CC BY
10
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
8. Семененко С. Я., Марченко С. С., Арьков Д. П. Апробация метода диагностики марки по водонепроницаемости бетонных конструкций мелиоративных сооружений // Строительство: новые технологии - новое оборудование. 2018. № 9. С. 51-57.
9. Семененко С. Я., Марченко С. С., Арьков Д. П. Конструирование канальных плит с применением композитной арматуры // Известия Hижневолжского агроуниверситетского комплекса: Шука и высшее профессиональное образование. 2021. № 4 (64). С. 378-390.
10. Семененко С. Я., Марченко С. С., Арьков Д. П. Тарировочная зависимость при ультразвуковом контроле коэффициента фильтрации бетона // Аграрный научный журнал. 2018. № 10. С. 62-66.
11. СП 63.13330.2018. Свод правил. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения: актуализированная редакция СHиП 52-01-2003 : утвержден Приказом Минстроя Российской Федерации 19.12.2018 № 832/ПР : введен 19.03.2019. - Москва : ФГУПЦПП, 2018. - 126 с.
12. СП 295.1325800.2017 Свод правил. Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования: утвержден Приказом Минстроя Российской Федерации 11.07.2017 № 988/ПР : введен 01.12.2018. - Москва : Стандартинформ, 2017. - 42 с.
13. Углепластики: технология получения и определение механических характеристик / В. H. Манхиров, А. В. ^моев, В. В. Сызранцев, О. Ж. Аюрова // Вестник БГУ. Химия. Физика. 2019. No 2-3. С. 12-19.
14. Эксплуатационные характеристики полимерной композитной арматуры / В. А. Селезнев, В. А. Какуша, В. А. Ушков, H. А. Чуков, И. А. Горбунов // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 1. С. 42-50.
15. Chiadighikaobi P. C., Jean P. V., Sserunjoji N. Performance evaluation of basalt fiber on the deflection strength of expanded clay concrete beam // Экономика строительства. 2020. No 6 (66). P. 66-79.
16. Karbhari V. M., Chin J. W., Dunston D. Durability Gap Analysis for Fiber-Reinforced Polymer Composites in Civil Infrastructure // Journal of Composites for Construction. 2018. P. 238-247.
17. Wang N., Evans J. T. Collapse of Continuous Fiber Composite Beamat Elevated Temperatures // Journal of Composites. 2017. No 37 (1). P. 56-61.
Информация об авторах Семененко Сергей Яковлевич, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (ФГБHУ ВHИИOЗ). E-mail: sergeysemenenko@list.ru, телефон 8(961)-068-52-07.
Марченко Сергей Сергеевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (ФГБHУ ВHИИOЗ). E-mail: marchenkosergey@mail.ru, телефон: 8(909)377-95-99
Новиков Андрей Евгеньевич, доктор технических наук, член-корреспондент РА^ директор, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (ФГБHУ ВHИИOЗ), доктор технических наук, член-корреспондент РА^ e-mail: vniioz@yandex.ru, телефон 8(8442)60-24-39.
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-52 MIXTURES COMPRESSIBILITY OF DIESEL FUEL WITH PALM OIL
E. A. Fedyanov1, E. A. Salykin1, A. V. Kurapin1, E. Ch. Kadiata2
2Higher institute of applied techniques, Congo, Democratic of republic, Kinshasa Received 04.10.2022 Submitted 01.12.2022
Summary
The article presents the results of experimental studies of compressibility of mixed fuels for diesel engines consisting of diesel fuel and palm oil. Formulas were obtained approximating the experimentally found dependences of compressibility on pressure and the proportion of palm oil in the mixed fuel. The results of the research can be used in modeling the fuel supply process of diesel engines running on mixtures of diesel fuel and palm oil.
Volgograd state technical university, Volgograd
1
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Abstract
Introduction. The use of alternative fuels of plant origin is an effective way to solve the problem of reducing emissions of harmful substances in internal combustion engines and depletion of reserves of fUels of petroleum origin. One of the most common types of fuels of vegetable origin are vegetable oils. For African countries, the most relevant is the use of palm oil. An object. The object of research is the compressibility of palm oil and its mixtures with diesel fuel. Materials and methods. The research was carried out in the laboratory of the Department of Heat Engineering and Hydraulics of the Volgograd State Technical University using samples of palm oil brought from the Democratic Republic of the Congo. To determine the compressibility, a method based on measuring the speed of sound in the fuel located in the injection pipeline was used. Results and conclusion. It is shown that with increasing pressure and the proportion of palm oil in the mixed fuel, its compressibility decreases. With an increase in the initial pressure from 40 to 270 bar in diesel fuel, the true compressibility coefficient decreases on average from 9.924-10-10 Pa-1 to 7.966-10-10 Pa-1, or by 19.73%. In pure palm oil at the same pressures, the true compressibility coefficient decreases on average from 6.296-10-10 Pa-1 to 5.593-10-10 Pa-1, or by 11.17%. At an initial pressure of 40 bar, the true compressibility in diesel fuel and palm oil differ by an average of 36.56%. At an initial pressure of 270 bar, this value differ by 29.79%. To account for these differences in the compressibility of fuels based on palm oil and diesel fuel mixtures when calculating fuel supply processes in diesel engines running on these mixtures, an approximating equation is proposed to determine the true compressibility coefficient based on second-degree polynomials.
Key words: diesel engine, diesel fuel, palm oil, mixed biofuel, fuel injection, fuel supply, compressibility.
Citation. Fedyanov E. A., Salykin E. A., Kurapin A. V., Kadiata E. Ch. Mixtures compressibility of diesel fuel with palm oil. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 4(68). 440-450 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-52.
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 665.75+665.353.3
СЖИМАЕМОСТЬ СМЕСЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА С ПАЛЬМОВЫМ МАСЛОМ
Е. А. Федянов1, доктор технических наук, профессор Е. А. Салыкин1, кандидат технических наук, доцент А. В. Курапин1, кандидат технических наук, доцент Э. Ч. Кадиата2, кандидат технических наук
1ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», г. Волгоград 2Высший институт прикладных технологий, Демократическая Республика Конго,
г. Киншаса
Дата поступления в редакцию 04.10.2022 Дата принятия к печати 01.12.2022
Актуальность. Использование альтернативных топлив растительного происхождения является действенным способом решения проблемы уменьшения выбросов вредных веществ в двигателях внутреннего сгорания и истощения запасов топлив нефтяного происхождения. Одним из наиболее распространенных видов топлив растительного происхождения являются растительные масла. Для стран Африки наиболее актуальным является использование пальмового масла. Объект. Объектом исследования является сжимаемость пальмового масла и его смесей с дизельным топливом. Материалы и методы. Исследования проводились в лаборатории кафедры «Теплотехника и гидравлика» Волгоградского государственного технического университета с использованием образцов пальмового масла, привезенного из Демократической Рес-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
публики Конго. Для определения сжимаемости использован метод, основанный на измерении скорости звука в топливе, находящемся в нагнетательном трубопроводе. Результаты и выводы. Показано, что с увеличением давления и доли пальмового масла в смесевом топливе его сжимаемость уменьшается. При увеличении начального давления с 40 до 270 бар в дизельном топливе истинный коэффициент сжимаемости в среднем уменьшается с 9,924-10-10 Па-1 до 7,966-10- Па- , или на 19,73 %. В чистом пальмовом масле при тех же давлениях истинный коэффициент сжимаемости в среднем снижается с 6,296-10-10 Па-1 до 5,593-10-10 Па-1, или на 11,17 %. При начальном давлении 40 бар истинные коэффициенты сжимаемости в дизельном топливе и пальмовом масле в среднем различаются на 36,56 %. При начальном давлении 270 бар эти величины различаются на 29,79 %. Для учета указанных различий сжимаемости топлив на основе смесей пальмового масла и дизельного топлива при расчетах процессов топливоподачи в дизелях, работающих на указанных смесях, предложено аппроксимирующее уравнение для определения истинного коэффициента сжимаемости на основе полиномов второй степени.
Ключевые слова: дизельные двигатели, дизельное топливо, пальмовое масло, смесевое биотопливо, впрыскивание топлива, топливоподача, сжимаемость топливных смесей.
Цитирование. Федянов Е. А., Салыкин Е. А., Курапин А. В., Кадиата Э. Ч. Сжимаемость смесей дизельного топлива с пальмовым маслом. Известия НВ АУК. 2022. 4(68). 440-450. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-52.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. В настоящее время во многих странах мира наблюдается тенденция расширения топливной базы для дизельных двигателей внутреннего сгорания за счет применения альтернативных топлив растительного происхождения. В большинстве своем такие альтернативные топлива - это различные виды растительных масел, которые по своим теплофизическим свойствам отличаются от дизельных топлив, вырабатываемых из нефти. Они имеют большую плотность и вязкость, меньшую теплсгу сгорания. Для их полного сжигания требуется подавать меньше воздуха, так как они содержат в своем составе некоторое количество кислорода. В связи с указанными отличиями в теплофизических свойствах растительные масла используют, в первую очередь, как добавки к обычному дизельному топливу. Это позволяет применять существующую топливную аппаратуру дизельных двигателей с относительно небольшим изменением ее регулировок.
Важным свойством топлива для дизельных двигателей, влияющим на протекание процесса его впрыскивания, является сжимаемость. Сжимаемость влияет на величину цикловой подачи и в разделенных системах топливоподачи определяет задержку впрыскивания топлива относительно начала хода плунжера топливного насоса.
Для некоторых африканских стран, например для ДР Конго, перспективным видом альтернативного топлива, которое можно использовать в смесях с дизельным, является пальмовое масло. При этом особый интерес представляет возможность использования добавок пальмового масла непосредственно его производителями для питания дизельных двигателей сельскохозяйственных машин. По общемировому объему производства пальмовое масло занимает первое место среди всех растительных масел [3, 4, 6].
Пальмовое масло хорошо смешивается с дизельным топливом и остается в составе таких смесей в жидкой фазе даже при температурах, которые ниже температуры застывания чистого пальмового масла [1, 9, 11, 12]. По сравнению с нефтяным дизельным топливом пальмовое масло более вязкое и имеет большую плотность [2, 8]. Оно содержит
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
8...12 % кислорода. Низшая теплота сгорания пальмового масла составляет 37,1 МДж/кг против 42...43 МДж/кг у дизельных топлив. Согласно имеющимся экспериментальным данным [7] сжимаемость пальмового масла меньше, чем у дизельного топлива.
При переводе выбранного типа дизельного двигателя на питание смесевым топливом целесообразно выполнить предварительное моделирование его рабочего процесса с целью оценки показателей при работе на таком топливе и определения необходимого изменения регулировок топливной аппаратуры. Для правильного описания в математической модели процесса топливоподачи необходимы надежные данные о сжимаемости смесевых топлив. Ниже приведены результаты проведенных в Волгоградском государственном техническом университете экспериментов по определению сжимаемости смесей дизельного топлива с пальмовым маслом.
Материалы и методы. Сжимаемость определяли по методике проф. И. В. Астахова (Астахов, И. В. Сжимаемость моторных топлив // Энергомашиностроение, 1960. № 9. С. 8-11), основанной на измерении скорости распространения в топливе импульса давления, то есть на измерении скорости распространения в нем звуковой волны. Схема созданной для этой цели лабораторной установки приведена на рисунке 1. К ручному одноплунжерному насосу высокого давления присоединен нагнетательный трубопровод с форсункой ФД-22. В начале и конце измерительного участка длиной Ь = 1,4 м нагнетательного трубопровода установлены датчики давления модели ПД-Р производства компании BD (Индия) со следующими техническими характеристиками: диапазон измерения: 0.60 МПа; погрешность: 0,5 % от предела измерений; выходной сигнал: 4...20 дА; питание: DC 10.30 V; температура измеряемой среды: от - 40 °С до + 150 °С. Для регистрации и записи сигналов датчиков использованы аналогово-цифровой преобразователь Z230 производства компании Zetlab, работающий в двухканальном режиме, с программным обеспечением Powergraph.
Рисунок 1 - Гидравлическая схема экспериментальной установки 1 - емкость с топливом; 2 - топливозаборник; 3 - фильтр; 4 - нагнетательная секция топливного насоса высокого давления; 5 - соединительные трубопроводы; 6 - нагнетательный трубопровод;
7 - входной датчик давления; 8 - выходной датчик давления; 9 - форсунка
Figure 1 - Hydraulic scheme of the experimental installation 1 - fuel tank; 2 - fuel intake; 3 - filter; 4 - injection section of the high-pressure fuel pump; 5 - connecting pipelines; 6 - injection pipeline; 7 - inlet pressure sensor; 8 - outlet pressure sensor; 9 - nozzle
Измерение скорости распространения волны давления выполнялось следующим образом. Пружина иглы форсунки ФД-22 регулировалась на одно из следующих значений давленийрф начала впрыскивания: 100, 200, 300, 400 бар. С помощью насоса стенда
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
в нагнетательном трубопроводе создавалось начальное давление, равное 0,9 от давления, на которое отрегулирована форсунка. После этого производился впрыск топлива через форсунку. Импульсы давления в трубопроводе, возникавшие в этот момент в трубопроводе, регистрировались с помощью датчиков и записывались в памяти компьютера. Для каждого установленного регулировкой форсунки давления впрыскивания проводилось не менее трех серий опытов по 25 впрыскиваний в каждой. Пример записи сигналов датчиков давления, установленных на нагнетательном трубопроводе, показан на рисунке 2.
Рисунок 2 - Осциллограмма распространения импульса давления в трубопроводе
Figure 2 - Oscillogram of pressure pulse propagation in the pipeline
Скорость a распространения волны давления находили как отношение длины L мерного участка нагнетательного трубопровода и временному интервалу Ах между передними фронтами импульсов:
L
a =
Ах
(1)
Все опыты были проведены при температуре окружающей среды ^ = 22...24 °С и атмосферном давлении р0 = 102 кПа. Во время опытов температура перед топливным насосом всех испытанных топлив и топливных смесей поддерживалась равной 50 °С.
Опыты были проведены для дизельного топлива марки ДЛ, пальмового масла и смесей дизельного топлива с пальмовым маслом. Содержание пальмового масла в смесях составляло 10, 20. 30, 40, 50, 60 % по объему. Смеси дизельного топлива ДЛ с пальмовым маслом приготавливались в соответствии с рекомендациями, изложенными в ГОСТ Р 52808-2007 (ГОСТ Р 52808-2007. Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения. Введ. с 27.12.2007. Москва: Стандартинформ, 2008. 9 с.). Для исключения стратификации полученных смесей пальмовое масло перед смешением нагревали до 60.70 °С, приближая его вязкость к вязкости дизельного топлива. Длительность собственно перемешивания составляла 30 минут.
Значения истинного коэффициента сжимаемости в в Па-1, находили по формуле:
1 + Рнk +
2рн
'1 + Рн^2
2 p
+
1
k
(2)
н
a РйРн рн
где р0 - плотность топлива при нормальных условиях, кг/м3; рн - заданное начальное давление, Па; k - поправка Ротрока, учитывающая деформацию трубопровода.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Поправку Ротрока вычисляли как:
, 2 fR 2 + г2 k = + ^
(3)
где Е - модуль упругости материала, из которого изготовлен трубопровод, МПа; R и г - внешний и внутренний радиусы трубопровода, м; ц - коэффициент Пуасшна.
Результаты и обсуждение. На рисунках 3 а и 3б представлены полученные в результате проведенных опытов зависимости скорости распространения импульса давления а и коэффициента сжимаемости в от начального давления рн для дизельного топлива, пальмового масла и различных по составу смесей этих топлив. Разброс значений коэффициента сжимаемости, оцениваемый коэффициентом вариации, в сериях повторных опытов не превышал 4,5 %.
Зависимость коэффициента сжимаемости от давления, найденная для дизельного топлива без добавок пальмового масла, была сопоставлена с аналогичными зависимостями, полученными другими исследователями [5, 10]. Как видно на рисунке 4, найденная нами зависимость Р = f (рн ) хорошо совпадает с аналогичной зависимостью, полученной Л. В. Греховым (Грехов Л. В. Конструкция, расчет и технический сервис топливопода-ющих систем дизелей: учеб. пособие / Л. В. Грехов, И. И. Габитов, А. В. Неговора. М.: Изд-во Легион-автодата, 2013. 292 с.) для дизельного топлива при температуре 20 °С.
Полученные экспериментально зависимости величины истинного коэффициента сжимаемости от давления для чистого дизельного топлива, смесевых топлив с различным содержанием в них пальмового масла и чистого пальмового масла были аппроксимированы полиномами второй степени вида:
Р = a0 + a1 Рн + a2р%. (4)
В таблице приведены полученные в результате аппроксимации значения коэффициентов полиномов для смесевых топлив различного состава.
Таблица - Коэффициенты аппроксимирующих полиномов Table - Coefficients of approximating polynomials
Состав смесевого топлива Значения коэффициентов
Û0 a1 a2
100% ДЛ 1,097-10-9 -2,371-10-12 4,618-10-15
90% ДЛ + 10% ПМ 9,658-10"10 -1,770-10-12 3,448-10-15
80% ДЛ + 20% ПМ 9,344-10"10 -1,774-10-12 3,455-10-15
70% ДЛ + 30% ПМ 9,003-Ю"10 -1,726-10-12 3,361-10"15
60% ДЛ + 40% ПМ 8,593-Ю"10 -1,551 -10-12 2,971-10-15
50% ДЛ + 50% ПМ 8,264-10-10 -1,495-10-12 2,912-10-15
40% ДЛ + 60% ПМ 8,050-Ю"10 -1,404-10-12 2,673-10-15
100% ПМ 6,756-10"10 -9,011-10-13 1,755-10-15
Как видно из приведенных в таблице данных, коэффициенты полиномов зависят от состава смесевого топлива, т. е.:
Р = a0 + a! Рн + a2Рн2 = f0 (gm )+ fl (gm )Рн + f2 (gm ^ :
где gm - доля пальмового масла в смесевом топливе.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
О,
м/с
1400
1350
1300
1250
1200
1150
1100
1050
1000
Р,
(1/Па)
1ДЕ-09
1,0Е-09
9,0Е-10
8,0Е-10
7,0Е-10
6,0Е-10
5,0Е-10
4.0Е-10
♦ ♦ _ ♦
♦ — • ♦ • _ ♦
♦ A
+ / Ж ■ ш ■_-- ♦ ♦
■
\ У
/ ♦
ДТ
ПМ10%
А ПМ20%
х пмзо%
Ж ПМ40%
ПМ50%
ПМ60%
♦ пм
50 100 150 200 250 300
Рн, бар
а)
250 300
Рн, бар
б)
Рисунок 3 Зависимости скорости распространения звука a от начального давления при различных составах смесей (а); Зависимости коэффициента сжимаемости р от начального
давления при различных составах смесей (б)
Figure 3 Dependences of the sound propagation velocity a on the initial pressure at different compositions of mixtures (a); Dependences of the compressibility coefficient р on the initial pressure at different compositions of mixtures (b)
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Р,
(1/Па)
1ДЕ-09
1,0Е-09
9,5Е-10
9,0Е-10
8,5Е-10
8,0Е-10
7,5Е-10
7,0Е-10
♦ va
♦
♦ ♦ ♦
♦ 4 1
V
50 100 150 200 ♦ По данным эксперимента ■ По данным Л.В. Грехова
250
300 350 Рн, бар
Рисунок 4 - Зависимости коэффициента сжимаемости р от начального давления
для чистого дизельного топлива
Figure 4 - Dependences of the compressibility coefficient р on the initial pressure for pure diesel fuel
Для функций f(gm) также были получены аппроксимирующие их полиномы второй степени (рисунки 5.7).
1,2Е-09
«О
1ДЕ-09
9,0Е-10 7,5Е-10 6,0Е-10
»
• \ (
a0 =2,0 6i E-14g2.5,S 24E-12gm+ 1,059 E-09
О
20
40
60
80 100 gm, % ПМ
Рисунок 5 - Зависимость констант полинома а0 от состава топливной смеси gm Figure 5 - Dependence of the a0 polynomial constants on the composition of the fuel mixture g„
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
-8,0Е-13
а 1
-1,ЗЕ-12
-1,8Е-12
-2,ЗЕ-12
-2,8Е-12
• 1
г J =-4,37 2 Е -17g2+ 1,664 E-Wgm"2'1 fi^F-l?
I
20
40
60
80 100 gm, % ПМ
Рисунок 6 - Зависимость констант полинома а1 от состава топливной смеси gm Figure 6 - Dependence of the a1 polynomial constants on the composition of the fuel mixture gm 5.5E-13
я2*102
4,5E-13
3,5E-13
2,5E-13
1,5E-13
i
•
a2= 9 ,802E-18g2 - 3.389E-15 g m+4,228E-i: i
20
40
60
80 100 gm, % ПМ
Рисунок 7 - Зависимость констант полинома а2 от состава топливной смеси gm
Figure 7 - Dependence of the a2 polynomial constants on the composition of the fUel mixture gm
Подставив аппроксимации для f(gm) в уравнение (5), получаем формулу для вычисления значения истинного коэффициента сжимаемости в зависимости от начального давления рн и состава топливной смеси gm:
Р = (1,059-10 9 -5,824-10-12gm + 2,066-1014g2m) + + (-2,164-10-12 +1,664-10-14gm -4,372-10-17gm)рн + (4,228-10-15 -3,389-10-17gm + 9,802-10-20gm)рн2.
(6)
Выводы. Результаты проведенных экспериментов показали, что с увеличением начального давления рн и доли пальмового масла в смесевом топливе истинный коэффициент сжимаемости в уменьшается. При этом диапазон изменения этой величины с
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ростом рн и gm также уменьшается. Так, при увеличении рн с 40 до 270 бар в дизельном топливе в уменьшается с 9,924-10-10 Па-1 до 7,966-10-10 Па-1, или на 19,73%. В чистом пальмовом масле при тех же давлениях в снижается с 6,296-10-10 Па-1 до 5,593-10-10 Па-1, или на 11,17%. При рн = 40 бар сжимаемость дизельного топлива и пальмового масла различаются на 36,56%. При рн = 270 бар - на 29,79%. Указанные различия сжимаемости смесей пальмового масла и дизельного топлива необходимо учитывать при использовании их смесей в качестве топлива. Формула (6) может быть рекомендована для определения с погрешностью менее 5% значения истинного коэффициента сжимаемости в при расчетах процесса впрыскивания топлива в дизельных двигателях, работающих на смесях дизельного топлива с пальмовым маслом.
Библиографический список
1. Бижаев А. В., Симеон А. А. Применение пальмового масла в качестве присадки к топливу тракторных дизельных двигателей // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 6. С. 41-46.
2. Вязкостные характеристики биотоплив на основе растительных масел / В. А. Марков, С. Н. Девянин, С. А. Зыков [и др.] // Грузовик. 2017. № 3. С. 40-46.
3. Мировые рынки органической масложировой продукции, ориентированные на устойчивое развитие / Н. Д. Аварский, В. В. Таран, Ж. Е. Соколова, Е. А. Силко // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2017. № 7. С. 55-63.
4. Перспективы использования пальмового масла в качестве топлива для транспортных дизелей / Э. К. Чибанда, В. М. Славуцкий, А. В. Курапин, Е. А. Салыкин // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2017. № 4(58). С. 143-148.
5. Расчет и корректировка упругих свойств моторных топлив и других жидкостей / Л. В. Грехов, В. А. Марков, Н. А. Арсенов, Ц. Чжао // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2022. № 7 (748). С. 49-67.
6. Рынок масложировой продукции: отечественная и зарубежная практика / Н. Д. Аварский, С. М. Рыжкова, Х. Н. Гасанова, В. М. Кручинина // АПК: экономика, управление. 2016. № 4. С. 53-59.
7. Сжимаемость пальмового масла и его смесей с дизельным топливом / Э. Ч. Кадиата, В. М. Славуцкий, А. В. Курапин, Е. А. Салыкин // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 10 (141). С. 178-188.
8. Impact of palm, mustard, waste cooking oil and Calophyllum inophyllum biofuels on performance and emission of CI engine / A. Sanjid, H. H. Masjuki, M. A. Kalam [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. Vol. 27. P. 664-682.
9. Implementation of Palm biodiesel based on economic aspects, performance, emission, and wear characteristics / H. H. Mosarof, M. A. Kalam, H. H. Masjuki [et al.] // Energy conversion and Management. 2015. № 105. P. 617-629.
10. Methods for calculating fuel heating in electrically controlled injectors of Common Rail diesel systems / J. Zhao, L. Grekhov, D. Onishchenko [et al.] // Fuel. 2021. Vol. 305. art. 121526.
11. Performance and emission characteristics of a diesel engine fueled with palm, jatropha and moringa oil methyl ester / M. M. Rashid [et al.] // Industrial crops and products. 2016. № 79. P. 70-75.
12. Use of palm oil-based biofuel in the international combustion engines: Performances and emissions characteristics / P. Ndayishimiye, Mohamed Tazerout // Energy. 2011. № 361. P. 790-796.
Информация об авторах: Федянов Евгений Алексеевич, профессор кафедры теплотехники и гидравлики ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет» (400005, г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, д. 28.), доктор технических наук, профессор, тел. 8 (8442) 24-80-40, e-mail: tig@vstu.ru Салыкин Евгений Александрович, заведующий кафедрой теплотехники и гидравлики ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет» (400005, г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, д. 28.), кандидат технических наук, доцент, тел. 8 (8442) 24-80-40, e-mail: e_salykin@vstu.ru
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Курапин Алексей Викторович, доцент кафедры теплотехники и гидравлики ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет» (400005, г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, д. 28.), кандидат технических наук, доцент, тел. 8 (8442) 24-80-40, e-mail: a kurapin@vstu.ru Кадиата Эмери Чибанда, преподаватель Высшего института прикладных технологий (Демократическая республика Конго, г. Киншаса, Аэродромный проспект, 3930, муниципалитет Барумбу), email: kadiataemery@gmail.com
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-53 THEORETICAL SUBSTANTIATION OF THE TECHNOLOGY OF APPLICATION OF ENRICHED HYDROSORBENTS FOR SOWING SEEDS OF HIGHLY PROFITABLE CROPS IN IRRIGATION
A. N. Tseplyaev
All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russia Received 17.09.2022 Submitted 12.12.2022
Abstract
Introduction. The cultivation of various crops in irrigated areas is primarily associated with the use of large amounts of fertilizers N_180 P_160 K_120. The cost of producing one ton of products increases by 1.5...1.7 times, compared with the control plots (minimum required doses of N_40 P_60 K_40), but they are justified by obtaining an additional crop [1, 5]. The highest results, in terms of economic efficiency, are obtained when cultivating highly profitable crops, such as soybeans, potatoes. [2, 6, 12]. The value of soy is that it serves as the main source of vegetable protein [3, 4, 11]. The highest yields of soybeans are obtained in areas characterized by high temperatures and a large amount of precipitation. As for the Southern Federal District, here this crop is cultivated only by irrigation. It is high temperatures and a large amount of moisture that contribute to obtaining high yields of soybeans up to 20 t/ha. In the Volgograd region, soybeans of the Volgogradskaya 1 and Volgogradskaya 2 varieties are cultivated on irrigated areas. These varieties are capable of yielding yields of up to 25 tons per 1 hectare. However, up to 30% of the costs of soybean cultivation on irrigation account for the supply of water, the volume of which reaches 3000m A 3 / ha. It is possible to reduce costs by using a special sorbent-hydrogel [9, 13]. For this purpose, we used a hydrogel of the Avaxin brand with a sorbing effect of 1:138. It is known that such substances are able to accumulate moisture from the soil with its excess, and then, as it decreases in the soil, transfer it to the roots of plants. It should also be taken into account the fact that hydrogel is most effectively used if it is saturated with additional nutrients before feeding into the soil. In experiments with soybean seeds, the fertilizer potassium humate was used [14]. For this purpose, an additional container for fertilizers was installed on the section of the seeder, and a tip with a sprayer was placed in the hollow part of the feeder knife. An object. The technological process of a seed drill for sowing soybean seeds with the introduction of enriched hydrogel and the theoretical justification of its parameters is presented as an object of research. Materials and methods. Theoretical determination of the dependence of the speed of the drill and the pressure in the liquid fertilizer supply system for the enrichment of dry hydrogel and subsequent feeding through the hollow channel of the feeder knife into the groove after the coulter. Results and conclusions. The equations obtained analytically determine the relationship between the speed of the drill and the excess pressure inside the liquid fertilizer supply system, and their solution is embodied in the MathCAD program. Graphically defined values can be used in experimental studies, as well as in production.
Keywords: enriched hydrogel, liquid fertilizers, feeder knife, Bernoulli equation, sprayer tip, machine speed, system pressure.
Citation. Tseplyaev A. N. Theoretical substantiation of the technology of application of enriched hy-drosorbents for sowing seeds of highly profitable crops in irrigation. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 4(68). 450-458 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-53.
Author's contribution. Author of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. Author of this paper have read and approved the final version submitted.
Conflict of interest. The author declare that there is no conflict of interest.
