Оценка экологических свойств рапсовых масел для применения в качестве моторного топлива сельскохозяйственного трактора

Автор: Плотников Сергей Александрович, Кантор Павел Яковлевич, Козлов Илья Сергеевич, Втюрина Марина Николаевна

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Процессы и машины агроинженерных систем

Статья в выпуске: 1, 2020 года.

Бесплатный доступ

Введение. Актуальность исследования диктуется необходимостью оценки влияния смесевого топлива, включающего дизельное и биотопливо (рапсовое масло), на экологические показатели дизеля сельскохозяйственного трактора при выполнении полевых и тршспортньгх работ. Цель исследования - прогнозирование, получение и проверка количественных зависимостей выхода токсичных компонентов при работе дизеля трактора «Беларус-922» на смесевом топливе при выполнении операций в сельском хозяйстве. Материалы и методы. Для достижения цели проведены: определение количественных показателей компонентного состава образцов рапсового масла различного происхождения, теоретическая оценка, сравнение расчетных и экспериментальных экологических характеристик тракторного двигателя с использованием необходимого оборудования. Результаты исследования. Впервые получены количественные значения показателей компонентного состава образцов рапсового масла различного происхождения. Анализ показал, что наиболее предпочтительным для использования в качестве топлива является образец с максимальной долей непредельных кислот в его составе, что позволит иметь максимальную скорость и полноту сгорания. Расчеты показывают снижение рабочей температуры вследствие добавки рапсового масла на 200 К, что должно приводить к уменьшению константы скорости реакции и концентрации оксидов азота приблизительно в 2,7 раза. На концентрацию оксидов азота в отработавших газах существенно влияет эндогенное происхождение соединений азота. Обсуждение и заключение. На основе анализа механизмов образования оксидов азота при сгорании рапсового масла теоретически обосновано и экспериментально подтверждено выражение расчета константы скорости реакции, показывающее их результат на полуколичественном уровне.

Еще

Экологические показатели, рапсовое масло, моторное топливо, токсичные компоненты, стендовые испытания

Короткий адрес: https://sciup.org/147220647

IDR: 147220647   |   DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001.043-059

Список литературы Оценка экологических свойств рапсовых масел для применения в качестве моторного топлива сельскохозяйственного трактора

  • Williams, F. A. Combustion theory / F. A. Williams. - [2nd ed.]. - Menlo Park, California: The Ben-jamin/Cummings Publishing Company, 1985. - 665 p. - URL: http://behineh-sa-zan.ir/wp-content/uploads/2016/12/Williams-F.A.-Combustion-Theory-2ed.-Benjamin-Pub.-1985.pdf (дата обращения: 20.01.2020). ISBN: 0-8053-9801-5
  • Guana, M. A Study on Triacylglycerol Composition and the Structure of High-Oleic Rape-seed Oil / M. Guana, H. Chen, X. Xionga [et al.]. - // Engineering. - 2016. - Vol. 2, issue 2. - Pp. 258-262. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809916309523?via%3Dihub (дата обращения: 20.01.2020). DOI: 10.1016/J.ENG.2016.02.004
  • Bocianowski, J. Determination of Fatty Acid Composition in Seed Oil of Rapeseed (Brassica Napus L.) by Mutated Alleles of the FAD3 Desaturase Genes / J. Bocianowski, K. Mikolajczyk, I. Bart-kowiak-Broda. - // Journal of Applied Genetics. - 2012. - Vol. 53, issue 1. - Pp. 27-30. URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13353-011-0062-0 (дата обращения: 20.01.2020). DOI: 10.1007/s13353-011-0062-0
  • Gruzdiene, D. Chemical Composition and Stability of Rapeseed Oil Produced from Various Culti-vars Grown in Lithuania / D. Gruzdiene, E. Anelauskaite // The 11th International Congress of Engineering and Food. - Athens, 2011. - Pp. 1-1. URL: https://www.semanticscholar.org/paper/Chemical-composi-tion-and-stability-of-rapeseed-oil-Gruzdiene%CC%87-Anelauskait%C4%97/11a8693031c52d96ebd81d52b2c204535a070466 (дата обращения: 20.01.2020).
  • Плотников, С. А. Исследование моторных свойств смесей дизельного топлива с рапсовым маслом / С. А. Плотников, П. Я. Кантор, И. С. Козлов [и др.] // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. -2018. - № 2 (121). - С. 169-174. URL: https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/trudy/2018/02/2018-02.pdf (дата обращения: 20.01.2020).
  • RoBler, M. Formation of Engine Internal NO2: Measures to Control the NO2/NOX Ratio for Enhanced Exhaust After Treatment / M. RoBler, A. Velji, C. Janzer [et al.]. - // SAE Int. J. Engines. - 2017. - Vol. 10, issue 4. - Pp. 1880-1893. URL: https://saemobilus.sae.org/con-tent/2017-01-1017/ (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.4271/2017-01-1017
  • RoBler, M. Mechanisms of the NO2 Formation in Diesel Engines / M. RoBler, T. Koch, C. Janzer [et al.] // MTZ worldwide. - 2017. - Issue 7-8. URL: https://www.fvv-net.de/fileadmin/user_upload/ medien/fachzeitschriften/2017-07_08_MTZ_1173_NO2_Formation_Mechanisms_EN.pdf (дата обращения: 20.01.2020).
  • Новопашин, Л. А. Получение и исследования свойств биодизеля в качестве топлива для тракторов в условиях Урала / Л. А. Новопашин, Л. В. Денежко // Аграрный вестник Урала. - 2014. -№ 4 (122). - С. 43-49. URL: http://avu.usaca.ru/ru/issues/63/articles/1630 (дата обращения: 20.01.2020).
  • McDonnell, K. Properties of Rapeseed Oil for Use as a Diesel Fuel Extender / K. McDonnell, S. Ward, J. J. Leahy, [et al.]. - // Journal of the American Oil Chemists' Society. - 1999. - Vol. 76, issue 5. - Pp. 539-543. URL: https://aocs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/ (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1007/s11746-999-0001-y
  • Плотников, С. А. Исследование экономической эффективности от снижения токсичности дизеля 4ЧН 11,0/12,5 путем применения рапсового масла / С. А. Плотников, А. Н. Карташевич, П. Н. Черемисинов [и др.] // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. - 2019. - № 1 (124). - С. 204-209.
  • Baquero, G. Use of Rapeseed Straight Vegetable Oil as Fuel Produced in Small-Scale Exploitations / G. Baquero, B. Esteban, J.-R. Riba [et al.]. - 10.5772/18183 // Biofuel's Engineering Process Technology. - IntechOpen, 2011. URL: https://www.intechopen.com/books/biofuel-s-engineering-pro-cess-technology/use-of-rapeseed-straight-vegetable-oil-as-fuel-produced-in-small-scale-exploitations (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.5772/18183//Biofuel
  • Merkisz, J. Rapeseed Oil Methyl Esters (RME) as Fuel for Urban Transport / J.Merkisz, P. Fuc, P. Lijewski [et al.]. - 10.5772/62218 // Alternative Fuels, Technical and Environmental Conditions. -IntechOpen, 2016. URL: https://www.intechopen.com/books/alternative-fuels-technical-and-environmen-tal-conditions/rapeseed-oil-methyl-esters-rme-as-fuel-for-urban-transport (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.5772/62218//AlternativeFuels
  • Tucki, K. The Effects of Pressure and Temperature on the Process of Auto-Ignition and Combustion of Rape Oil and Its Mixtures / K. Tucki, R. Mruk, O. Orynycz [et al.]. - // Sus-tainability. - 2019. - Vol. 11, issue 12. - Pp. 34-51. URL: https://www.mdpi.com/2071-1050/11/12/3451 (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.3390/su11123451
  • Desantes, J. M. Evaluation of the Evaluation of the Thermal NO Formation Mechanism under Low-Temperature Diesel Combustion Conditions / J. M. Desantes, J. J. Lopez, P. Redon [et al.]. - // International Journal of Engine Research. - 2012. - Vol. 13, issue 6. -Рр. 531-539. URL: https://journals.sagepub.com/doi/ (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1177/1468087411429638
  • Yang, J. Chemical Kinetic Study of Nitrogen Oxides Formation Trends in Biodiesel Combustion / J. Yang, V. I. Golovitchev, P. R. Lurbe [et al.]. - // International Journal of Chemical Engineering. - 2012. - Vol. 2012. - 22 p. URL: https://www.hindawi.com/journals/ijce/2012/898742/ (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1155/2012/898742
  • Chaurasiya, P. K. Combustion and Emission Characteristics of Diesel Fuel Blended with Raw Jatropha, Soybean and Waste Cooking Oils / P. K. Chaurasiya, S. K. Singh, R. Dwivedi [et al.]. - // Heliyon. - 2019. - Vol. 5, issue 5. - Pp. 1-7. URL: https://www.science-direct.com/science/article/pii/S2405844019319942?via%3Dihub (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2019.e01564
  • Golovitchev, V. I. Construction of Combustion Models for Rapeseed Methyl Ester Bio-Diesel Fuel for Internal Combustion Engine Applications / V. I. Golovitchev, J. Yang. - // Biotechnology Advances. - 2009. - Vol. 27, issue 5. - Pp. 641-655. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S073497500900072X?via%3Dihub (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1016/j.bio-techadv.2009.04.024
  • Fenimore, C. P. Formation of Nitric Oxide in Premixed Hydrocarbon Flames / C. P. Fenimore. - // Symposium (International) on Combustion. - 1971. - Vol. 13, issue 1. - Pp 373-380. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0082078471800401?via%3Dihub (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1016/S0082-0784(71)80040-1
  • Moskaleva, L. V. The Spin-Conserved Reaction CH+N2H+NCN: a Major Pathway to Prompt No Studied by Quantum/Statistical Theory Calculations And Kinetic Modeling of Rate Constant / L. V. Moskaleva, M. C. Lin. - // Proceedings of the Combustion Institute. - 2000. - Vol. 28, issue 2. - Pp. 2393-2401. URL: https://www.sciencedirect.com/science/ar-ticle/pii/S0082078400806529?via%3Dihub (дата обращения: 20.01.2020).
  • DOI: 10.1016/S0082-0784(00)80652-9
Еще
Статья научная