CC BY
25
05.20.03 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО _ОБСЛУЖИВАНИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ_
05.20.03
УДК 621.436 + 665.753.4
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОГО СОДЕРЖАНИЯ САФЛОРОВОГО МАСЛА В ДИЗЕЛЬНОМ СМЕСЕВОМ ТОПЛИВЕ
© 2020
Ольга Викторовна Костылева, инженер РТУ МИРЭА, Москва (Россия) Борис Владимирович Пешнев, доктор технических наук, профессор кафедры технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А. Н. Башкирова
РТУ МИРЭА, Москва (Россия) Ирфан Фярхатевич Адгамов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела квалификационной оценки топлив и масел ФАУ «25 ГосНИИхиммотологии Минобороны России», Москва (Россия) Константин Васильевич Шаталов, кандидат технических наук, доцент,
начальник отдела квалификационной оценки топлив и масел ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», Москва (Россия)
Аннотация
Введение: наиболее доступным видом жидкого альтернативного моторного топлива является дизельное сме-севое топливо (ДСТ), получаемое смешиванием натурального растительного масла и нефтяного дизельного топлива (ДТ). Для расширения сырьевой базы производства ДСТ изучена возможность применения сафлоро-вого масла. Известно, что прогретый дизель может работать на ДСТ с любым содержанием сафлорового масла. Однако нет сведений о предельной концентрации сафлорового масла в смесевом топливе, при котором обеспечивается надежный запуск двигателя. Данные исследования направлены на установление предельного содержания сафлорового масла в ДСТ, обеспечивающем надежный запуск непрогретого дизеля. Материалы и методы: объектом исследования являлось смесевое топливо с содержанием сафлорового масла 10, 20, 30, 40, 50 и 60 % об. Основные характеристики исследуемых топлив определены экспериментально по стандартным методикам. Для определения влияния концентрации сафлорового масла в ДСТ на пуск дизеля использованы результаты моделирования в программе «Дизель-РК». За критерий, характеризующий запуск двигателя, выбрано максимальное давление сгорания.
Результаты: в работе представлены результаты расчета максимального давления сгорания при работе дизеля в режиме пуска, полученные на основе результатов определения показателей основных физико-химических и эксплуатационных свойств исследуемых топлив.
Обсуждение: установлено, что надежный запуск дизеля осуществляется на товарном ДТ при температуре до -10 °С, на дизельных смесевых топливах 10:90 - до 0 °С, 20:80 - до +5 °С, 30:80 - до +15 °С. Дальнейшее увеличение содержания сафлорового масла не может обеспечить надежный запуск дизеля даже при +20 °С. Заключение: не рекомендуется использовать смесевое топливо с объемным содержанием сафлорового масла более 30 %.
Ключевые слова: альтернативное топливо, биологический компонент, дизель, дизельное смесевое топливо, максимальное давление сгорания, нефтяное дизельное топливо, оптимизация, программный комплекс «Ди-зель-РК», пуск, сафлоровое масло, физико-химические свойства, эксплуатационные свойства.
Для цитирования: Костылева О. В., Пешнев Б. В., Адгамов И. Ф., Шаталов К. В. К вопросу определения максимально допустимого содержания сафлорового масла в дизельном смесевом топливе // Вестник НГИЭИ. 2020. № 3 (106). С. 51-61.
TO THE QUESTION OF DETERMINING THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONTENT OF SAFFLOWER OIL IN DIESEL MIXED FUEL
© 2020
Olga Viktorovna Kostyileva, Engineer RTUMIREA, Moscow (Russia) Boris Vladimirovich Peshnev, Dr. Sci. (Engineering), Professor chair of petrochemical synthesis and synthetic liquid fuel technology RTU MIREA, Moscow (Russia) Irfan Fyarhatevich Adgamov, Ph. D. (Engineering), Senior researcher of the Department of qualification assessment of fuels and oils FAE «The 25th State Research Institute of Chemmotology of Ministry of Defense of the Russian Federation», Moscow (Russia) Konstantin Vasilevich Shatalov, Ph. D. (Engineering), associate professor, Chief of the Department of qualification assessment of fuels and oils
FAE «The 25th State Research Institute of Chemmotology of Ministry of Defense of the Russian Federation», Moscow (Russia)
Introduction: the most affordable type of liquid alternative motor fuel is diesel mixed fuel (DMF) obtained by mixing natural vegetable oil and petroleum diesel fuel (DF). To expand the raw material base of DMF production, the possibility of using safflower oil was studied. It is established that the heated diesel can work on DMF with any content of safflower oil. However, there is no information about the maximum concentration of safflower oil in the mixed fuel, which ensures reliable engine start. These studies are aimed at establishing the maximum content of safflower oil in the DMF, providing reliable start of cold diesel engine.
Materials and methods: the object of the study was a mixed fuel with a content of safflower oil of 10, 20, 30, 40, 50 and 60 % vol. The main characteristics of the studied fuels were determined experimentally by standard methods. To determine the effect of the concentration of safflower oil in DMF on the start of diesel engine, the results of a numerical experiment in the program «Diesel-RK» were used. The maximum combustion pressure is selected as a criterion charactererizing the engine start.
Results: the paper presents the results of calculation of the maximum combustion pressure during the operation of the diesel engine in the start mode, obtained on the basis of the results of determining the main physico-chemical and exploitation properties of the fuels under study.
Discussion: it was found that reliable diesel engine start is carried out on a commodity DF at temperatures up to -10 °C, on diesel mixed fuels 10:90 - up to 0 °C, 20:80 - up to +5 °C, 30: 80 - up to +15 °C. Further increase in the content of safflower oil cannot ensure reliable start of the diesel even at +20 °C.
Conclusion: it is not recommended to use mixed fuel with a volume content of safflower oil more than 30 %. Keywords: alternative fuel, biological component, diesel engine, diesel mixed fuel, maximum combustion pressure, petroleum diesel fuel, optimization, program complex «Diesel-RK», start, safflower oil, physico-chemical properties, exploitation properties.
For citation: Kostyleva O. V., Peshnev B. V., Adgamov I. F., Shatalov K. V. To the question of determining the maximum permissible content of safflower oil in diesel mixed fuel // Bulletin NGIEU. 2020. № 3 (106). P. 51-61.
Abstract
В последнее время в научной литературе все чаще встречаются результаты исследований возможности применения альтернативных моторных топлив в дизелях автотракторной техники [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7]. При этом рассматривается возможность применения как жидких, так и газообразных топлив. Однако по причине того, что использование газообразного топлива влечет за собой необходимость внесения в конструкцию дизеля серьезных изменений, наиболее предпочтительным является приме-
Введение
нение жидкого альтернативного топлива. Одним из видов такого моторного топлива в соответствии с ГОСТ Р 52808-2007 [8] является дизельное смесевое топливо (ДСТ), получаемое смешиванием нефтяного дизельного топлива (ДТ) и биодизеля (сложного метилового эфира, получаемого из масла растительного или животного происхождения) или дизельного топлива и растительных масел.
Применение натуральных растительных масел для получения ДСТ экономически более целесообразно, так как себестоимость переработки расти-
тельных масел в биодизельное топливо превышает себестоимость нефтяного ДТ.
Среди растительных масел, получивших на территории Российской Федерации наибольшее распространение в качестве растительного компонента ДСТ, следует выделить рапсовое, подсолнечное и рыжиковое масла. Для расширения сырьевой базы производства растительных компонентов ДСТ изучаются свойства так называемых нетрадиционных масел (редечное, льняное и т. п.) [9; 10; 11]. Одним из нетрадиционных растительных масел, используемых для производства биотоплива, является сафлоровое, получаемое отжимом из семян сафлора - масличной культуры семейства сложноцветных [12]. Технология возделывания сафлора близка к технологии возделывания подсолнечника [13].
Однако независимо от вида растительного масла с увеличением его доли в ДСТ физико-химические и эксплуатационные свойства последнего по сравнению снефтяным ДТ ухудшаются, что приводит к снижению мощности дизеля и ухудшению его топливно-экономических показателей. Данное обстоятельство объясняется, в первую очередь, существенными различиями между свойствами растительных масел и нефтяным ДТ [14].
При этом проблемы, вызванные различиями физико-химических и эксплуатационных свойств растительных масел и нефтяного ДТ, решают технически, путем установки в систему топливоподачи различных технических решений. Так, разработано множество двухтопливных систем питания [15; 16], обеспечивающих ручное или автоматическое изменение соотношения компонентов смесевого топлива в зависимости от вида работы, выполняемой автотракторной техникой. За счет наличия раздельных баков для растительного масла и нефтяного ДТ такие системы питания обеспечивают пуск, прогрев и останов дизеля на нефтяном ДТ, а последующую работу - на ДСТ с возможностью изменения его состава. Смешивание компонентов при этом происходит в смесителе, на входе в который, как правило, установлены дозаторы, регулирующие соотношение компонентов смесевого топлива [17].
Для более качественного смешивания компонентов в смесители устанавливают высокочастотные излучатели (ультразвуковые, электромагнитные и др.). Например, установлено [18], что обработка сме-севого топлива ультразвуком приводит к получению топлива мелкодисперсного состава, а при работе дизеля на таком смесевом топливе ухудшение мощ-ностных и топливно-экономических показателей происходит в меньшей степени по сравнению с работой дизеля на необработанном ДСТ [19; 20].
Однако во время работы автотракторной техники компоненты ДСТ расходуются неравномерно (ввиду постоянно меняющихся режимов работы дизеля нефтяной компонент расходуется более интенсивно), и нефтяное ДТ может полностью израсходоваться. При этом узлы топливной системы (топливопроводы, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления) будут заполнены смесе-вым топливом, а последующий пуск дизеля будет осуществляться на остаточном смесевом топливе.
Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что прогретый дизель может работать на ДСТ с любым содержанием растительного компонента на любых нагрузочных и скоростных режимах [3; 9; 18]. При этом в литературе нет сведений о предельном содержании растительного компонента в смесевом топливе, обеспечивающем пуск дизеля. Учитывая, что автотракторные дизели эксплуатируются в различных климатических зонах страны, а основные виды сельскохозяйственных работ (вспашка, культивация и т. п.) проводятся не только в летнее время, но и в весеннее и осеннее время, когда температура окружающего воздуха нередко опускается ниже 0 °С, научный и практический интерес вызывают исследования, направленные на установление максимально возможного содержания растительного компонента в ДСТ, при котором осуществляется надежный запуск холодного (непрогретого) дизеля.
Целью данных исследований является определение максимально возможного (допустимого) содержания растительного компонента (сафлорово-го масла) в ДСТ, при котором осуществляется надежный запуск непрогретого четырехтактного четырехцилиндрового автотракторного дизеля с наддувом Д-245 (4ЧН 11/12,5), получившего широкое распространение в агропромышленном секторе.
Материалы и методы
Объектом исследования являлось ДСТ с различным объемным соотношением сафлорового масла и товарного летнего нефтяного ДТ марки Л-0,2-62 ГОСТ 305-2013: 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50 и 60:40. Оценка основных (в наибольшей степени влияющих на протекание рабочего процесса) показателей физико-химических и эксплуатационных свойств исследуемых топлив проводилась по стандартным методикам, предусмотренным ГОСТ 305-2013 [21].
Расчет показателей дизеля при работе на исследуемых топливах проводился при пусковой частоте вращения коленчатого вала 250 мин-1 в программном комплексе «Дизель-РК», предназначенном для проведения теплового расчета, анализа, ис-
следованияи оптимизации всех типов двигателей внутреннего сгорания, в том числе дизелей [22; 23]. При этом температура подаваемых в цилиндры дизеля воздуха и топлива варьировалась в интервале от -15 до +20 °С с шагом 5 °С.
В качестве оценочного показателя условно принято максимальное давление сгорания Р2. Данный параметр характеризуетмаксимальное давление, образуемое при сгорании топлива в цилиндре двигателя, с которым продукты сгорания воздействуют на днище поршня, приводя коленчатый вал во вращение.
Сравнение характеристик исследуемых топлив проводилось с характеристиками «эталонного» топлива. Под термином «эталонное» топливо следует понимать топливо, обладающее усредненными
(среднестатистическими) показателями физико-химических и эксплуатационных свойств, соответствующих требованиям ГОСТ 305-2013 [21].
Результаты Известно, что пуск дизеля - сложный многостадийный процесс, на который непосредственное влияние оказывают не только температура и давление подаваемого в цилиндры воздуха, но также и физико-химические и эксплуатационные свойства топлива [24]. Поэтому на первом этапе исследований были определены показатели основных физико-химических и эксплуатационных свойств исследуемых топлив, в наибольшей степени влияющих на процессы впрыскивания, испарения, смесеобразования и воспламенения топлива в камере сгорания дизеля (табл. 1).
Таблица 1. Показатели некоторых физико-химических и эксплуатационных свойств исследуемых топлив
Table 1. The parameter of some physico-chemical and exploitation properties of the tested fuels
Показатель / Parameter
Вид топлива / Fuel type
g «
e
о й
e r
о
« Я
о та
Чн
e
Й S о я
я g
л т;
R 2 е rt з et
S о. д
e
о -тн
о -s
я $
« о
£ -ее
Я
е о
Я %
в о
H
<п « § тЗ
о
r
e
£ о
S3
о
л
%
е о в о Л о л
а
о
Дизельное смесевое топливо с различным
соотношением сафлорового масла и товарного нефтяного дизельного топлива / Diesel mixed fuel with different ratio of safflower oiland marketable petroleum diesel fuel
0 0 0 0 0 0
as ОО г-- чо V!
о о о о О о
2 3 4 5 6
45
51
36 50
49
45
44
42 42
42,8 36,34 42,28 41,78 41,24 40,76 40,26 39,78
6,0 4,62 62,87 6,22
,05 10,44 13,56 17,83 22,61
860 848,4 922 851,5 859,5 866,5 873,4 882,4 890,4
Цетановое число / Cetane number Низшая теплота сгорания, МДж/кг / Lower calorific value, MJ/kg Кинематическая вязкость при 20 °С, мм /с / Kinematic viscosity at 20 °C, mm2/s Плотность при 20 °С, кг/м / Density at 20 °C, kg/m3 Температура вспышки в закрытом тигле, °С / Flash point in closed cup, °C Температура застывания, °С / Pour point, °C
Примечание: «эталонное» топливо - топливо, обладающее усредненными (среднестатистическими) показателями физико-химических и эксплуатационных свойств, соответствующих ГОСТ 305-2013 [21]
40
71 -24
123 75
76
78
81
84 88
-12 -24 -21 -20 -17 -16 -16
Такие физико-химические показатели топлива, как кинематическая вязкость и плотность, напрямую зависят от температуры. При прочих равных условиях данные показатели оказывают значительное влияние на процессы впрыскивания, испарения, смесеоб-
разования и воспламенения топлива в камере сгорания дизеля, так как от данных характеристик зависит средний диаметр капель, на которые разбивается впрыскиваемое в камеру сгорания топливо. Поэтому на втором этапе была исследована зависимость дан-
ных показателей от температуры в диапазоне от -15 до +20 °С с шагом 5 °С (рис. 1).
Экспериментальные данные, приведенные в таблице 1 и рисунке 1, наряду с конструктивными параметрами двигателя Д-245 использовались на третьем этапе исследований - в качестве исходных
при моделировании процесса пуска в программе «Дизель-РК».
В таблице 2 приведены результаты определения максимального давления сгорания при пуске дизеля на исследуемых топливах в диапазоне температур от -15 до +20 °С с шагом 5 °С.
0 5 10 15 20
Температура топлива, °С / Fuel temperature, °С Рис. 1. Зависимость плотности и кинематической вязкости исследуемых топлив
от температуры: Ш - плотность; ♦ - кинематическая вязкость; 1 - «эталонное» дизельное топливо; 2 - товарное нефтяное дизельное топливо; 3, 4, 5, 6, 7, 8 - дизельное смесевое топливо с соотношением компонентов 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50 и 60:40 соответственно Fig. 1. Function of the density and kinematic viscosity of the studied fuels on temperature: ■ - density; - kinematic viscosity; 1 - «reference» diesel fuel; 2 - marketable petroleum diesel fuel; 3, 4, 5, 6, 7, 8 - diesel mixed fuel with ratio of components 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50 and 60:40
Таблица 2. Результаты определения максимального давления сгорания при работе дизеля на исследуемых топливах
Table 2. The results of determining the maximum combustion pressure during the operation of the diesel engine on the tested fuels
Вид топлива / Fuel type Температура топлива, С / Fuel temperature, °C
-15 -10 -5 0 5 10 15 20
1 2 3 4 5 6 7 8 9
«Эталонное» дизельное топливо / 4,44 4,61 4,75 4,9 4,99 5,15 5,31 5,42
«Reference» diesel fuel
Товарное нефтяное дизельное топливо / Marketable petroleum diesel fuel 4,66 4,84 4,99 5,13 5,22 5,43 5,62 5,71
Дизельное смесевое топливо 10:90 / 4,33 4,47 4,65 4,76 4,95 5,13 5,28 5,38
Diesel mixed fuel 10:90
Дизельное смесевое топливо 20:80 / 4,06 55 4,22 4,41 4,53 4,75 4,85 4,99 5,08
Diesel mixed fuel 10:90
Окончание таблицы 2 / End of table 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Дизельное смесевое топливо 30:70 / 3,82 4,05 4,20 4,29 4,44 4,6 4,75 4,82
Diesel mixed fuel 10:90
Дизельное смесевое топливо 40:60 / 3,59 3,89 4,01 4,12 4,28 4,41 4,5 4,58
Diesel mixed fuel 10:90
Дизельное смесевое топливо 50:50 / Diesel mixed fuel 10:90 3,55 3,74 3,84 3,94 4,07 4,2 4,29 4,36
Дизельное смесевое топливо 60:40 / Diesel mixed fuel 10:90 3,49 3,66 3,71 3,8 3,95 4,06 4,12 4,18
Обсуждение
Анализ данных таблицы 1 свидетельствует о худших свойствах сафлорового масла по сравнению снефтяным ДТ, что, несомненно, затрудняет его использование в качестве дизельного топлива в чистом виде. Так, значения кинематической вязкости и плотности сафлорового масла выше значений аналогичных показателей товарного ДТ в 13,6 и 1,1 раза соответственно, что обуславливает худшую прокачиваемость сафлорового масла через узлы системы топливоподачи дизеля по сравнению с товарным ДТ. Цетановое число и низшая теплота сгорания сафлорового масла ниже, чем у товарного нефтяного ДТ соответственно на 29 и 15,1 %, а температура вспышки в закрытом тигле сафлорового масла выше, чем у товарного ДТ на 73,2 %, что указывает на ухудшение процессов воспламенения и сгорания сафлорового масла в цилиндре двигателя по сравнению с товарным нефтяным ДТ. Температура застывания сафлорового масла выше, чем у товарного ДТ в 2 раза, что препятствует применению сафлорового масла при отрицательных температурах.
Улучшить значения указанных показателей можно при смешивании (разбавлении) сафлорового масла с нефтяным ДТ. При этом значения показателей физико-химических и эксплуатационных свойств полученных смесевых топлив становятся близкими к значениям аналогичных показателей товарного ДТ. Однако с увеличением доли сафло-рового масла в ДСТ его свойства ухудшаются. Например, с увеличением содержания в ДСТ сафлорового масла от 10 до 60 % об. цетановое число снижается с 50 до 42 ед., низшая теплота сгорания уменьшается с 42,8 до 39,78 МДж/кг, а кинематическая вязкость, плотность и температура вспышки в закрытом тигле, напротив, увеличиваются с 6,22 до 22,61 мм2/с, с 851,5 до 890,4 кг/м3 и с 75 до 88 °С соответственно.
Следует отметить, что результаты ранее проведенных сравнительных стендовых испытаний дизеля и эксплуатационных испытаний сельскохозяй-
ственного трактора при неизменных регулировках, соответствующих рекомендациям завода-изготовителя, при работе на смесевых топливах с объемным содержанием сафлорового масла 20, 25, 33 и 50 % на различных скоростных и нагрузочных режимах [18] свидетельствуют о бесперебойной работе дизеля и трактора на таком ДСТ. При этом наблюдались незначительные ухудшения мощност-ных и топливно-экономических показателей дизеля (эффективная мощность снизилась на 1-3,6 %, часовой и погектарный расходы топлива увеличились соответственно на 3,4-6,8 % и 4,3-11,4 %), а дым-ность отработавших газов снизилась на 20-35 %.
Анализ графиков, приведенных на рисунке 1, показывает, что полученные зависимости плотности и кинематической вязкости исследуемых топлив от температуры подчиняются всем классическим законам. Так, зависимость плотности от температуры носит линейный характер, а кинематической вязкости - экспоненциальный.
Однако при увеличении содержания сафлоро-вого масла в топливе более чем на 30 % с понижением температуры наблюдается скачкообразный рост вязкости, что, видимо, происходит по следующей причине. Как известно [25; 26], любое растительное масло состоит преимущественно (на 95-97 %) из триацилглицеридов (сложных эфиров глицерина) и различных жирных кислот, а также моно- и диа-цилглицеридов. При этом ацилглицериды содержат в своем составе молекулы различных жирных (кар-боновых) кислот, которые связаны с молекулой глицерина С3Н5(ОН)3. В молекулах жирных кислот углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой СООН. При этом жирнокис-лотный состав растительных масел включает как насыщенные кислоты (миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, арахиновая кислоты), так и ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, олеиновая, линоленовая кислоты). Вероятно, повышение в составе топлива концентрации карбоксильных групп приводит к повышению энергии межмолекулярного взаимодействия, а следовательно, и к увеличению
кинематической вязкости топлива. С понижением температуры влияние карбоксильных групп на энергию межмолекулярных связей усиливается.
Из анализа данных таблицы 2 следует, что наибольшие значения максимального давления сгорания (от 4,66 до 5,71 МПа) во всем исследуемом температурном диапазоне характерны для товарного нефтяного ДТ. При работе дизеля на топливе с усредненными характеристиками значения данного показателя уменьшаются по сравнению с работой на товарном ДТ. Однако ГОСТ 305-2013 регламентирует применение летнего нефтяного ДТ до температуры -5 °С [21], т. е. можно считать, что «эталонное» топливо обеспечивает запуск двигателя при температуре до -5 °С. Поэтому условно принимаем расчетное значение максимального давления сгорания при работе на «эталонном» топливе при температуре -5 °С, равное Р2 = 4,75 МПа, за минимально возможное (допустимое), при котором еще обеспечивается надежный запуск дизеля Д-245.
Таким образом, для обеспечения запуска дизеля расчетное максимальное давление сгорания Р2 при работе дизеля на исследуемых топливах должно быть больше или равно значению 4,75 МПа, т. е. должно выполняться условие Р2 > 4,75 МПа.
Товарное дизельное топливо удовлетворяет данному условию даже при температуре -10 °С: 4,84 МПа > 4,75 МПа. С увеличением доли сафло-рового масла в топливе значения максимального давления сгорания снижаются, что свидетельствует об его отрицательном влиянии на пусковые свойства топлива. Вероятно, это обусловлено тем, что за счет повышенной энергии межмолекулярного взаимодействия, вызванной наличием в молекулах сафлорового масла карбоксильных групп, в процес-
се распыливания образуются капли топлива с увеличенным средним диаметром. В результате такое топливо не успевает полностью испариться и сгореть. Также смесевое топливо обладает меньшей теплотворной способностью по сравнению с товарным ДТ (табл. 1). Все это приводит к тому, что при сгорании такого топлива образуется недостаточное количество энергии, которая необходима для создания условий ускорения вращения коленчатого вала дизеля до минимально устойчивой частоты вращения холостого хода.
Так, смесевое топливо с соотношением компонентов 10:90 может обеспечить пуск дизеля при температуре до 0 °С. ДСТ с содержанием 20 % об. сафлорового масла обеспечивает пуск дизеля при температуре не ниже +5 °С. Добавление в топливо 30 % об. сафлорового масла может обеспечить пуск дизеля только при температуре +15 °С и выше. Дальнейшее увеличение содержания сафлорового масла приводит к тому, что смесевые топлива с объемным соотношением компонентов 40:60, 50:50 и 60:40 не удовлетворяют условию Р2 > 4,75 МПа даже при нормальных температурных условиях (при +20 °С).
Заключение
Таким образом, максимально допустимое содержание сафлорового масла в ДСТ, при котором может обеспечиваться надежный запуск дизеля при нормальных температурных условиях (+20 °С), должно составлять не более 30 % об. Применение смесевого топлива с содержанием сафлорового масла менее 30 % об.обеспечивает пуск дизеля и при более низких температурах (смесевое топливо с содержанием 20 % об. растительного компонента обеспечивает пуск дизеля при температуре до 5 °С, с содержанием 10 % об. - до 0 °С).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голубев И. Г., Руденко И. И. Влияние биодобавок в смесевое топливо на работоспособность форсунок дизелей // Труды ГОСНИТИ. 2017. Т. 126. С. 22-25.
2. Марков В. А., Бебенин Е. В., Гладышев С. П. Сравнительный анализ альтернативных моторных топлив для дизелей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 5 (650). С. 43-48.
3. Осипова Р. А., Равзутдинов А. Р., Гилязов М. Ю., Кужамбердиева С. Ж. Влияние нефтяного загрязнения и приемов рекультивации серой лесной почвы на урожайность яровой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 5. С. 6-9.
4. Aksoy F. The effect of opium poppy oil diesel fuel mixture on engine performance and emissions // Int. J. Environ. Sci. Tech. 2011. № 8 (1). Р. 57-62.
5. Azami М., Savill M. Comparative study of alternative biofuels on aircraft engine performance // Journal of Aerospace Engineering. 2017. V. 231. № 8. Р. 1509-1521.
6. Divyang S., Hemant N., Pradeep A. Purification of biogas using chemical scrubbing and application of purified biogas as fuel for automotive engines // Research Journal of Recent Sciences. 2016. № 5. P. 1-7.
7. Марков В. А., Бебенин Е. В. Использование природного газа в качестве моторного топлива для автотранспорта и сельскохозяйственных машин // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2016. № 5 (110). С. 3-10.
8. ГОСТ Р 52808-2007. Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения. М. : Стандартинформ, 2008. 16 с.
9. Мусина Г. Ш., Линькова Т. С., Хабибрахманова О. В. Разработка высокотехнологичного производства высокооктановых компонентов моторного топлива из возобновляемого растительного сырья // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 2. С. 264-269. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-2-264-269.
10. Нагорнов С. А., Корнев А. Ю., Мещерякова Ю. В., Бусин И. В., Конькова Н. Г., Мещеряков А. Г. Биотопливо из нетрадиционных растительных масел // Наука в центральной России. 2017. № 2 (26). С. 53-61.
11. Володько О. С., Быченин А. П., Ерзамаев М. П., Уханова Ю. В. Адаптация автотракторного дизеля к работе на соево-минеральном топливе // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 4. С. 36-43.
12. Уханов А. П., Уханов Д. А., Адгамов И. Ф. Биотопливо для автотракторных дизелей из сафлорового масла // Нива Поволжья. 2016. № 4 (41). С. 120-126.
13. Мажаев Н. И. Продуктивность сафлора в зависимости от способа посева и нормы высева в условиях Саратовского Заволжья : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.01. Саратов, 2014. 23 с.
14. Уханова Ю. В., Воскресенский А. А., Уханов А. П. Сравнительная оценка свойств растительных масел, используемых в качестве биодобавки к нефтяному дизельному топливу // Нива Поволжья. 2017. № 2 (43). С.98-105.
15. Уханов А. П., Хохлова Е. А., Хохлов А. А. Автоматическая система подачи смесевого дизельного топлива // Научная мысль. 2017. № 3. С. 108-112.
16. Уютов С. Ю., Кочетков М. Н., Овчинников Е. В., Савельев Г. С. Технические средства для работы дизельного двигателя на рапсовом масле // Воронежский научно-технический Вестник. 2018. Т. 3. № 3 (25). С.61-68.
17. Уханов А. П., Уханов Д. А., Хохлова Е. А., Хохлов А. А. Устройства для конструктивной адаптации дизелей автотракторной техники к работе на биоминеральном топливе // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 2. С. 34-40.
18. Адгамов И. Ф. Оценка эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата при работе на сафлоро-минеральном топливе : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01, 05.20.03. Пенза, 2015. 21 с.
19. Уханов А. П., Сидоров Е. А. Экспериментальная оценка влияния ультразвуковой обработки сурепно-минерального топлива на показатели тракторного дизеля // Научное обозрение. 2016. № 1. С. 108-114.
20. Уханов А. П., Уханова Ю. В., Сидоров Е. А., Якунин А. И., Сидорова Л. И. Воздействие ультразвуковой обработки смесевого топлива на показатели тракторного дизеля // Наука в центральной России. 2017. № 3 (27). С. 48-56.
21. ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное. Технические условия. М. : Стандартинформ, 2014. 15 с.
22. Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.diesel-rk.bmstu.ru/Rus/index.php (дата обращения: 14.04.2019).
23. Программа для расчета и оптимизации двигателей [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.diesel-rk.bmstu.ru/Rus/downloads/What%20is%20a%20Diesel-RK_rus.pdf (дата обращения: 14.04.2019).
24. Карташевич А. Н., Кухаренок Г. М., Гордеенко А. В., Разинкевич Д. С. Улучшение пусковых качеств автотракторных дизелей в зимний период эксплуатации : монография. Мн. : Изд. ООО «Красико-Принт», 2005. 180 с.
25. Марков В. А., Нагорнов С. А., Девянин С. Н. Состав и теплота сгорания биотоплив, получаемых из растительных масел // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012. № 2. С. 65-80.
26. Шаталов К. В., Горюнова А. К., Лихтерова Н. М., Иванкин А. Н., Бабурина М. И., Куликовский А. В. Применение продуктов сульфатцеллюлозного производства в качестве присадок к топливам реактивных двигателей // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2016. № 6. С. 107-115.
Дата поступления статьи в редакцию 19.12.2019, принята к публикации 20.01.2020.
Информация об авторах: Костылева Ольга Викторовна, инженер,
Адрес: РТУ МИРЭА, 119454, Россия, Москва, проспект Вернадского, д. 78 E-mail: [email protected]
Пешнев Борис Владимирович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологий нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А. Н. Башкирова Адрес: РТУ МИРЭА, 119454, Россия, Москва, проспект Вернадского, д. 78 E-mail: [email protected] AuthorlD: 47614
Адгамов Ирфан Фярхатевич, кандидат технических наук,
старший научный сотрудник отдела квалификационной оценки топлив и масел
Адрес: ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», 121467, Россия, Москва,
ул. Молодогвардейская, 10
E-mail: [email protected]
Spin-код: 1105-1646
Шаталов Константин Васильевич, кандидат технических наук, доцент, начальник отдела квалификационной оценки топлив и масел
Адрес: ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», 121467, Россия, Москва, ул. Молодогвардейская, 10 E-mail: [email protected] Spin-код: 3073-5984
Заявленный вклад авторов:
Костылева Ольга Викторовна: проведение экспериментов, сбор и обработка материалов, анализ полученных результатов, подготовка текста статьи
Пешнев Борис Владимирович: общее руководство проектом, проведение критического анализа материалов и формирование выводов
Адгамов Ирфан Фярхатевич: формулирование основной концепции исследования, анализ полученных результатов, осуществление критического анализа и доработка текста
Шаталов Константин Васильевич: формулирование основной концепции исследования, проведение критического анализа материалов и формирование выводов
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Golubev I. G., Rudenko I. I. Vliyanie biodobavok v smesevoe toplivo na rabotosposobnost forsunok dizeley [The effect of bio-additives in mixed fuel on the performance of diesel injectors], Trudyi GOSNITI [Proceedings of GOSNITI], 2017, Vol. 126, pp. 22-25.
2. Markov V. A., Bebenin E. V., Gladyishev S. P. Sravnitelnyiy analiz alternativnyih motornyih topliv dlya dizeley [Comparative analysis of alternative fuels for diesel engines], Izvestiya vyisshih uchebnyih zavedeniy. Mashi-nostroenie [Proceedings of higher educational institutions. Engineering], 2014, No. 5 (650), pp. 43-48.
3. Osipova R. A., Ravzutdinov A. R., Gilyazov M. Yu., Kuzhamberdieva S. Zh. Vliyanie neftyanogo zagrya-zneniya i priemov rekul'tivacii seroj lesnoj pochvy na urozhajnost' yarovoj pshenicy [Influence of oil pollution and methods of recultivation of gray forest soil on the yield of spring wheat], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the agro-industrial complex], 2019, Vol. 33, No. 5, pp. 6-9.
4. Aksoy F. The effect of opium poppy oil diesel fuel mixture on engine performance and emissions. Int. J. Environ. Sci. Tech, 2011, No. 8 (1), pp. 57-62.
5. Azami М., Savill M. Comparative study of alternative biofuels on aircraft engine performance. Journal of Aerospace Engineering, 2017, Vol. 231, No. 8, pp. 1509-1521.
6. Divyang S., Hemant N., Pradeep A. Purification of biogas using chemical scrubbing and application of purified biogas as fuel for automotive engines. Research Journal of Recent Sciences, 2016, No. 5. pp. 1-7.
7. Markov V. A., Bebenin E. V. Ispolzovanie prirodnogo gaza v kachestve motornogo topliva dlya avtotranspor-ta i selskohozyaystvennyih mashin [The use of natural gas as motor fuel for vehicles and agricultural machines], AvtoGazoZapravochnyiy kompleks + Alternativnoe toplivo [AutoGasFilling Complex + Alternative fuel], 2016, No. 5 (110), pp. 3-10.
8. GOST R 52808-2007. Netraditsionnyie tehnologii. Energetika bioothodov.Terminyi i opredeleniya [Non-traditional technology. Energy biowaste. Terms and definitions], Moskow: Standartinform, 2008, 16 p.
9. Musina G. S., Linkova T. S., Khabibrakhmanov O. V. Razrabotka vysokotekhnologichnogo proizvodstva vysokooktanovyh komponentov motornogo topliva iz vozobnovlyaemogo rastitel'nogo syr'ya [Development of hightech production of high-octane components of motor fuel from renewable vegetable raw materials], Vestnik Voronezh-skogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2018, Vol. 80, No. 2, pp. 264-269. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-2-264-269.
10. Nagornov S. A., Kornev A. Yu., Mescheryakova Yu. V., Busin I. V., Konkova N. G., Mescheryakov A. G. Biotoplivo iz netraditsionnyih rastitelnyih masel [Biofuels from non-traditional vegetable oils], Nauka v tsentralnoy-Rossii [Science in the Central Russia], 2017, No. 2 (26), pp. 53-61.
11. Volodko O. S., Bychenin A. P., Erzamaev M. P., Ukhanova Yu. V. Adaptatsiya avtotraktornogo dizelya k rabote na soevo-minerafnom toplive [Adaptation of the automotive diesel engine to operate on soy and mineral fuel] Izvestiya Samarskoy gosudarstvennoy selskohozyaystvennoy akademii [Bulletin Samara State Agricultural Academy], 2018, No. 4. pp. 36-43.
12. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A., Adgamov I. F. Biotoplivo dlya avtotraktornyih dizeley iz saflorovogo masla [Biofuels for automotive diesel engines from safflower oil], Niva Povolzhya [Volga Region Farmland], 2016, No. 4 (41), pp. 120-126.
13. Mazhaev N. I. Produktivnost saflora v zavisimosti ot sposoba poseva i normyi vyseva v usloviyah Sara-tovskogo Zavolzhya [Productivity of safflower depending on the method of sowing and seeding rate in the Saratov Volga region. Ph. D. (Agriculture) Thesis], 06.01.01, Saratov, 2014, 23 p
14. Ukhanova Yu. V., Voskresenskiy A. A., Ukhanov A. P. Sravnitelnaya otsenka svoystv rastitelnyih masel, ispolzuemyih v kachestve biodobavki k neftyanomu dizelnomu toplivu [Comparative evaluation of the properties of vegetable oils used as supplements to petroleum diesel fuel], Niva Povolzhya [Volga Region Farmland], 2017, No. 2 (43), pp. 98-105.
15. Ukhanov A. P., Khokhlova E. A., Khokhlov A. A. Avtomaticheskaya sistema podachi smesevogo dizefnogo topliva [Automatic mixed diesel fuel supply system], Nauchnaya mysF [Scientific thought], 2017, No. 3, pp. 108-112.
16. Uyutov S. Yu., Kochetkov M. N., Ovchinnikov E. V., Savefev G. S. Tehnicheskie sredstva dlya raboty dizefnogo dvigatelya na rapsovom masle [Technical means for operation of a diesel engine on rape oil], Voronezhskij nauchno-texnicheskij vestnik [Voronezh scientific and technical Bulletin], 2018, Vol. 3, No. 3 (25), pp. 61-68.
17. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A., Khokhlova E. A., Khokhlov A. A. Ustroystva dlya konstruktivnoy adap-tatsii dizeley avtotraktornoy tehniki k rabote na biomineralnom toplive [Device for a constructive adaptation of diesel engines of trucks and tractors to work on biomineral fuel], Izvestiya Samarskoy gosudarstvennoy selskohozyaystvennoy akademii [Bulletin Samara State Agricultural Academy], 2016, No. 2, pp. 34-40.
18. Adgamov I. F. Otsenka effektivnosti funktsionirovaniya mashinno-traktornogo agregata pri rabote na saflo-ro-minerafnom toplive [Assessment of efficiency of machine-tractor when working on safflor-mineral fuels. Ph. D. (Enegineering) Thesis], 05.20.01, 05.20.03, Penza, 2015, 21 p.
19. Ukhanov A. P., Sidorov E. A. Eksperimentalnaya otsenka vliyaniya ultrazvukovoy obrabotki surepno-mineralnogo topliva na pokazateli traktornogo dizelya [Experimental evaluation of the effect of ultrasonic treatment of surepno-mineral fuel on the performance of tractor diesel], Nauchnoe obozrenie [Scientific review], 2016, No. 1, pp.108-114.
20. Ukhanov A. P., Ukhanova Yu. V., Sidorov E. A., Yakunin A. I., Sidorova L. I. Vozdejstvie uftrazvukovoj obrabotki smesevogo topliva na pokazateli traktornogo dizelya [Impact of ultrasonic treatment mixed fuels for indicators tractor diesel], Nauka v tsentral'noj Rossii [Science in the central Russia], 2017, No. 3 (27), pp. 48-56.
21. GOST 305-2013. Toplivo dizelnoe. Tehnicheskie usloviya [Diesel fuel. Technical conditions], Moskow: Standartinform, 2014, 15 p.
22. Programmnyiy kompleks Dizel-RK [The program complex Diesel-RK] [Elekronnyj resurs]. Available at: http://www.diesel-rk.bmstu.ru/Rus (Accessed: 14.04.2019).
23. Programma dlya rascheta i optimizatsii dvigatelej [Program for calculating and optimizing engines] [Elekronnyj resurs]. Available at: http://www.diesel-rk.bmstu.ru/Rus/downloads/What%20is%20a%20Diesel-RK_rus.pdf (Accessed: 14.04.2019).
24. Kartashevich A. N., Kuharenok G. M., Gordienko A. V., Rusinkiewicz D. S. Uluchshenie puskovyih kachestv avtotraktornyih dizeley v zimniy period ekspluatatsii [Improved launcher qualities of automotive diesel engines in winter operation: monograph], Minsk: Publ. OOO «Krasiko-Print», 2005, 180 p.
25. Markov V. A., Nagornov S. A., Devyanin S. N. Sostav i teplota sgoraniya biotopliv, poluchaemyih iz ras-titelnyih masel [Composition and heat of combustion of biofuels obtained from vegetable oils], Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Ser. «Estestvennyie nauki» [Herald of the Bauman Moskow State technikal university. Ser. «Natural sciences»], 2012, No. 2, pp. 65-80.
26. Shatalov K. V., Goryunova A. K., Lihterova N. M. Ivankin A. N., Baburin M. I., Kulikovskii A. V. Prime-nenie produktov sulfattsellyuloznogo proizvodstva v kachestve prisadok k toplivam reaktivnyih dvigateley [Application of products selfaccelerating production as additive for fuel of jet engines], VestnikMGUL - Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2016, No. 6, pp. 107-115.
Submitted 19.12.19, revised 20.01.2020.
Information about the authors: Olga V. Kostyleva, Engineer
Address: RTU MIREA, 119454, Russia, Moscow, Vernadskogo Pr., 78 E-mail: [email protected]
Boris V. Peshnev, Dr. Sci. (Engineering), Professor of the chair of petrochemical synthesis and synthetic liquid fuel technology
Address: RTU MIREA, 119454, Russia, Moscow, Vernadskogo Pr., 78 E-mail: [email protected] AuthorID: 47614
Irfan F. Adgamov, Ph. D. (Engineering), Senior researcher of the Department of qualification assessment of fuels and oils
Address: FAE «The 25 th State Research Institute of Chemmotology of Ministry of Defense of the Russian Federation», 121467, Russia, Moscow, Molodogvardeyskaya Str., 10. E-mail: [email protected] Spin-Kog: 1105-1646
Konstantin V. Shatalov, Ph. D. (Engineering), associate professor, Chief of the chair of qualification assessment of fuels and oils
Address: FAE «The 25 th State Research Institute of Chemmotology of Ministry of Defense of the Russian Federation», 121467, Russia, Moscow, Molodogvardeyskaya Str., 10. E-mail: [email protected] Spin-Kog: 3073-5984
Contribution of the authors: Olga V. Kostyleva: implementation of experiments, collection and processing of materials, writing of the draft. Boris V. Peshnev: managed the research project, critical analysis of materials, formulated conclusions. Irfan F. Adgamov: developed the theoretical framework, analyzed data, critical analysis and revision of the text. Konstantin V. Shatalov: developed the theoretical framework, critical analysis of materials, formulated conclusions.
All authors read and approved the final version of the manuscript.
