ПРИМЕНЕНИЕ БИОТОПЛИВА НА ОСНОВЕ РАПСОВОГО МАСЛА В ДИЗЕЛЬНЫХ ДВС Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Выводы. Внесение в мясной фарш биологически активного комплекса порошка лапчатки белой способствует одновременному улучшению влагосвязывающей и влагоудерживающей способности мясных систем при выработке котлет «Домашние». Наибольшей влагосвязывающей способностью к массе мяса обладают образцы фаршевых систем с добавлением порошка лапчатки белой в количестве 5% и 7% к массе говядины. Установлено, что наиболее оптимальным является внесение в мясной фарш биологически активного комплекса порошка лапчатки белой в количестве 5% к массе говядины. ВСС при этом увеличивается на 16,75%, ВУС увеличивается на 3,6%.

Таким образом, производства предлагаем технологию рубленых полуфабрикатов котлеты «Домашние» с внесением на стадии составления фарша биологически активного комплекса порошка лапчатки белой в количестве 5% к массе говядины. При этом улучшаются функционально-технологические свойства мясной системы, не ухудшаются органолептические показатели, увеличивается выход готового продукта на 13%.

Библиография:

1. Коснырева Л.М., Криштафович В.И., Позняковский В.М. Товароведение и экспертиза мяса и мясных товаров: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2007: 320.

2. Козлов А.И. Экология человека. Питание: Учебное пособие для академического бакалавриата. 2-е изд., испр. и доп. М. : Издательство Юрайт, 2016. 187 с.

3. Магомедов Ш.Ш., Беспалова Г.Е. Управление качеством продукции: Учебник. М.: Дашков и К, 2012. 335 с.

4. Мельникова Е.И., Пономарева Н.В., Станиславская Е.Б. Пищевые добавки функционального назначения. Лабораторный практикум: Учебное пособие. Воронеж: ВГУИТ, 2017. 52 с.

5. Скурихин И.М. Химический состав пищевых продуктов: Книга 1: Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов. М.: ВО «Агропромиздат», 1987. 73 с.

УДК 621.436

ПРИМЕНЕНИЕ БИОТОПЛИВА НА ОСНОВЕ РАПСОВОГО МАСЛА

В ДИЗЕЛЬНЫХ ДВС

Краснов Г.Г., бакалавр 3 курса направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин

и комплексов». Научный руководитель: к.т.н. доцент Рыжов Ю.Н. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

В статье указаны основные негативные последствия применения чистого рапсового масла в качестве топлива в серийных дизельных двигателях, описаны физико-химические свойства рапсового масла и дизельного топлива. Приведен расчет мощности и параметров впрыска двигателя.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Топливо, рапсовое масло, дизельное топливо, кинематическая вязкость, поверхностное натяжение, подогреватель топлива.

ABSTRACT

The article shows the main negative consequences of using pure rapeseed oil as a fuel in serial diesel engines, describes the physical and chemical properties of rapeseed oil and diesel fuel. The calculation of the engine power and injection parameters is presented.

KEYWORDS

Fuel, rapeseed oil, diesel fuel, kinematic viscosity, superficial tension, fuel heater.

Введение. Статья посвящена проблемам использования рапсового масла в качестве топлива для дизельных двигателей.

Применение биотоплива необходимо по следующим причинам: это сокращение мировых запасов нефти и газа, загрязнение окружающей среды и большой рост потребления энергоресурсов.

Основная часть. Для дизельных двигателей широкое распространение получили биотоплива на основе растительных масел: соевого, подсолнечного, рапсового, арахисового, пальмового и другие. Физико-химические свойства топлив, получаемых из растительных масел, ближе к свойствам дизельного топлива. Значит, и затраты на переоборудование дизельных двигателей для работы на биотопливе в сравнении с другими альтернативными биотопливами ниже. Наибольшее распространение получил метиловый эфир рапсового масла (RME). С 1 тонны семян рапса можно получить от 300 до 360 кг рапсового масла, и с этого масла 270-320 кг биодизельного топлива. Рапс является хорошей культурой для севооборота с пшеницей.

Таблица 1 - Физико-химические свойства рапсового масла и дизельного топлива

Параметр Рапсовое масло Дизельное топливо

Состав, %:

С 0,776 0,864

Н 0,116 0,121

О 0,109 0,015

Плотность при 15, кг/м3 917 800.845

Кинематическая вязкость при 42,1 1,5.4,0

40°С, мм2/с

Динамическая вязкость при 20°С,Па*с 68,7'10-3 3,154'10-3

Поверхностное натяжение, Н/м 33,2 10-3 27,1 10-3

Низшая теплота сгорания, МДж/м3 36,992 42,437

Цетановое число 36...55 46..49

Температура вспышки

определяемая в закрытом тигле, не ниже, °С 100 55

Температура застывания, °С -23 -10, -35, -45, -55

Содержание серы, % 0,005 0,5

Кислотность, мг КОН/100л 4,66 5

топлива

Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более 0,4 0, 3

Теплота сгорания рапсового масла меньше на 14%, чем у дизельного топлива. Наблюдаем большую вязкость и плотность рапсового масла, следовательно, капли при распыливании крупнее, и тем самым, дальнобойнее будет струя топлива. Это приводит к ухудшению качества распыливания и испарения топлива, вследствие чего наблюдается неполное сгорание, повышенная коксуемость и лакоотложение. Вязкость

рапсового масла можно понизить при повышении температуры до 70-90°С до значений, близких к вязкости дизельного топлива.

Большее поверхностное натяжение рапсового масла приводит к повышению неоднородности его распыливания.

Температуры застывания у рапсового масла выше, чем у дизельного топлива. Следовательно, при низких температурах возникают проблемы, которые связаны с подачей рапсового масла к топливному насосу высокого давления.

Температура воспламенения рапсового масла выше, чем у дизельного топлива. Следовательно, масло не успевает испариться и перемешаться с воздухом. В результате этого рапсовое масло не полностью сгорает, оседая на стенках камеры. Движущиеся кольца сбрасывают рапсовое масло в поддон двигателя, где оно смешивается с маслом и образует каучукообразную субстанцию. Значит, при применении чистого рапсового масла в качестве горючего нужно менять смазочное масло в несколько раз чаще.

У рапсового масла температура кипения выше, чем у дизельного топлива. При низкой нагрузке дизельного двигателя температура поршня снижается. Рапсовое масло, у которой повышенное значение температуры кипения, оседает на охладившемся поршне, хуже воспламеняется и испаряется. Часть масла не успевает догореть, и это приводит к повышению нагарообразования и закоксованию поверхностей камеры сгорания. Также остается часть жидкого рапсового масла, попадающего в картер двигателя. Смазочное масло становится менее насыщенным в результате попадания в него рапсового масла. В дальнейшем это может привести к выводу дизельного двигателя из строя. Плюс состоит в том, что рапсовое масло, имея высокую температуру воспламенения, менее пожароопасно по сравнению с дизельным топливом.

Повышенные значения температуры воспламенения, температуры застывания, вязкости, сниженной низшей теплотой сгорания рапсового масла можно не являются препятствиями для применения его в качестве топлива в дизельных двигателях. Так как разработан ряд мероприятий, включающий в себя: переналадку топливной аппаратуры, применение рапсового масла в смеси с дизельным топливом в разных соотношениях, обработку его ультразвуком, подогрев. Для работы на рапсовом масле в большей степени приспособлены дизельные двигатели с разделенными камерами сгорания и с полуразделенными камерами типа ЦНИДИ.

Анализ процесса впрыска дизельного топлива и рапсового масла (рис. 1) нагретого до температуры в 90°С в диапазоне от 300...500 мин-1 показывает увеличение давления впрыска на 6.12% и на 19.22% цикловой подачи по сравнению с дизельным топливом. Указанное увеличение давления впрыска и цикловой подачи связано с более высокой вязкостью рапсового масла.

ДавлЁНна, МПа Впрыскиваемый объём, №

300 500 , 300 500

Обороты топливного насоса, мин Обороты топпивного насоса, мин 1

Рисунок 1 - Сравнение параметров впрыска дизельного топлива и рапсового масла ДТ - дизельное топливо; РМ - рапсовое масло;

РМ (900С) - рапсовое масло нагретое до температуры 900С.

Повышение цикловой подачи рапсового масла в свою очередь способствует повышению мощности двигателя до 6% по сравнению с работой на дизельном топливе (рис. 2).

Рисунок 2 - Мощностные испытания двигателя РЕУТ7 БР6М 2013С

Повышенное поверхностное натяжение рапсового масла увеличивает неоднородность их распыливания. При повышенной плотности, вязкости и поверхностном натяжении рапсового масла по сравнению с дизельным топливом уменьшается угол раскрытия топливного факела и ухудшается мелкость распыливания - больше диаметр и масса образующихся капель. Большие значения вязкости и плотности рапсового масла приводят к увеличению максимального давления впрыскивания. Эти данные факторы говорят о необходимости решения проблемы, способствующих улучшению качества процессов подачи топлива, его распыливания и смесеобразования при работе дизельного двигателя на растительных маслах и топливах на их основе. Наиболее экономически и экологически выгодной является смесь 80% рапсового масла и 20% дизельного топлива.

Традиционный технологический процесс получения биодизельного топлива состоит из следующих основных этапов:

1) определение количества веществ, необходимых для проведения реакции переэтерификации;

2) добавление необходимой массы растительного масла в реактор;

3) подогрев растительного масла до нужной температуры;

4) добавление в подогретое растительное масло рассчитанное количество спирта и катализатора. К маслу добавляется метанол в соотношении к растительному маслу 1:7.

5) тщательное перемешивание исходных продуктов;

6) отстаивание реакционной массы после завершения синтеза;

7) удаление осевшего в нижней части аппарата глицерина.

Рапсовое масло обладает следующими преимуществами:

1) практически не содержит серы;

2) значительное снижение выбросов, включая СО, СО и других;

3) продлевает срок службы двигателя, удаляя отложения нефтепродуктов на его деталях;

4) хорошие смазочные характеристики;

5) не обладает резким запахом.

К недостаткам рапсового масла можно отнести:

1) обладает плохими пусковыми свойствами при пониженной температуре;

2) из-за наличия свободных кислот более агрессивна к деталям двигателя;

3) имеет склонность к окислению при хранении;

5) высокая вязкость, повышенная коксуемость;

6) высокая температура воспламенения.

Вывод. Таким образом, проведенные исследования биотоплив на основе рапсового масла выявили ряд положительных и отрицательных моментов. Повысить эффективность работы дизельных двигателей на рапсовом масле возможно с применением различных подогревателей топлива.

Библиография:

1. Пат. 152117 РФ, МПК F02D 19/06, F02M 43/00, F02M 31/125. Двухтопливная система тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом / Рыжов Ю.Н., Курочкин А.А.; патентообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ). № 2013112915/06; заявл. 22.03.2013; опубл. 10.05.2015, Бюл. № 13.

2. Рыжов Ю.Н., Иншаков А.П., Курочкин А.А. Двухтопливная система тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом // Тракторы и сельхозмашины. Москва, 2014. № 6. С. 11-13.

3. Габитова А.Р., Габитов И.Р., Зарипов З.И. Исследование коэффициента динамической вязкости рапсового масла как основы биодизельного топлива в широкой области изменения параметров состояния // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 17. С. 252-254.

4. Адгамов И.Ф. Оценка эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата при работе на сафлоро-минеральном топливе: дис. ... канд. техн. наук. Пенза, 2015.

5. Надежкин А.В., Лыу К.Х. Исследование физико-химических и трибологических свойств судовых дистиллятных топлив с растительными композициям // Транспортное дело России. 2016. № 2. С. 205-207.

6. Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей // М.: Изд-во МГАУ им. В.П. Горячкина, 2007. 400 с.

7. Иванов В.А. Оценка эксплуатационных показателей трактора класса 14 КН при работе на растительно-минеральном топливе: дис. . канд. техн. наук. Пенза, 2010. 190 л.

УДК 629.113:62-5

СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАЯВЛЕННОГО РЕСУРСА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

Краснов Г.Г., бакалавр 3 курса направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин

и комплексов». Научные руководители: к.т.н., доцент Ревякин М.М., к.т.н., доцент Жосан А.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

Надежность современных транспортных средств и их отдельных агрегатов зависит от интенсивности потока отказов различных групп сложности, возникающих в процессе эксплуатации. Отказы и неисправности негативно влияют на ресурс технического