CC BY
1
УДК 620.3
Б01: 10.17277/уе81тк.2023.04.рр.677-687
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНОАКТИВАЦИИ Мо8г ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТОПЛИВНОЙ ПРИСАДКИ И ОЦЕНКА СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
М. М. А. Захиват1, А. В. Щегольков1, Н. В. Земцова1, Ал. В. Щегольков1, О. А. Гливенкова2, А. О. Сухова3
Кафедры: «Электроэнергетика» (1); energynano@yandex.ru; «Иностранные языки» (2); «Природопользование и защита окружающей среды» (3), ФГБОУВО «ТГТУ», Тамбов, Россия
Ключевые слова: аппарат вихревого слоя; дизельное топливо; дисульфид молибдена; механоактивация; отработавшие газы; сканирующая электронная микроскопия.
Аннотация: Улучшение экологических параметров двигателей внутреннего сгорания возможно при использовании нового поколения присадок, а также технологического оборудования для их введения в моторное топливо. Введение дисульфида молибдена Мо82 в моторное топливо целесообразно осуществить с применением комбинированного способа диспергирования и механоактивиро-вания, которое может быть реализовано в усовершенствованных энергоэффективных аппаратах с вихревым слоем (АВС), позволяющих осуществлять механическое воздействие на Мо82 за счет перемещения тел помола (стержней) в управляемом переменном электромагнитном поле (частотное управление). Такой подход обеспечивает разбиение агломератов и измельчение Мо82, что повышает эффективность присадок и снижает их концентрацию в моторном топливе. Представлены математическое описание протекания процесса механоактивации, а также сканирующая электронная микроскопия Мо82 и оптимальное распределение по размерам после механоактивации в АВС. Показано уменьшение содержания СН и СО в выхлопных газах при различных значениях концентрации Мо82 в дизельном топливе. Оптимальная концентрация Мо82 для дизельного топлива находится в диапазоне 0,02 - 0,04 масс. %, что позволяет снизить СО с 60 до 42 и СН с 1,6 до 1,2 г/мин.
Введение
Для технологий, связанных с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), характерно постоянное стремление к улучшению различных характеристик и в первую очередь это относится к топливной экономичности [1]. Проведенные исследования показали, что потери топлива на трение в ДВС для грузовых автомобилей могут быть снижены на 17 - 19 %, тогда как для легковых автомобилей это значение составляет 33 % [2, 3]. Следует отметить, что повышенные потери на трение приводят к интенсивному износу ДВС и отказам стабильно работающих компонентов [4]; в дизельном ДВС топливо участвует в процессе трения в системе «поршень - поршневые кольца и стенки цилиндров».
Включение снижающих трение материалов в качестве присадок к нефтепродуктам (и топливу) может потенциально улучшить трибологические характеристики, такие как износостойкость и фрикционные свойства коммерческих смазоч-
ных материалов. Это связано с тем, что, помимо влияния на физико-химические свойства топлива, наночастицы могут свести к минимуму возможность прямого контакта неровностей (то есть заполненных впадин между неровностями трущихся поверхностей) с образованием трибограничной пленки на изношенных поверхностях для улучшения трибологических характеристик двигателя, через граничные условия смазки [5]. В работе [6] коэффициент трения (COF) снижен на 50 и 45 % при добавлении наночастиц TÍÜ2 и А1203 соответственно. В других исследованиях отмечено, что добавление 0,1 масс. % наночастиц Zr02 - Si02 снизило коэффициент трения на 16,24 % [7], в то время как в работе [2] установлено, что добавление графена улучшает антифрикционные и противоизносные свойства на 29 и 22 % соответственно.
Гибридный дисульфид молибдена добавлен в качестве присадки с целью уменьшить межфазное трение между контактными поверхностями. Установлено, что коэффициент трения CÜF и диаметр пятна износа (WSD) снижаются на 13,9 и 23,8 % соответственно [8].
Присадки для дизельного топлива (ДТ) отличаются как свойствами, так и целевым назначением [9]. В научных исследованиях [9, 10] показано, что проводятся разработки по добавлению специальных присадок в различных соотношениях в смеси дизельного и биодизельного топлива для улучшения их свойств. К настоящему времени проведены исследования возможности использования различных спиртов, таких как этанол, метанол, пропанол, бутанол, гексанол, гепта-нол, пентанол, октанол и деканол, в качестве топливных присадок к дизель-биодизельным топливным смесям для улучшения эксплуатационных характеристик дизельных топлив CIE и снижения выбросов [11]. Дисульфид молибдена MoS2 относится к классу эффективных химических элементов, которые могут быть использованы для улучшения свойств ДТ, в том числе биотоплива [12, 13].
Авторы работы [14] проводили исследования по определению трибологиче-ских характеристик MoS2 с помощью четырехшарикового триботестера. Коэффициент трения CÜF и средний диаметр следа износа WSD антифрикционных присадок проанализированы посредством трибологических исследований скорости износа и следа износа на изношенной поверхности шарикоподшипников. Установлено, что наличие MoS2 в смазке улучшает коэффициент трения и вязкость на 10,25 и 10,6 % соответственно. Наноразмерные добавки в моторное топливо могут снизить токсичность выхлопных газов и повысить мощности ДВС [15].
Комбинирование различными составами присадок приводит к применению гетерогенных материалов, которые обеспечивают низкое трение. Комбинация MoS2 и полиэтиленгликоля (ПЭГ 200), а также алмазоподобной углеродной (АПУ) пленки позволила повысить антифрикционную способность синергетиче-ской системы, которая снижает коэффициент трения и скорость износа элементов ДВС на 33,3 и 32,1 % соответственно [12]. Повысить эффективность присадок на основе MoS2 возможно в случае равномерного распределения в ДТ [16].
Адаптировать дисперсные структуры для различных типов моторных топлив и масел возможно при использовании технологии механоактивации с применением аппарата вихревого слоя (АВС), которая позволяет повысить активность MoS2 и одновременно обеспечить перемешивание и распределение в объеме [17]. Механоактивация MoS2 возможна как в жидкости - дизельном топливе, так и в сухом состоянии, перед внесением в жидкость с последующей стадией пере-мешиванияв ней [18].
Цель работы - разработка математической модели процесса механоактива-ции MoS2, используемого в качестве присадки для дизельного топлива с последующей оценкой снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания по параметрам СО и СН.
а)
Рис. 1. Морфология мо82, полученная с помощью СЭМ (а) и диаграмма распределение частиц по размерам (б)
Материалы и методы
Для измельчения и активирования MoS2, а также равномерного распределения MoS2 в дизельном топливе используется АВС [18, 19].
В проведении тестовых испытаний противоизносной присадки MoS2 для дизельного двигателя ЯМЗ-238 использовался газоанализатор КГА-8, который позволил определить CO и СН в выхлопных газах ДВС. Применено ДТ летнее (ОАО «Лукоил»). Морфологию MoS2 изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) TESCANLYRA 3 (Чехия). Для оценки распределения частиц по размерам использован прибор NICOMP 380 ZLS Zeta Potential/Particle Sizer (PSS.Ni comp, Santa Barbara, CA, USA).
Результаты и их анализ.
Математическое моделирование процесса механоактивации мо82
На рисунке 1, а, представлена морфология Мо82, полученная с помощью сканирующей электронной микроскопии, а также диаграмма распределения частиц Мо82 по размерам (рис. 1, б).
Морфология является оптимальной с точки зрения обеспечения снижения трения в узлах трения ДВС, и при этом характер распределения частиц Мо82 по размерам является оптимальным для ДТ с точки зрения прохождения его через систему фильтрации ДВС. Процесс механоактивации позволяет сформировать структуру Мо82 с оптимальной морфологий, и для нахождения эффективных режимов механоактивации Мо82 для ДТ может быть использована оценка положения тел помола (цилиндрической формы) в АВС в условиях воздействия электромагнитного поля различной интенсивности.
Положение стрежня (тела помола) в пространстве рабочего цилиндра АВС можно описать с помощью вектора р, для которого справедливо выражение
p = pel + Pje2 + Рк?3 = = (cosa cos0)e1 + (cosa cos0)e2 + (sina)e3.
(1)
Составляющие вектора р определяются на основе схемы (рис. 2).
Определение параметров перемещения тел помола в АВС может быть сформулировано на основе следующих выражений:
Рис. 2. Схема вектора p в пространстве
m (rn - r ф2)= Fr
1 --
К
К
nb
m d / 2 \ --(2 ф)
= F
dt
1-
K
кР
\
K
n2 =
(2)
(3)
кР У
где Fr, ^ф, M - силы, зависящие от углового положения ф и расстояния r, и момент, действующие в рабочей камере АВС; K - коэффициент заполнения рабочей камеры АВС телами помола; Ккр - критическое значение коэффициента заполнения рабочей камеры АВС; ni, щ - случайные функции, подчиненные нормальному закону распределения; m - математическое ожидание радиальной составляющей скорости частицы; ф - угол между вектором магнитного момента частицы и вектором напряженности магнитного поля; r - расстояние от центра расточки индуктора.
Суммарный электромагнитный момент, действующий на тела помола,
равен сумме моментов, относящихся к фазам индуктора АВС:
^ ^ ^ ^
Mr = ma + mb + Mс . (4)
^ ^ ^
где M a , Mв , mq - вращающие моменты фаз A, B, C индуктора АВС.
Для оценки параметров электромагнитного поля индуктора (статора) рассмотрим электрическую схему (рис. 3).
Для описания электромагнитных процессов в обмотке статора (индуктора) АВС использовано уравнение на основе первого закона Кирхгофа
'Л +'в +'с = 0
Материальный баланс для диспергируемого Мо82 имеет вид
т
^ М] = м, 3
где Мз - масса фракции 3 Мо82, кг; М - общая масса Мо82, кг. Поделив уравнение (6) на М, получим
(5)
(6)
ивс
I fj = 1
J
(7)
Г JC С °-►
Рис. 3. Схемы обмоток явнополюсного индуктора АВС
где безразмерные величины / = = Мз М образуют нормированное распределение частиц Мо82 по размерам.
Вектор-столбец распределения частиц по размерам имеет вид
f = [f ] =
fi f2
.fm
(8)
r
Матрица измельчения Р с (рф позволяет оценить значение немеханоактиви-рованного состава /Мо82, переходящего после механоактивации в состояние с меньшими размерами Мо82:
P = [Pk, ] =
P11 0 p21 p22
pm1 pm2 pm3
(9)
Используя селективную 8 и распределительную В функции, можно получить выражение
Р = (1 - 8) + В8, (10)
где I - единичная матрица; 8 - диагональная матрица вероятностей измельчения; В - матричное выражение для распределительной функции измельчения. Приведем 8 и В в матричной форме:
S =
0
0
0 S2 ... 0
0 0 ... Sm
(11)
B
0 0. .. 0 0
b21 0. .. 0 0
b31 b32 . .. 0 0
mm1 bm2 . . bm,m-1 0
(12)
mm
Результаты тестовых испытаний MoS2 для дизельного топлива
Проведенные тестовые испытания противоизносных присадок MoS2 для дизельного двигателя ЯМЗ-238 позволили оценить их эффективность при влиянии на показатели экологичности ДВС.
На рисунке 4 показано изменение содержания СН и СО в выхлопных газах ЯМЗ-238 при различных значениях концентрации дисульфида молибдена в ДТ.
Результаты и их обсуждение
Разработана методика математического моделирования, которая учитывает процессы диспергирования MoS2 при условии, что при механоактивации происходит разбиение агломератов и измельчение MoS2, которое повышает эффективность данного материала в качестве присадки при пониженных концентрациях в дизельное топливо. Приведено уравнения движения тел помола в вихревом слое АВС. Процесс измельчения MoS2 представлен в виде матриц. Показан принцип работы и рассмотрен баланс токов в трехфазных обмотках статора АВС. Оптимальная концентрация MoS2 для дизельного топлива находится в диапазоне 0,02 - 0,04 масс. %, что позволяет снизить СО с 60 до 42 и СН с 1,6 до 1,2 г/мин.
со,
г/мин 55
50
45
40
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 cMoS2, масс. % а)
1--- i
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 с^, масс. % б)
Рис. 4. Зависимости содержания СН (а) и СО (б) в выхлопных газах от концентрации присадок См„82: ДТ + дисульфид молибдена
Заключение
Улучшение экологических параметров дизельных двигателей внутреннего сгорания может быть осуществлено с помощью топливных присадок на основе MoS2. Топливные присадки позволяют снизить коэффициент трения в различных трущихся парах двигателя, что оказывает косвенное влияние на СО и СН в отработавших газах. В свою очередь для повышения эффективности MoS2 может быть использована технология механоактивирования, которая позволяет улучшить гранулометрический состав дисперсного MoS2 при одновременном распределении в топливе. Для определения основных параметров процесса механоакти-вации и оптимизации конструкции и режимов работы аппарата вихревого слоя может быть использовано математическое моделирование, которое позволяет учитывать параметры индуктора АВС, а также вероятности измельчения MoS2 в матричной форме записи.
Работа выполнена в рамках гранта администрации Тамбовской области для поддержки прикладных исследований молодых ученых 2022 года, проект МУ 2022-02/5.
Список литературы
1. Brady, R. N. Internal Combustion (Gasoline and Diesel) Engines / R. N. Brady // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. - 2004. -P. 515 - 528. doi: 10.1016/B0-12-176480-X/00089-9
2. Novel Approach of the Graphene Nanolubricant for Energy Saving Via AntiFriction/Wear in Automobile Engines / M. Ali, H. Xianjun, M. Abdelkareem [et al.] // Tribology International. - 2018. - Vol. 124. - P. 209 - 229. doi: 10.1016/j.triboint.2018.04.004
3. Holmberg, K. Global Energy Consumption Due to Friction in Passenger Cars / K. Holmberg, P. Andersson, A. Erdemir // Tribology International. - 2012. - Vol. 47. -P. 221 - 234. doi: 10.1016/j.triboint.201L1L022
4. Enhancing the Thermophysical Properties and Tribological Behaviour of Engine Oils Using Nano-Lubricant Additives / M. Ali, H. Xianjun, R. Turkson [et al.] // RSC Advances. - 2016. - Vol. 6. - P. 77913 - 77924. doi: 10.1039/C6RA10543B
5. Yu, R. Experimental Study on Tribological Property of MoS2 Nanoparticle in Castor Oil / R. Yu, J. Liu, Y. Zhou // Journal of Tribology. - 2019. - Vol. 141(10). -P. 3 - 7. doi: 10.1115/1.4044294
6. Improving the Tribological Characteristics of Piston Ring Assembly in Automotive Engines Using Al2O3 and TiO2 Nanomaterials as Nano-lubricant Additives / M. Ali, H. Xianjun, L. Mai [et al.] // Tribology International. - 2016. -Vol. 103. - P. 540 - 554.
7. Friction and Wear Properties of ZrO2/SiO2 Composite Nanoparticles / W. Li, S. Zheng, B. Cao, S. Ma // Journal of Nanoparticle Research. - 2011. - Vol. 13 (5). -P. 2129 - 2137. doi: 10.1007/s11051-010-9970-x
8. Enhanced Tribological Behaviour of Hybrid MoS2@Ti3C2 MXene as an Effective Anti-Friction Additive in Gasoline Engine Oil / K. Markandan, T. Nagarajan, R., Walvekar [et al.] // Lubricants. - 2023. - Vol. 11. - P. 47. doi: 10.3390/lubricants11020047
9. A Comprehensive Review on the Effect of Ethers, Antioxidants, and Cetane Improver Additives on Biodiesel-Diesel Blend in CI Engine Performance and Emission Characteristics / A. S. Mohammed, S. M. Atnaw, A. V. Ramaya, G. Alemayehu // Journal of the Energy Institute. - 2023. - Vol. 108. - P. 101227.doi: 10.1016/j.joei.2023.101227
10. Effect of Metallic Lubricant Additives on Morphology, Nanostructure, Graphitization Degree and Oxidation Reactivity of Diesel Particles / Y. Wang, H. Yang, X. Liang [et al.] // Chemosphere. - 2022. - Vol. 306. - P. 135588. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.135588
11. Iliev, S. A Comparison of Ethanol, Methanol, and Butanol Blending with Gasoline and Its Effect on Engine Performance and Emissions Using Engine Simulation / S. Iliev // Processes. - 2021. - Vol. 9. - P. 1322. doi: 10.3390/pr9081322
12. Tribological Analysis of Advanced Microwave Synthesized Molybdenum Disulfide (MoS2) as Anti-Friction Additives in Diesel Engine Oil For Military Vehicles / N. Thachnatharen, M. Khalid, S. Shahabuddin [et al.] // Materials Today: Proceedings. - 2022. - Vol. 62 (1). - P. 7243 - 7247. doi: 10.1016/j.matpr.2022.03.692
13. Hatami, M. Recent Developments of Nanoparticles Additives to the Consumables Liquids in Internal Combustion Engines: Part I: Nano-Fuels / M. Hatami, M. Hasanpour, D. Jing / Journal of Molecular Liquids. - 2020. - Vol. 318. - P. 114250. doi: 10.1016/j.molliq.2020.114250
14. Анализ тепловых процессов при механоактивации MoS2 и МУНТ / А. С. Щегольков, М. М. А. Захиват, Н. В. Земцова, А. В. Щегольков// Вестник
Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2021. -Т. 83, № 4 (90). - С. 290 - 294. doi: 10.20914/2310-1202-2021-4-290-294
15. Щегольков, А. В. Многоступенчатая механоактивация МУНТ для улучшения перколяционных переходов в системе эластомер/МУНТ: подходы для реализации и практика модификации эластомеров / А. В. Щегольков // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. -2021. - Т. 19, № 2. - С. 58 - 67. doi: 10.18503/1995-2732-2021-19-2-58-67
16. Molybdenum Disulfide - Based Hybrid Materials as New Types of Oil Additives with Enhanced Tribological and Rheological Properties / Z. Bojarska, J. Kopytowski, M. Mazurkiewicz-Pawlicka [et al.] // Tribology International. - 2021. -Vol. 160. - P. 106999. doi: 10.1016/j.triboint.2021.106999
17. Mechanism on Heterogeneous Transfer Film Formed by Diamond-Like Carbon Film Under Molybdenum Disulfide Hybrid Polyethylene Glycol Lubrication / Y. Yang, X. Fan, Z. Yue, M. Zhu // Carbon. - 2023. - Vol. 210. - P. 118030. doi: 10.1016/j.carbon.2023.118030
18. Устройство для механоактивации MoS2 и МУНТ используемых в качестве присадок в моторные масла / Е. Г. Дроздова, М. М. А. Захиват, Н. В. Земцова, С. Ю. Евдокимова // Инновационные научные исследования в современном мире : c6. трудов по материалам XIII Всерос. конкурса науч.-исслед. работ (Уфа, 26 июня 2023 г.) - Уфа, 2023. - С. 66 - 71.
Modeling the Process of Mechanical Activation of MoS2 to Create a Fuel Additive and Assessment of the Reduction of Exhaust Gas Toxicity
M. M. A. Zakhivat1, A. V. Shchegolkov1, N. V. Zemtsova1, Al. V. Shchegolkov1, O. A. Glivenkova2, A. O. Sukhova3
Departments of Electric Power Engineering (1); energynano@yandex.ru;
Foreign Languages and Professional Communication (2);
Nature Management and Environmental Protection (3), TSTU, Tambov, Russia
Keywords: vortex layer apparatus; diesel fuel; molybdenum disulfide; mechanical activation; exhaust gases; scanning electron microscopy.
Abstract: Improving the environmental parameters of internal combustion engines is possible by using a new generation of additives, as well as process equipment for their introduction into motor fuel. It is advisable to introduce molybdenum disulfide (MoS2) into motor fuel using a combined method of dispersion and mechanical activation, which can be implemented in advanced energy-efficient devices with a vortex layer (VL), allowing for mechanical impact on MoS2 by moving the grinding bodies (rods) in a controlled alternating electromagnetic field (frequency control). This approach ensures the breaking of agglomerates and grinding of MoS2, which increases the effectiveness of additives and reduces their concentration in motor fuel. A mathematical description of the mechanical activation process is presented, as well as scanning electron microscopy of MoS2 and the optimal size distribution after mechanical activation in ABC. A decrease in the content of CH and CO in the exhaust gases was shown at different concentrations of MoS2 in diesel fuel. The optimal MoS2 concentration for diesel fuel is in the range of 0.02 - 0.04 wt. %, which allows reducing CO from 60 to 42 and CH from 1.6 to 1.2 g/min.
References
1. Brady R.N. Internal Combustion (Gasoline and Diesel) Engines, Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, 2004, pp. 515-528, doi: 10.1016/B0-12-176480-X/00089-9
2. Ali M., Xianjun H., Abdelkareem M., Gulzar M., Elsheikh A. Novel Approach of the Graphene Nanolubricant for Energy Saving Via Anti-Friction/Wear in Automobile Engines, Tribology International, 2018, vol. 124, pp. 209-229, doi: 10.1016/j.triboint.2018.04.004
3. Holmberg K., Andersson P., Erdemir A. Global Energy Consumption Due to Friction in Passenger Cars, Tribology International, 2012, vol. 47, pp. 221-234. doi: 10.1016/j.triboint.2011.11.022
4. Ali M., Xianjun H., Turkson R., Peng Z., Chen X. Enhancing the Thermophysical Properties and Tribological Behaviour of Engine Oils Using Nano-Lubricant Additives, RSC Advances, 2016, vol. 6, pp. 77913-77924, doi: 10.1039/C6RA10543B
5. Yu R., Liu J., Zhou Y. Experimental Study on Tribological Property of MoS2 Nanoparticle in Castor Oil, Journal of Tribology, 2019, vol. 141 (10), pp. 3-7, doi: 10.1115/1.4044294
6. Ali M., Xianjun H., Mai L., Qingping C., Turkson R., Bicheng C. Improving the Tribological Characteristics of Piston Ring Assembly in Automotive Engines Using Al2O3 and TiO2 Nanomaterials as Nano-lubricant Additives, Tribology International, 2016, vol. 103, pp. 540-554.
7. Li W., Zheng S., Cao B., Ma S. Friction and Wear Properties of ZrO2/SiO2 Composite Nanoparticles, Journal of Nanoparticle Research, 2011, vol. 13(5), pp. 2129-2137, doi: 10.1007/s11051-010-9970-x
8. Markandan K., Nagarajan T., Walvekar R., Chaudhary V., Khalid M. Enhanced Tribological Behaviour of Hybrid MoS2@Ti3C2 MXene as an Effective Anti-Friction Additive in Gasoline Engine Oil, Lubricants, 2023, vol. 11, pp. 47, doi: 10.3390/lubricants11020047
9. Mohammed A.S., Atnaw S.M., Ramaya A.V., Alemayehu G. A Comprehensive Review on the Effect of Ethers, Antioxidants, and Cetane Improver Additives on Biodiesel-Diesel Blend in CI Engine Performance and Emission Characteristics, Journal of the Energy Institute, 2023, vol. 108, pp. 101227, doi: 10.1016/j.joei.2023.101227
10. Wang Y., Yang H., Liang X., Song H., Tao Z. Effect of Metallic Lubricant Additives on Morphology, Nanostructure, Graphitization Degree and Oxidation Reactivity of Diesel Particles, Chemosphere, 2022, vol. 306, pp. 135588, doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.135588
11. Iliev S.A. Comparison of Ethanol, Methanol, and Butanol Blending with Gasoline and Its Effect on Engine Performance and Emissions Using Engine Simulation, Processes, 2021, vol. 9, pp. 1322, doi: 10.3390/pr9081322
12. Thachnatharen N., Khalid M., Shahabuddin S., Anwar A., Sridewi N. Tribological Analysis of Advanced Microwave Synthesized Molybdenum Disulfide (MoS2) as Anti-Friction Additives in Diesel Engine Oil For Military Vehicles, Materials Today: Proceedings, 2022, vol. 62(1), pp. 7243-7247, doi: 10.1016/j.matpr.2022.03.692
13. Hatami M., Hasanpour M., Jing D. Recent Developments of Nanoparticles Additives to the Consumables Liquids in Internal Combustion Engines: Part I: Nano-Fuels, Journal of Molecular Liquids, 2020, vol. 318, pp. 11425, doi: 10.1016/j.molliq.2020.114250
14. Shchegol'kov A.S., Zakhivat M.M.A., Zemtsova N.V., Shchegol'kov A.V. [Analysis of thermal processes during mechanical activation of MoS2 and MWCNTs],
Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy [Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2021, vol. 83, no 4 (90), pp. 290-294, doi: 10.20914/2310-1202-2021-4-290-294 (In Russ., abstract in Eng.)
15. Shchegol'kov A.V. [Multistage mechanical activation of MWCNTs to improve percolation transitions in the elastomer/MWCNT system: approaches to implementation and practice of modifying elastomers], Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G. I. Nosova [Bulletin of Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov], 2021, vol. 19, no.2, pp. 58-67, doi: 10.18503/1995-2732-2021-19-2-58-67(In Russ., abstract in Eng.)
16. Bojarska Z., Kopytowski J., Mazurkiewicz-Pawlicka M., Bazarnik P., Gierlotka S., Rozen A., Makowski L. Molybdenum Disulfide - Based Hybrid Materials as New Types of Oil Additives with Enhanced Tribological and Rheological Properties, Tribology International, 2021, vol. 160, pp. 106999, doi: 10.1016/j.triboint.2021.106999
17. Yang Y., Fan X., Yue Z., Zhu M. Mechanism on Heterogeneous Transfer Film Formed by Diamond-Like Carbon Film Under Molybdenum Disulfide Hybrid Polyethylene Glycol Lubrication, Carbon, 2023, vol. 210, pp. 118030, doi: 10.1016/j.carbon.2023.118030
18. Drozdova Ye.G., Zakhivat M.M.A., Zemtsova N.V., Yevdokimova S.Yu. Innovatsionnyye nauchnyye issledovaniya v sovremennom mire: cb. trudov po materialam XIII Vseros. konkursa nauch.-issled. rabot [Innovative scientific research in modern times world: Sat. works based on materials of the XIII All-Russian. research competition works] (Ufa, June 26, 2023}, Ufa, 2023, pp. 66-71. (In Russ.)
Modellierung des Prozesses der mechanischen Aktivierung von MoS2 zur Erzeugung des Kraftstoffadditives und Bewertung der Reduzierung der Abgastoxizität
Zusammenfassung: Die Verbesserung der Umweltparameter von Verbrennungsmotoren ist durch den Einsatz einer neuen Generation von Additiven sowie technologischer Ausrüstung für deren Einbringung in den Kraftstoff möglich. Das Einbringen von Molybdändisulfid MoS2 in den Kraftstoff sollte mit einer kombinierten Methode aus Dispergierung und mechanischer Aktivierung erfolgen, die in fortschrittlichen energieeffizienten Apparaten mit einem Wirbelbett (ABC) realisiert werden kann, das eine mechanische Einwirkung auf MoS2 durch die Bewegung von Mahlkörpern (Stäben) in einem kontrollierten, variablen elektromagnetischen Feld (Frequenzsteuerung) ermöglicht. Dieser Ansatz gewährleistet das Aufbrechen von Agglomeraten und das Mahlen von MoS2, was die Wirksamkeit von Additiven erhöht und deren Konzentration im Kraftstoff verringert. Es ist eine mathematische Beschreibung des mechanischen Aktivierungsprozesses sowie eine Rasterelektronenmikroskopie von MoS2 und die optimale Größenverteilung nach mechanischer Aktivierung in ABC vorgestellt. Bei unterschiedlichen Konzentrationen von MoS2 im Dieselkraftstoff ist eine Abnahme des CH- und CO-Gehalts in den Abgasen gezeigt. Die optimale MoS2-Konzentration für Dieselkraftstoff liegt im Bereich von 0,02 bis 0,04 Gew.-%, was eine Reduzierung von CO von 60 auf 42 und CH von 1,6 auf 1,2 g/min ermöglicht.
Modélisation du processus de mécanoactivation MoS2 pour la production d'additifs combustibles et évaluation de la réduction de la toxicité des gaz d'échappement
Résumé: L'amélioration des paramètres environnementaux des moteurs à combustion interne est possible lors de l'utilisation d'une nouvelle génération des additifs ainsi que des équipements technologiques pour leur introduction dans le carburant moteur. L'introduction de disulfure de molybdène MoS2 dans le carburant moteur est possible en utilisant une méthode combinée de la dispersion et de mécanoactivation, qui peut être réalisée dans des appareils améliorés à couche vortex économes en énergie (ABC), permettant un effet mécanique sur MoS2 en déplaçant les corps de broyage (tiges) dans un champ électromagnétique variable contrôlé (contrôle de fréquence). Cette approche permet de décomposer les agglomérats et de broyer le MoS2, ce qui augmente l'efficacité des additifs et réduit leur concentration dans le carburant moteur. Sont présentées la description mathématique de l'évolution du processus de mécanoactivation, la microscopie électronique à balayage MoS2 et la distribution de taille optimale après mécanoactivation dans ABC. Est montrée une diminution du CH et du CO dans les gaz d'échappement à différentes concentrations de MoS2 dans le gazole. La concentration optimale de MoS2 pour le diesel est comprise entre 0,02 et 0,04 masse %, ce qui permet de réduire le CO de 60 à 42 et le CH de 1,6 à 1,2 g/min.
Авторы: Захиват Муртада Мохммед Аттья - аспирант кафедры «Электроэнергетика»; Щегольков Александр Викторович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроэнергетика»; Земцова Наталия Викторовна -аспирант кафедры «Электроэнергетика»; Щегольков Алексей Викторович - кандидат технических наук, инженер кафедры «Электроэнергетика»; Гливенкова Ольга Анатольевна - кандидат филологических наук, доцент кафедры «Иностранные языки»; Сухова Анна Олеговна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Природопользование и защита окружающей среды», ФГБОУ ВО «ТГТУ», Тамбов, Россия.
