CC BY
5
УДК 629.1
Глазков Ю.Е., к.т.н.
доцент Тютликов А.Е. студент магистратуры 1 курса
Попов М.А. студент бакалавриата 3 курса Тамбовский государственный технический университет
Россия, г. Тамбов ПЕРСПЕКТИВЫ ЗАМЕНЫ ТОПЛИВА НЕФТЯНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ
ЭНЕРГИИ
Аннотация: в данной статье проанализирована эффективность использования различных альтернативных топлив (АТ) в ДВС. Рассмотрены положительные и отрицательные стороны использования альтернативных видов топлива. Показана необходимость использования альтернативных топлив.
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, нефтяные топлива, синтетические жидкие топлива, газовые топлива.
Glazkov Y. Y. candidate of technical Sciences, associate Professor
Tambov state technical University Tambov, Russia Turlikov A.E. graduate student of 1 course Tambov state technical University Tambov, Russia Popov M.M., bachelor student of the 3rd year Tambov state technical University Tambov, Russia THE PROSPECTS OF REPLACING FUEL OIL ORIGIN ALTERNATIVE SOURCES OF ENERGY
Abstract: this article analyzes the efficiency of the use of various alternative fuels (at) in the ice. The positive and negative aspects of the use of alternative fuels are considered. The necessity of using alternative fuels is shown.
Keywords: internal combustion engine, oil fuels, synthetic liquid fuels, gas
fuels.
Для решения актуальной проблемы замены топлива нефтяного происхождения в дизеле необходимо выполнить анализ эффективности использования различных альтернативных топлив (АТ) в ДВС. При этом очень важно рассмотреть комплекс требований, предъявляемых к физико-химическим свойствам АТ. Эти свойства оказывают определяющее влияние на ход рабочих процессов в ДВС и, в конечном итоге, определяют эффективность применения того или иного топлива.
Нетрадиционные топлива, используемые в дизелях, классифицируются на нефтяные топлива и топлива, изготавливаемые из альтернативных источников энергии. Нефтяные альтернативные топлива условно разделяют на три основные группы [1]. К первой группе относятся смесевые топлива, содержащие нефтяные топлива и добавки нефтяного происхождения (спирт, эфиры и т. д.). Они по своим эксплуатационным свойствам, как правило, очень близки к традиционным нефтяным топливам. Вторая группа включает синтетические жидкие топлива, которые по своим свойствам приближаются к традиционным нефтяным топливам. Эти топлива получают в результате процесса переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых (угля, горючих сланцев, природного газа и газовых конденсатов и т. д.). Третью группу представляют нефтяные топлива (спирты, эфиры, газообразные топлива), которые существенно отличаются по своим физико-химическим свойствам от традиционных нефтяных топлив.
Наиболее перспективными среди АТ являются топлива, получаемые из газового сырья, угля и сланцев, а также топлива растительного происхождения.
Наиболее востребованными из числа газовых топлив для ДВС стали природный газ, использование которого на транспорте возможно как в сжатом, так и в сжиженном видах, а также сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан смеси), получаемые при переработке попутного нефтяного газа.
Именно сжатый природный (СКО) и сжиженный природный (ЬКО) газы являются привлекательным АТ. Поскольку природный газ - это распространенное и более дешевое по сравнению с бензином и дизельным топливом. Ресурсы природного газа в мире очень большие.
Преимущества использования природного газа в дизелях [2]:
- экономия до 50 - 70% дизельного топлива;
- снижение в 2 - 2,5 раза дымности и выбросов твердых частиц (ТЧ);
- уменьшение до 25% суммарных выбросов токсичных газообразных компонентов;
- уменьшение на 3 - 5 дБ уровня шума работы двигателя;
- увеличение срока службы масла и межремонтных сроков работы двигателя;
- отсутствует проблема холодного запуска, обусловленное тем, что природному газу, в отличие от жидких топлив, не нужно испаряться с целью возгорания. Кроме того, возможность применения в условиях низких температур является большим преимуществом по сравнению, например, со спиртовыми топливами;
- быстрая и чистая заправка автомашин ЬКО по сравнению с заправкой дизельным топливом. Во время заправки дозирующий клапан, подключенный к баку, образуя плотную систему, полностью исключает возможность разлива, которая встречается при заправке дизельным топливом. Для заправки примерно 450 литрами топлива необходимо от 3 до
5 минут, то есть меньше, чем в случае заправки традиционным топливом.
К недостаткам природного газа относятся:
- высокая температура самовоспламенения (см. табл. 1.1), которая затрудняет использование газовых топлив в дизелях;
- проблема хранения, связанная с необходимостью применять низкие температуры (-126° С при 0,1 МПа), поскольку влияние тепловой энергии окружающей среды на топливный бак, в котором хранится природный газ, приводит к росту давления в баке, в результате чего газ вытекает через щели в окружающую среду или попадает в двигатель;
- высокая летучесть, что приводит к возникновению угрозы взрыва во время автомобильной катастрофы или повреждению бака.
Сжиженный пропан-бутан LNG (Liquefied Petroleum Gas)) является смесью нефтяного газа и природных газов, проявляется в жидком состоянии при температуре окружающей среды и давлении ниже 1,4 МПа.
Это самое распространенное топливо всех АТ, которое применяется в автотранспорте более 70 лет.
В газовом состоянии LNG имеет в два раза большую плотность, чем CNG. Характеризуется высоким октановым числом.
Для организации рабочего процесса дизелей на газовых топливах используются следующие способы:
- возгорание рабочей смеси с помощью электрической искры;
- предкамерно-факельное возгорание и использование электрического зажигания в предкамере;
- использование запальной дозы дизельного топлива.
Наибольшее распространение получил так называемый газодизельный процесс - возгорание основной газовоздушной смеси от воспалительной дозы дизельного топлива.
Относительная простота переоборудования дизеля на газовое топливо без изменения конструкции двигателя является преимуществом данного способа.
Наибольшее распространение среди различных спиртов и их смесей получили метанол (СН3ОН) и этанол (С2Н5ОН) [3].
Метанол получают из природного газа, угля, биомассы или бытовых отходов. Этанол изготавливают из пищевых продуктов или древесины.
К недостаткам спиртовых топлив относятся: токсичность, агрессивность и коррозионная активность [4].
Использование спиртов в дизелях ограничивается из-за низкого цетанового числа, высокой температуры самовоспламенения и плохих смазочных свойств, что приводит к износу топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой группы (см. табл. 1.1).
Основным недостатком использования спиртов в дизельном топливе является их низкая энергоемкость (см. табл. 1.1), что приводит к увеличению удельного расхода топлива.
Лучшим из всех возможных топлив, с учетом критерия энергоемкости,
а также эмиссии токсических компонентов в отработавших газах (ОГ), является водород. [1]. Водород имеет практически наибольшую сырьевую базу. Его получают на базе природного газа и нефтепродуктов или путем пиролиза воды.
Таблица 1.1 - Физико-химические свойства дизельного и альтернативных топлив [1]_
Физико-химические свойства топлив Топливо
ДТ Сжатый природный газ (€N0) Сжиженный нефтяной газ ^N0) (пропан) Метанол Диметиловый эфир (ДМЭ) Рапсовое масло Метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ)
Формула С16,2Н28,5* СН4 С3Н8 СН3ОН СН3ОСН3 - С19Н36,6О2*
Плотность при 20°С, кг/м3 830 416** 490** 795 668** 916 877
Вязкость кинематическая при 20° С, мм2 /с 3,8 0,17** 0,55 0,22** 75 8
Коэффициент поверхностного натяжения при 20° С, мН /м 27,1 33,2 12,5 33,2 30,7
Теплота сгорания низшая Нн, мДж/кг 42,5 50,3 46,5 20,1 28,9 37,3 37,8
Цетанове число 45 3 16 3 55-60 36 48
Температура самовоспломенения, °С 250 540 487 464 235 318 230
Температура помутнения, °С -25 - - - - -9 -13
Температура застывания, °С -35 - - -97,9 - -20 -21
Температура кипения, °С 180-360 -161,5 -42 64,5 -25 - -
Теплота испарения при температуре кипения, кДж / кг 250 511 427 1115 497
Давление насыщенного пара при 0,1 МПа и 20 ° С, МПа 21,4 0,84 0,013 0,51
Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг С, % по массе Н, % по массе О,% по массе 14,3 87,0 12,6 0,4 17,2 76,0 24,0 0 15 ,7 81,8 18,2 0 6,4 37,5 12,5 50,0 9,0 52,2 13,0 34,8 12,5 77,0 12,0 11,0 12,6 77,5 12,0 10,5
Общее содержание серы,% по массе 0,20 - 0,015 - - 0,002 0,002
Коксуемость 10% остатка, % не более 0,2 - - - - 0,4 0,3
Примечание: «-» - свойства не определялись; * - условная формула состава; ** - вязкость и плотность жидкой фазы.
Сложность использования водорода в дизеле связана с тем, что он имеет высокую температуру самовоспламенения (низкое цетановое число). Поэтому его можно использовать только в газодизельном варианте (с зажигательной дозой дизельного топлива). При этом устойчивая работа дизеля возможна только в узком диапазоне смесей, ограниченном пропусками воспламенения и детонацией [4].
Использование водорода позволяет практически исключить выбросы оксида углерода (СО) и углеводородных соединений (СтНп). Это объясняется отсутствием в этом топливе углерода. Незначительное содержание этих веществ в ОГ объясняется сгоранием части моторного масла, попадающего в камеру сгорания.
Проблемы, касающиеся использования водорода в качестве автомобильного топлива, связаны с его распространением, хранением и с безопасностью. Существующие схемы хранения водорода на борту транспортного средства (баллонная, металлогидридная, криогенная) отличаются сложностью, дороговизной в изготовлении, большими массами топливного контейнера.
В последнее время в качестве перспективных АТ для дизелей предлагаются простые и сложные эфиры минерального или органического происхождения. Эфиры образуются в результате взаимодействия неорганических кислот и спиртов.
К простым эфирам относится диметиловый эфир (ДМЭ). Преимуществами этого вида топлива является высокое цетановое число и хорошие экологические свойства.
Высокая испаряемость ДМЭ, его хорошая равномерность распределения в камере сгорания (табл. 1.1) сказываются на лучшем смесеобразовании, мягкой динамике сгорания и лучших пусковых качествах дизеля [5,6,7]. Однако препятствием для широкого использования ДМЭ является его высокая цена, а также рост часового расхода топлива и необходимость переоборудования системы питания (большинство простых эфиров находятся в газообразном состоянии).
Кроме простых эфиров в качестве топлива для дизелей возможно использование сложных эфиров: жиров, ацетатов и тому подобное.
Наиболее перспективным является использование жиров органического (растительного или животного) происхождения [8, 9, 10].
Учитывая себестоимость и доступность, наибольшее распространение среди жиров получили растительные масла, которые характеризуются положительными качествами. В табл. 1.1 видно, что масло рапса, например, имеет высокое цетановое число, в нем практически отсутствуют полициклические ароматические углеводороды. При сжигании растительных масел в окружающую среду выбрасывается количество СО2, которое было поглощено растениями в процессе фотосинтеза, и, таким образом,
сохраняется баланс «парникового» газа в атмосфере. Растительные остатки и продукты переработки семян являются сырьем для производства удобрений и кормов для животных. При попадании на землю такое топливо не наносит экологического ущерба, по сравнению с нефтяным.
Из проведенного анализа различных АТ видно, что все эти топлива при соответствующей организации рабочего процесса ДВС являются перспективными. Однако в ряде случаев, например, при использовании водорода, спиртов и газовых топлив, приходится существенно менять конструкцию двигателя, что требует больших затрат [11].
Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что на данном этапе развития отечественной альтернативной энергетики более рациональным является использование в ДВС топлива растительного происхождения. Эти топлива, основные свойства которых подобны свойствам традиционного дизельного топлива, возможно эффективно использовать в дизелях без изменения конструкции или незначительной ее модификации.
Использованные источники:
1. Девянин С.Н. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей / С.Н. Девянин, В.А. Марков, В.Г. Семенов. - М.: Издат. центр ФГОУ ВПО МГАУ, 2007. - 339 с.
2. Льотко В. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / В. Льотко, В.Н. Луканин, А.С. Хачиян. - М.: МАДИ (ТУ), 2000. -311 с.
3. Шкаликова В.П. Применение нетрадиционных топлив в дизелях / В.П. Шкаликова, Н.Н. Патрахальцев. - [2-е изд., перераб. и доп.]. - М. : Изд-во Рос. ун-та дружбы народов, 1993. - 60,[2] с
4. Терентьев Г.А. Производство альтернативных моторных топлив и их применение на автомобильном транспорте / Г.А. Терентьев, В.М. Тюков, Ф.В. Смаль. - М.: ЦНИИТЭнефтехим. - 1985. - 89 с.
5. Болдырев И.В. О возможности радикального совершенствования экологического состояния воздушного бассейна больших городов на базе перехода к новому альтернативному топливу - диметиловому эфиру / И.В. Болдырев, Т.Н. Смирнова // Двигателестроение. - 1997. - № 4, - С. 39-41.
6. Грачев А. Ю. Разработка системы питания дизеля для автомобиля, использующего в качестве основного топлива диметиловый эфир: дис. ... кандидат техн. наук: 05.04.02 / Грачев Александр Юревич. - М.: 2008, - 165 с.
7. Марков В. А. Работа дизеля на нетрадиционных топливах [Учебное пособие] / В. А. Марков, А. И. Гайворонский, Л. В. Грехов и др. - М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2008. - 464 с.
8. Горохов Д. Г. Перспективы производства и потребления биодизельного топлива из жиров животного происхождения / Д. Г. Горохов, М. И. Бабурина, А. Н. Иванкин // Мясная индустрия. - 2009. - № 7. - С. 62-63.
9. Марков В. А. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях [Монография] / В. А. Марков, С. Н. Девянин, В. Г.
Семенов и др. - М.: ООО НИЦ «Инженер», 2011. - 536 с.
10. Семенов В. Г. Производство биодизельного топлива из липидов микроводорослей / В. Г. Семенов, П. Я. Чернов // Масла и жиры. - 2008. - № 11 (39). - С. 16 - 17.
11. Глазков Ю.Е. Анализ путей снижения использования традиционного топлива в двигателях внутреннего сгорания /Ю.Е. Глазков, Д.В. Доровских, А.В. Поляков // Вестник науки. - 2018. -- №8 (8) том1. - С. 93-99.
УДК 336.02
Глубокова В.Т. студент 4 курса направление подготовки «Экономика» профиль «финансы и кредит» ОГАУ «Оренбургский Государственный Аграрный Университет» научный руководитель: Набатчикова С.Б.,
доцент Россия, г. Оренбург РОЛЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОСВЕННОГО НАЛОГООБЛОЖЕНИЯ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Аннотация: В статье рассмотрены роль и значение косвенного налогообложения в современных реалиях в нашей стране, определена принадлежность отечественной модели в одну из зарубежных образцов. Ключевые слова: косвенный, налог, модель, НДС, акциз.
Glubokova V.T. 4- year student, direction of preparation
«Economy» Profile «Finance and credit» OGAU "the Orenburg State Agrarian University»
Russia, Orenburg
Scientific adviser: Candidate of Economic Sciences, Assoc.
Nabatchikov S.B.
ROLE AND PROSPECTS OF INDIRECTLY TAXATION IN THE RUSSIAN FEDERATION
Abstract: The article considers the role and significance of indirect taxation in modern realities in our country, the belonging of the domestic model in one of the foreign models is determined.
Key words: Indirect, tax, model, NDS, excise.
Известно, что государственные пошлины, налоги и сборы, а также иные обязательные платежи являются источником пополнения бюджетов страны разных уровней. Конечно, большую долю в бюджеты РФ вносят налоги, которые взимаются в двух формах: прямой и косвенный.
Правильная связь этих двух налогов способствует эффективности
