Синтетические виды топлива. Спирты. Диметиловый эфир

Простейшие спирты (метанол и этанол) – основной вид альтернативного топлива для двигателей с искровым зажиганием. По своим свойствам спирты сравнимы с бензинами. Метанол(СН₃-ОН) – самый распространенный синтетический спирт. В качестве сырья для производства метанола может использоваться природный газ, нефтяные остатки, уголь. Метанол имеет существенный недостаток-расслоение и отделение от бензина при понижении температуры и попадании в него воды, что усложняет применение данного вида топлива в холодное время года. Этанол (С₂Н₅_ОН) производится исключительно из биомасс. Путем брожения его можно получить из любой массы содержащей глюкозу или крахмал. Этанол по некоторым параметрам превосходит бензин. В нем гораздо меньше примесей(например серы), а октановое число по исследовательскому методу достигает 125 единиц. Поэтому этанол иногда используют как высокооктановую добавку. Однако теплотворная способность этанола существенно ниже бензиновой – отсюда более высокий расход топлива. Кроме того этанол очень гигроскопичен. Спирты относятся к возобновляемым видам топлива, их применение позволяет снизить выбросы окислов азота и сажи.

Диметиловый эфир является простейшим эфиром (СН₃-О-СН₃) и может быть получен из любого углеводородного сырья. При нормальных атмосферных условиях ДМЭ находится в газообразном состоянии, но сжижается уже при давлении 0,5 МПа. Этот эфир имеет сравнительно высокое цетановое число(55), но отличается от стандарта дизельного топлива низкой вязкостью. Из-за большой доли кислорода в молекуле ДМЭ (около35%) при его сгорании не образуется сажа, монооксид углерода и другие продукты неполного сгорания. По этой же причине ДМЭ имеет низкую теплоту сгорания. Это снижает температуру в камере сгорания и выбросы окислов азота, но при этом уменьшается мощность двигателя. Применение ДМЭ сдерживается высокой стоимостью его производства и отсутствием производственных мощностей. ДМЭ-высокотоксичен

Биогаз. Источники получения биогаза.

Биогаз- смесь метана и углекислого газа, продукт метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Содержание метана в биогазе варьируется в зависимости от химического состава сырья и может составлять 50-90%. Источники биогаза можно разделить на городские и на с/х. Городские: 1. канализационные газы- это продукт брожения сточных вод городской канализации, представляющий собой разновидность биогаза, имеющего в своем составе 60-65% метана, 30-35% диоксида углерода и 2-4% водорода. 2. Осадки сточных вод очистных станций городской канализации. В зависимости от хим. состава осадков при сбраживании выделяется от 5 до 15 м³ газа на 1 м³ сточных вод. 3. Твердые бытовые отходы в своем составе имеют до 50% метана, 25% двуокиси углерода до 2% водорода и азота. Из 1 м³ отходов выделяется 1,5м³ газов. С/х источники: концентрация примесей сточных вод составляет на животноводческих фермах 30000-60000 мг/л. Подсчеты показывают, что в сельских населенных пунктах производство биогаза рентабельно при наличии 20 коров, 200 свиней или 3500 кур. Создание автом. Двигателей, работающих на газе с низкой теплотой сгорания, как у биогаза, представляет определенные трудности. Поэтому целесообразней использовать не биогаз, а получаемый из него биометан.

.

 

 

Пр-во биотоплива из растительных масел, его хар-ка и возможные пути использования.

Сейчас более 20 стран мира производят жидкое биотопливо для дизельных двигателей из различного растительного сырья. При использовании рапсового масла в качестве горючего возможны 2 пути: децентрализованное и централизованное пр-во. Децентрализованное требует модификации дизельных моторов, допускающей использование фильтрованного рапсового масла или в смеси дизельным топливом. Централизованное предполагает модификацию рапсового масла – получение биодизеля и использование его в дизельных двигателях любых марок. Основной потребитель биодизеля- автотранспорт и автобусы, проезд которых в некоторых крупных городах и отдельных провинциях на обычном дизельном топливе запрещен. Недостатками растительных масел по сравнению с ДТ – высокая вязкость (в 2-10 раз выше); - низкое цетановое число; -высокая температура воспламенения; -повышенная коксуемость; -меньшая на 7-10% теплотворная способность; - содержание в большем количестве, чем в ДТ воды и мех. примесей. Существенная разница плотностей РМ и ДТ ведет к тому, что при одинаковом объеме подачи топлива массовый расход РМ будет выше, чем ДТ примерно на 10%. Поскольку использование чистого РМ требует конструктивных доработок серийных двигателей, его целесообразно применять в смеси с ДТ.

 

Моторное топливо на основе метиловых эфиров жирных кислот.

Метиловый эфир жирных кислот (МЭЖК) рапсового масла нашел широкое применение в качестве топлива для диз. двигателей. Это объясняется тем, что по своим основным физико-химическим свойствам он гораздо ближе к ДТ, чем растительные масла. По некоторым параметрам МЭЖК даже превосходит ДТ: так цетановое число выше на 22%, а содержание серы меньше на 90%. К тому же он, как и РМ, при попадании на землю практически полностью распадается за 21 день. Биодизель имеет температуру вспышки не менее 120 С, поэтому он не принадлежит к пожароопасным веществам. Основным достоинством МЭЖК является суммарное уменьшение токсичности выхлопа. При сгорании биодизеля в двигателях с открытой системой сгорания в атмосферу выделяется меньше СО₂ на 10-12 %, НС на 10-35%, твердых частиц на 24-36, сажи на 52-50% и лишь на 8-10% увеличивается выброс оксида азота по сравнению с обычным минеральным дизельным топливом. При использовании биодизеля незначительно (до 5%) снижается мощность двигателя и увеличивается расход топлива. В выхлопных газах дизельных двигателей, которые работают на биодизеле, совсем отсутствует сера, являющаяся причиной выпадения кислотных дождей. Применение чистого МЭЖК в качестве ДТ сдерживает его низкая химическая стабильность.

Выбор оптимальных маршрутов движения грузовых авто

Выбор оптимального маршрута движения в большой мере определяет эффективность использования транспортных средств, влияет на показатели топливоиспользования. Информационные технологии в системе оперативного управления перевозочным процессом позволяет оптимизировать структуру маршрутных перевозок, расширить организацию перевозок по эффективным кольцевым маршрутам вместо маятниковых со значительным негруженым пробегом. Это сокращает число порожних рейсов на 20-30%. Оптимизация планирования и организация перевозок способствует повышению эффективности использования топлива. Подсчитано, что повышение на 1% коэффициента использования пробега при международных перевозках снижает расход топлива у авто с карбюраторными двигателями на 6,8%, а с дизельными на 11%. В городских условиях экономия топлива при этом составляет 2,9 и 2,3% соответственно.

Характеристики дорожного движения, влияющие на расход топлива и уровень загрязнения окружающей среды.

Скорость движения влияет на токсичность отработавших газов. Так, увеличение скорости движения грузового авто средней грузоподъемности с карбюраторным двигателем с 20 до 60 км/ч уменьшает выброс СО с 83 до 27 г/км и СН с 10 до 5,8 г/км. Большая извилистость трассы дороги вызывает увеличение расхода топлива на 10-20%. Установлено, что при продольном уклоне более 40% расход топлива увеличивается в 2,5 раза для грузовых авто и в 3 раза для легковых. Расход топлива при движении грузового авто по дороге с щебеночным покрытием в 1,65 раза, с гравийным в 1,85, а по грунтовой дороге, улучшенной добавками в 2,82 раза больше, чем при движении по асвальто- и цементобетонным дорогам. Влияет на расход также плотность дорожной сети. Высокая плотность дорог дает возможность выбирать наиболее рациональные маршруты движения, способствуя тем самым экономии топлива.