работа тракторного дизеля на рапсовом масле и его смесях с дизельным топливом

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙАГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МСХА имени К.А.Тимирязева»

(ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)

                             Факультет: Процессы и машины в агробизнесе

Кафедра: Тракторы и автомобили                        

Реферат

на тему: работа тракторного дизеля на рапсовом масле и его смесях с дизельным топливом

Москва 2016 г.

Содержание

1. Обоснование необходимости использования альтернативных топлив в с/х технике………………………………………………………………………...

1.1Необходимость использования альтернативных топлив в ДВС…….…

1.2 Рапс как потенциальный энергоресурс……………………………….

1.3 Современные потребности в рапсе в рамках принятых стандартов…………

1.4 Работа дизелей на топливных смесях с растительными маслами…….

1.5 Основные причины использования рапсового масла как топлива для техники АПК……………………………………………………………………………………...

2. Технология получения альтернативного топлива………………………...

3. Физико-химические свойства традиционного и альтернативного топлив………………………………………………………………………………

4. Программа проведения расчетных исследований…………………………

5. Анализ результата расчета……………………………………………………

6. Анализ целесообразности использования альтернативного топлива…..

Заключение………………………………………………………………………...

Список литературы……………………………………………………………….

1. Обоснование необходимости использования альтернативных топлив в с/х технике

1.1Необходимость использования альтернативных топлив в ДВС

Основные причины отказа от нефтяных топлив

1.      Истощение запасов нефти.

2.      Превышение спроса на нефтяные топлива возможностей его производства.

3.      Повышение выброса парниковых газов.

Следствие

1.      Дефицит нефти и нефтепродуктов на рынке

2.      Повышение цен на нефтяные топлива

3.      Усиление парникового эффекта на планете

1.2 Рапс как потенциальный энергоресурс

1.                посевные площади в РФ — 120 млн. га

2.                включение рапса в севооборот - 1 в 4 года

3.                средняя урожайность в РФ —1,5 т/га

4.                максимальный валовой сбор рапса — 45 млн. т

5.                получаемое количество масла — 15 млн. т

6.                требуемое кол-во топлива для РФ - 70 млн. т

7.                возможная замена нефтяного топлива — 25%

Дополнительные продукты

1. рапсовый шрот - 30 млн. т

2. глицерин (при выработке МЭРМ) - 1.4 млн. т

1.3 Современные потребности в рапсе в рамках принятых стандартов

Определяющие факторы : урожайность рапса, доля рапсового масла в топливе, потребность в топливе. Урожайность 13 ц га - выход с 1 га : 390 кг рапсового масла 910 кг жмыха 1 млн. га - 390 тыс. т масла (400 тыс. т МЭРМ)

Производство ДТ в РФ около 60 млн. т при добавке 10 % РМ (ГОСТ 52368-2005) потребуется засеять рапсом:

-для нужд России - 15 млн. га Дефицит добавки в Европе около 4 млн.т

-для нужд Европы - 5 млн. га

Итого потребность в площадях около 20 млн. га Имеется неиспользуемых пахотных земель более 20 млн. га

1.4 Работа дизелей на топливных смесях с растительными маслами

Стимулы к применению:

-  возможность к использованию на серийных дизелях без их переделки;

- использование штатной топливной системы;

- хорошая взаимная растворимость без расслоения;

- ограниченность ресурсов растительных масел;

- улучшение экологических характеристик;

- сохранение мощностных характеристик;

- уменьшение стоимости топлива по сравнению с эфирами растительных масел.

Вывод: при использовании концентрации дизельного топлива с рапсовым маслом, смесь будет менее агрессивна.

1.5 Основные причины использования рапсового масла как топлива для техники АПК.

 При нормальных условиях оно является жидкостью и, следовательно, не требуется специального обучения в обращении с ним.

Основным источником энергии в средствах механизации сельского хозяйства является дизель, а он наилучшим образом приспособлен для таких топлив.

Рапсовое масло относится к классу возобновляемых энергетических источников и поэтому вопросы его истощения не возникают.

При получении рапсового масла образуется жмых из маслосемян , который является ценной белковой добавкой к корму животным.

Себестоимость производства рапсового масла для топлива уже сейчас получается ниже цен на дизельное топливо (ДТ).

Работа техники на топливе растительного происхождения не требует существенных ее переделок и специальной подготовки.

Имеющиеся топливозаправочные средства могут быть использованы для работы с топливами на основе растительного масла.

Для самообеспечения хозяйства топливом требуется 10-12 % посевных площадей.

Топливо на основе рапсового масла востребовано за рубежом и его излишки могут экспортироваться.

Топливо на основе рапсового масла является экологически безопасным по воздействию на почву и атмосферу и не снижает продуктивности почв.

Рапс является хорошим предшественником зерновых культур и может быть включен в севооборот на пахотных землях.

2. Технология получения альтернативного топлива

3. Физико-химические свойства традиционного и альтернативного топлив

Вывод: приемлемо использовать концентрацию до 25% ,так как пусковые характеристики отличаются незначительно.

4. Программа проведения расчетных исследований

1. Расчет доли в смеси углерода:

С_{90%ДТ, 10%РМ} =90*0,87/100+10*0,779/100=0,861

С_{70%ДТ, 30%РМ} =70*0,87/100+30*0,779/100=0,843

С_{50%ДТ, 50%РМ} =50*0,87/100+50*0,779/100=0,824

С_{30%ДТ, 70%РМ} =30*0,87/100+70*0,779/100=0,807

2. Расчет доли в смеси водорода:

Н_{90%ДТ, 10%РМ} =90*0,126/100+10*0,118/100=0,125

Н_{70%ДТ, 30%РМ} =70*0,126/100+30*0,118/100=0,124

Н_{50%ДТ, 50%РМ} =50*0,126/100+50*0,118/100=0,122

Н_{30%ДТ, 70%РМ} =30*0,126/100+70*0,118/100=0,120

3. Расчет доли в смеси кислорода

О_{90%ДТ, 10%РМ} =1-0,861-0,125=0,014

О_{70%ДТ, 30%РМ} =1-0,843-0,124=0,033

О_{50%ДТ, 50%РМ} =1-0,824-0,122=0,054

О_{30%ДТ, 70%РМ} =1-0,807-0,120=0,073

4. Расчет низшей теплоты сгорания

Θн10% = 33,9*0,861+103*0,125-10,9*(13,9-0)-2,514*0=42201 [кДЖ/кг]

Θн 30%= 33,9*0,843+103*0,124-10,9*(33,7-0)-2,514*0=41571 [кДЖ/кг]

Θн 50%= 33,9*0, 824+103*0,122-10,9*(54-0)-2,514*0=41080 [кДЖ/кг]

Θн70% = 33,9*0, 807+103*0,120-10,9*(73,3-0)-2,514*0=40492 [кДЖ/кг]

5. Расчет молярной массы топлива поданного на впуске

η_{т 90%ДТ, 10%РМ} =90*230/100+10*434/100=251,4 [г/моль]

η_{т 70%ДТ, 30%РМ} =70*230/100+30*434/100=291,4 [г/моль]

η_{т 50%ДТ, 50%РМ} =50*230/100+50*434/100=332 [г/моль]

η_{т 30%ДТ, 70%РМ} =30*230/100+70*434/100=372,8 [г/моль]

5. Анализ результата расчета

График изменения показателей дизеля ЯМЗ-238-Д  от концентрации рапсового масла в топливе

Вывод: из графика видно, что наиболее благоприятной концентрацией рапсового масла в топливе составляет 10%  так как, в этом случае по сравнению с другими низкий удельный расход топлива, мощность выше чем при концентрации 30%

6. Анализ целесообразности использования альтернативного топлива

Основные результаты для эффективного использования рапсового масла в хозяйствах АПК

- Использование рапсового масла (РМ) как топлива - перспективно, что подтверждается:

- возрастающим дефицитом нефтяных топлив и их ценой;

- возобновляемостью энергоресурсов и их экологической чистотой;

- сохранением эффективности работы дизелей при использовании биодобавок;

- Экономическая эффективность использования рапсового масла в качестве топлива может быть увеличена при решении ряда проблем:

- увеличения производства рапса в РФ;

-        внедрения современных технологий и машин при производстве рапса;

-        разработки эффективных технологий и машин по переработке семян рапса;

-        расширения сферы применения рапса для его комплексного использования;

-        повышения эффективности использования РМ как топлива.

- Рапсовое масло и МЭРМ могут добавляться к ДТ (до 30%) без дополнительной регулировки дизеля с сохранением его мощности и экономичности.

- Использование РМ как добавки к ДТ экономически выгоднее чем МЭРМ, т.к. не требует дополнительной химической переработки.

- Использование РМ и МЭРМ в качестве добавок к нефтяному топливу приводит к улучшению экологических характеристик дизеля практически по всем составляющим.

- Использование МЭРМ требует экспертной проверки топливной системы дизеля для оценки стойкости ее материалов, чего не требуется при использовании РМ.

Заключение

На примере двигателя Д-243 видно чтоприемлемо использовать концентрацию до 25% так как пусковые характеристики отличаются незначительно.

По расчету видно, что наиболее благоприятной концентрацией рапсового масла в топливе составляет 10%  так как, в этом случае по сравнению с другими низкий удельный расход топлива, мощность выше, чем при концентрации 30% , пусковые характеристики смеси 10%РМ 90% ДТ от характеристик ДТ отличаются не значительно.

При использовании концентрации дизельного топлива с рапсовым маслом, смесь будет менее агрессивна по сравнению с ДТ.

Производство ДТ в РФ около 60 млн. т при добавке 10 % РМ (ГОСТ 52368-2005) потребуется засеять рапсом:

-для нужд России - 15 млн. га Дефицит добавки в Европе около 4 млн.т

-для нужд Европы - 5 млн. га

Итого потребность в площадях около 20 млн. га. Имеется неиспользуемых пахотных земель более 20 млн. га

По данным сайтов  “toplivo-s.ru и www.agroserver.ru” стоимость ДТЛ составляет 27200 руб. за тонну, ДТЗ - 32469 рублей за тонну, стоимость РМ – 26000 руб. за тонну.

10%РМ+90%ДТЗ=10*26000/100+90*32469/100=31823 руб.

10%РМ+90%ДТЛ=10*26000/100+90*27200/100=27080 руб.

Итого экономия зимой 646 руб., летом 120 руб. (на 100км)

При расходе топлива 100 л в день экономия в год составит 9114 руб.,

Список литературы

1. Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. – Харьков: Изд-во «Новое слово», 2007. – 452 с.

2. Журнал “Автомобильная промышленность”, 2006 год, №2

3. Слепцов, Олег Николаевич автореферат на тему “Эффективность применения топлив растительного происхождения в АПК”

4. www.agroserver.ru

5. toplivo-s.ru

6. Девянин С.Н. Альтернативные топлива для дизелей