относятся: сложность конструкции, высокая загрязненность фильтрата мелкодисперсными частицами, высокая влажность осадка, для стабилизации процесса требуется предварительное сгущение помета. Указанные недостатки ограничивают использование центрифуги в производстве. Быстрое истирание ножа и фильтровальной перегородки, низкая производительность при высокой энергоемкости [7-9] не позволяют широко использовать фильтрующие центрифуги на птицеводческих комплексах.

При клеточном содержании птицы помет имеет влажность 70-75% и является пластичным материалом. В результате внешнего воздействия на такой помет как на поверхности, так и внутри происходит повышение давления, что ведет к сокращению расстояния между частицами, изменению формы и размера твердого тела, вытеснению свободной жидкости. Обработка материалов давлением производится специальными машинами - прессами. Классификация существующих прессов представлена на рис. 2.

В настоящее время все большее применение находят прессы непрерывного действия, к которым относятся шнековые. Давление в шнековом прессе создается за счет геометрической компрессии, то есть разности объемов, заключенных между соседними витками шнека. Жидкость непрерывно удаляется через отверстия в корпусе пресса, а отжатая фракция помета через кольцевой регулируемый зазор в конце корпуса. Достоинством этого пресса является простота конструкции и эксплуатации, небольшая металлоемкость и энергоемкость, сравнительно невысокая цена [10].

Рис. 2. Классификация прессовых машин

Результаты исследований

В Южно-Уральском ГАУ для механического обезвоживания помета разработан винтовой пресс непрерывного действия [11]. Основным критерием при выборе сдавливающего механизма пресса являлась сила сжатия материала и простота конструкции. Пресс (рис. 3) имеет корпус в виде усеченного конуса, в котором установлен спиралевидный шнек с уменьшающимся от основания конуса шагом витков. В нижней части корпуса выполнено отверстие для удаления влаги, в котором для препятствия выхода продукта закреплено решето. Применение винтового пресса позволит обезводить птичий помет с исходной влажностью 75% до 50-55%, что обеспечивает существенное снижение затрат энергии при высокотемпературной сушке [12].

Функция затрат тепловой энергии при механическом обезвоживании помета может быть представлена в следующем виде:

Qм .п 0.н.п + 0.км Qвн.тр, (1)

где Qн.„ - тепло, уходящее с нагретым материалом, кВт/цикл; Qк.м - потери тепла в окружающую среду через корпус винтового пресса, кВт/цикл; Qвн.тp - тепло, выделяемое при деформации помета, кВт/цикл.

Рис. 3. Винтовой пресс: 1 - привод шнека; 2 - загрузочный бункер; 3 - корпус; 4 - шнек спиралевидной формы; 5 - кран шарового типа; 6 - решето; 7 - направитель влаги; 8 - отверстие для удаления влаги; 9 - подшипник радиально-упорного типа; 10 - полозья; I - зона загрузки; II - зона сжатия; III - зона интенсивного сжатия; IV - зона регулировки пропускной способности

Затраты тепла, уходящие с нагретым материалом, определяются следующим об-

разом:

Qn.п = ип • С • - 1Н)

(2)

где Ж„ - производительность винтового пресса, кг/ч.; сп - удельная теплоемкость помета, кДж/кг*°С; ^ - конечная температура помета, °С; ^ - начальная температура помета. Потери тепла в окружающую среду через корпус винтового пресса:

0.К.Ш ^м • ^ • (^нп %с), (3)

где 8м - площадь полной поверхности корпуса винтового пресса, м ; а - коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С); 1нп - температура наружной поверхности корпуса пресса, °С; ^ - температура окружающей среды, °С.

Затраты тепла внутреннего трения, выделяющегося в результате сдвигового деформирования помета:

0.вн.тр Кпр Т-сд ^ О П, (4)

где Кпр - коэффициент пропорциональности; тсд - напряжение сдвига в помете, Па; Б -наружный диаметр шнека, м; п - частота вращения шнека, об./мин.

Преобразуем уравнение (1), подставив зависимости (2), (3) и (4). В развернутом виде уравнение (1) будет иметь вид:

Qм.п = Мп-сп- (1К - О + 5м • [(а • (1нп - Ъс)) - (Кпр • Тсд- О • п}). (5)

Рациональные расчетные данные для построения зависимостей приведены в таблице.

Расчетные данные для определения затрат тепловой энергии при механическом обезвоживании помета

Ом.п Wп Сп 1к 1н а ^-нп ^-ос Кпр Тсд ^м Б п

593 4000 3,6 60 20 45,4 60 20 0,3 75 10 0,5 10

518 4000 3,6 60 25 45,4 60 25 0,3 75 10 0,5 15

443 4000 3,6 60 30 45,4 60 30 0,3 75 10 0,5 20

368 4000 3,6 60 35 45,4 60 35 0,3 75 10 0,5 25

293 4000 3,6 60 40 45,4 60 40 0,3 75 10 0,5 30

218 4000 3,6 60 45 45,4 60 45 0,3 75 10 0,5 35

144 4000 3,6 60 50 45,4 60 50 0,3 75 10 0,5 40

69 4000 3,6 60 55 45,4 60 55 0,3 75 10 0,5 45

На рис. 4 представлена зависимость изменения затрат энергии на механическое обезвоживание Qм.„ от начальной температуры помета

Рис. 4. Изменение затрат энергии на механическое обезвоживание от начальной температуры помета

Из графика видно, что при заданной производительности винтового пресса 4 т/ч, удельной теплоемкости помета 3,6 кДж/кг-град., при изменении от 20 до 55°С начальной температуры помета, поступающего на механическое обезвоживание после подогрева, затраты тепла на механическое обезвоживание будут изменяться в пределах 59369 кВт/цикл. С увеличением удельной теплоемкости помета до 4,0 кДж/кг-°С при тех же параметрах изменения начальной температуры затраты энергии на механическое обезвоживание составят 653-76 кВт/цикл. Аналогично при изменении показателя удельной теплоемкости помета до 4,2 кДж/кг-°С и изменении от 20 до 55°С начальной температуры помета, поступающего на механическое обезвоживание, после подогрева затраты тепла на механическое обезвоживание составят 695-81 кВт/цикл.

Данный анализ показал, что влияние начальной температуры птичьего помета, поступающего на механическое обезвоживание, имеет значительный характер, что в

дальнейшем скажется на качестве отделения свободной влаги от комковато-пористых частиц помета. Безусловно, что изменение удельной теплоемкости помета определяется увеличением его влажности, а показатель влажности существенно влияет на затраты энергии при механическом обезвоживании.

Данный анализ показал, что увеличение частоты вращения шнека винтового пресса имеет значительный характер. Известно, что показатель напряжения сдвига помета характеризуется наличием влаги в помете. Безусловно, при значительной влажности помета частота вращения шнека винтового пресса будет возрастать, что, в свою очередь, скажется на изменении затрат теплоты внутреннего трения, выделяющейся в результате сдвигового деформирования помета.

Выводы

Анализ форм связей жидкости в птичьем помете выявил преимущество направления снижения его влажности механическим путем перед высокотемпературной сушкой в процессе глубокой переработки. Сравнительный анализ существующих методов механического разделения жидкой и твердой фракций позволил выбрать метод прессования, который в большей степени отвечает установленным требованиям.

Разработана конструкция винтового пресса непрерывного действия для удаления из помета свободной влаги и предварительного подогрева помета перед высокотемпературной сушкой, что позволит значительно снизить затраты энергии на его обезвоживание при глубокой переработке. Для изготовления винтового пресса необходимо выполнить теоретические и экспериментальные исследования по определению рациональных параметров и режимов работы.

Реологические характеристики птичьего помета дают возможность установить закономерности изменения затрат энергии на механическое обезвоживание, что в дальнейшем можно использовать при обосновании температурных режимов его сушки.

M.V. ZAPEVALOV1, V.V. KACHURIN1, N.S. SERGEEV1, G.V. REDREEV2

!South Ural State Agrarian University, Chelyabinsk

2Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

Using a screw press to dehydrate poultry manure

Poultry farming is one of the most profitable branches of agriculture, both in Russia and around the world. In recent years, it has been actively developing, innovative projects are being developed, new resource-saving technologies are being introduced. The level of consumption of poultry products is high and continues to increase constantly, which confirms the prospects of the entire poultry industry for at least the next few years. At the same time, one of the most important problems in the production of poultry products is the pollution of the environment by production waste, in particular poultry manure, the annual output of which at one poultry farm can be up to hundreds of thousands of tons. The applied technologies of manure processing do not ensure its effective disposal, as a result, a large amount of this waste accumulates in the adjacent territories, which, with the cellular content of poultry, belongs to the 3rd class of dangerous substances. In the presence of heat and moisture in the droppings, undesirable chemical and biological processes develop, as a result of which substances that pollute the environment begin to be released. One of the rational ways to prevent these processes is to dehydrate the manure to a moisture content of 14-15%. At the same time, it is necessary to take into account the types of connection of moisture with the particles of manure. Mechanically bound moisture includes capillary-bound and free moisture. The simplest mechanical method of dehydration of bird droppings is sedimentation, among the common methods of separation of suspensions, filtration can be distinguished. The most efficient way to separate such heterogeneous systems as bird droppings is by pressing. Continuous presses, which include screw presses, are increasingly used. The use of a screw press allows to dehydrate bird droppings from the initial humidity of 75% to a humidity of 50-55%. This provides a significant reduction in energy costs during the subsequent high-temperature drying of dehydrated manure.

Keywords: poultry farming, poultry manure, moisture, mechanical dewatering, pressing machine, screw press, energy consumption.

Список литературы

1. Сушка пищевых растительных материалов / Г.К. Филоненко, М.А. Гришин, Я.М. Голь-денберг, В.К. Коссек. - Москва : Пищевая промышленность, 1971. - Текст : непосредственный.

2. Чуянов Г.Г. Обезвоживание, пылеулавливание и охрана окружающей среды / Г.Г. Чуянов. -Москва : Недра, 1987. - 260 с. - Текст : непосредственный.

3. Руденко К.Г. Обезвоживание и пылеулавливание / К.Г. Руденко, М.М. Шемаханов. - Москва : Недра, 1981. - 350 с. - Текст : непосредственный.

4. Жужиков В.А. Фильтрование: Теория и практика разделения суспензий / В.А. Жужиков. -4-е издание, переработанное и дополненное. - Москва : Химия, 1980. - 400 с. - Текст : непосредственный.

5. Теоретические основы процесса фильтрования. - URL: https://rn.studwood.ru (дата обращения: 28.01.2021). - Текст : электронный.

6. Соколов В.И. Центрифугирование / В.И. Соколов. - Москва : Химия, 1976. - 407 с. - Текст : непосредственный.

7. Киров Ю.А. Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров фильтрующей центрифуги : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ю.А. Киров. - Саратов, 1971. - 20 с. - Текст : непосредственный.

8. Коваленко В.П. Механизация обработки бесподстилочного навоза / В.П. Коваленко. - Москва : Колос, 1985. - 156 с. - Текст : непосредственный.

9. Иванец В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств : учебное пособие / В.Н. Иванец, И.А. Бакин, С.А. Ратников ; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2004. - 180 с. - Текст : непосредственный.

10. Процессы и аппараты пищевых производств : краткий курс лекций для студентов направления подготовки 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции / составители : Л.Ю. Скрябина, Н.Л. Моргунова ; Саратовский ГАУ. - Саратов, 2018. -145 с. - Текст : непосредственный.

11. Шнековая прессовая машина (патент на полезную модель) / М.В. Запевалов, В.В. Качурин, Н.В. Бондаренко // Пат. № 198396 Рос. Федерация, № 2020106295 заявл. 10.02.2020; опубл.03.07.2020.

12. Technology of Poultry Manure Utilization as a Renewable Energy Source / M.V. Zapevalov, N.S. Sergeyev, G.V. Redreev et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 582, Number 1. 2019. - URL: https://iopscience.iop. org/article/10.1088/1757-899X/582/1/012036 (date of the application: 25.11.2021). - Text : electronic.

References

1. Sushka pishchevyh rastitel'nyh materialov / G.K. Filonenko, M.A. Grishin, Ya.M. Gol'denberg, V.K. Kossek. - Moskva : Pishchevaya promyshlen-nost', 1971. - Tekst : neposredstvennyj.

2. Chuyanov G.G. Obezvozhivanie, pyleulavli-vanie i ohrana okruzhayushchej sredy / G.G. Chuyanov. - Moskva : Nedra, 1987. - 260 s. - Tekst : neposredstvennyj.

3. Rudenko K.G. Obezvozhivanie i pyleulavli-vanie / K.G. Rudenko, M.M. Shemahanov. - Moskva : Nedra, 1981. - 350 s. - Tekst : neposredstvennyj.

4. Zhuzhikov V.A. Fil'trovanie: Teoriya i praktika razdeleniya suspenzij / V.A. Zhuzhikov. -4-e izdanie, pererabotannoe i dopolnennoe. - Moskva : Himiya, 1980. - 400 s. - Tekst : neposredstvennyj.

5. Teoreticheskie osnovy processa fil'trovaniya. -URL: https://rn.studwood.ru (data obrashcheniya: 28.01.2021). - Tekst : elektronnyj.

6. Sokolov V.I. Centrifugirovanie / V.I. Soko-lov. - Moskva : Himiya, 1976. - 407 s. - Tekst : neposredstvennyj.

7. Kirov Yu.A. Sovershenstvovanie rabochego processa i obosnovanie parametrov fil'truyushchej centrifugi : avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tekhnicheskih nauk / Yu.A. Kirov. -Saratov, 1971. - 20 s. - Tekst : neposredstvennyj.

8. Kovalenko V.P. Mekhanizaciya obrabotki bespodstilochnogo navoza / V.P. Kovalenko. - Moskva : Kolos, 1985. - 156 s. - Tekst : neposredstvennyj.

9. Ivanec V.N. Processy i apparaty pishchevyh proizvodstv : uchebnoe posobie / V.N. Ivanec, I.A. Bakin, S.A. Ratnikov ; Kemerovskij tekhnologi-cheskij institut pishchevoj promyshlennosti. - Kemerovo, 2004. - 180 s. - Tekst : neposredstvennyj.

10. Processy i apparaty pishchevyh proizvodstv : kratkij kurs lekcij dlya studentov napravleniya podgo-tovki 35.03.07 Tekhnologiya proizvodstva i perera-botki sel'skohozyajstvennoj produkcii / sostaviteli : L.Yu. Skryabina, N.L. Morgunova ; Saratovskij GAU. -Saratov, 2018. - 145 s. - Tekst : neposredstvennyj.

11. Shnekovaya pressovaya mashina (patent na poleznuyu model') / M.V. Zapevalov, V.V. Kachurin, N.V. Bondarenko // Pat. № 198396 Ros. Federaciya, № 2020106295 zayavl. 10.02.2020; opubl.03.07.2020.

12. Technology of Poultry Manure Utilization as a Renewable Energy Source / M.V. Zapevalov, N.S. Sergeyev, G.V. Redreev et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 582, Number 1. 2019. - URL: https://iopscience.iop. org/article/10.1088/1757-899X/582/1/012036 (date of the application: 25.11.2021). - Text : electronic.

Запевалов Михаил Вениаминович, д-р

техн. наук, доц., Южно-Уральский ГАУ, mv.zapevalov@mail.ru; Качурин Виталий Владимирович, канд. техн. наук, доц., Южно-Уральский ГАУ, kachurin-vv@yandex.ru; Сергеев Николай Степанович, д-р техн. наук, проф., ЮжноУральский ГАУ, s.n.st@mail.ru; Редреев Григорий Васильевич, д-р техн. наук, доц., Омский ГАУ, gv.redeeev@omgau.org.

Zapevalov Mikhail Veniaminovich, Doc. of Techn. Sci., Ass. Prof., S-USAU, mv.zapevalov@ mail.ru; Kachurin Vitaly Vladimirovich, Cand. of Techn. Sci., Ass. Prof., S-USAU, kachurin-vv@yandex.ru; Sergeev Nikolai Stepanovich, Doc. of Techn. Sci., Prof., S-USAU, s.n.st@mail.ru; Redreev Grigory Vasilyevich, Doc. of Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, gv.redeeev@omgau.org.

УДК 664.788:633.853.494 DOI 10.48136/2222-0364_2021_4_198

М.В. ЗАПЕВАЛОВ1, НС. СЕРГЕЕВ1, Г.В. РЕДРЕЕВ2 1 Южно-Уральский государственный аграрный университет, Челябинск 2Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск

ПРИМЕНЕНИЕ РАПСОВОГО МАСЛА В КАЧЕСТВЕ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Рапс в настоящее время является широко распространенной масличной культурой. C учетом высоких затратах на дизельное топливо при возделывании сельскохозяйственных культур вполне логичным стали поиск альтернативного вида топлива и замена дизельного топлива на другое, менее экологически вредное, легко воспроизводимое в условиях сельскохозяйственного предприятия. Проведенные ранее исследования в части применения биотоплива на основе рапсового масла показали перспективность получения применимых результатов. Рапсовое масло практически не содержит серы, экологически безвредно, безопасно в пожарном отношении, обладает хорошими смазочными свойствами, что способствует увеличению срока службы топливной аппаратуры и самого двигателя. Прямое применение рапсового масла в качестве топлива невозможно, нужна технология приготовления топливной смеси. Разработанная технологическая линия позволяет получить топливную смесь с содержанием до 75% рапсового масла. Сравнительные испытания двигателя Д-240 на дизельном топливе и топливной смеси показали отсутствие падения мощности, равенство крутящего момента и снижение удельных затрат на топливо при некотором повышении расхода топливной смеси. Было выяснено, что большое значение имеет получение качественной смеси при имеющейся разнице в вязкости дизельного топлива и рапсового масла. При этом по энергетическим показателям топливная смесь не уступает минеральному дизельному топливу.

Ключевые слова: альтернативное топливо, топливная смесь, энергетические показатели, технология приготовления смеси.

Введение

Рапс как сельскохозяйственная культура известен человечеству более двух тысяч лет. Рапс используется как для пищевых, так и для технических нужд. Посевная площадь рапса в мире постоянно растет. Он возделывается в 50 странах на площади свыше 26 млн га. Возделывание рапса распространено в странах с умеренным климатом, наиболее популярен он в Индии, Канаде, Китае, Германии, Франции, Великобритании, Польше. Наибольшие площади рапса находятся в Индии и Канаде. В странах Европейского союза первенство по выращиванию рапса принадлежит Германии и Франции.

Спрос на растительные масла растет во всем мире, в том числе в России. В связи с этим как увеличивается посевная площадь масличных культур, так и совершенствуется технология их возделывания. В Челябинской области в структуре масличных культур

© Запевалов М.В., Сергеев Н.С., Редреев Г.В., 2021