Водотопливная эмульсия для двигателей внутреннего сгорания

тоды диагностирования, оценивающие изменение эффективной мощности, мощности механических потерь, динамических характеристик, расхода топлива и количества вредных выбросов, и т. п.

В этой связи возникает настоятельная необходимость в определении критериев и разработке комплексной методики оценки эффективности применения геомодификаторов трения в ДВС с учетом как известных методов диагностирования, так и новых, находящихся в стадии разработки.

Основными технико-экономическими требованиями к данной методике должны стать: высокая информативность, оперативность, малая трудоемкость проведения испытаний и относительно невысокая стоимость.

В заключение приведем наиболее перспективные методы, которые необходимо учесть при определении критериев оценки: ускорение свободного разгона и выбега коленчатого вала, давление кар-терных газов и его пульсации, изменение оптических характеристик выхлопа и др.

Список литературы

1. Шабанов, А.Ю. Очерки современной автохимии. Мифы или реальность / А.Ю. Шабанов. — СПб.: ОАО «Иван Федоров», 2004.

2. Бойков, А.Ю. Теоретическое обоснование компрессионно-вакуумного метода диагностирования цилиндропоршневой группы автотракторных ДВС: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / А.Ю. Бойков. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2008.

УДК 621.43.01

А.С. Иванов, аспирант

ФГОУ ВПО «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»

ВОДОТОПЛИВНАЯ эмульсия

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов в условиях бурного роста промышленного производства стала одной из актуальнейших проблем современности. Большое значение имеют осуществляемые в нашей стране меры по улучшению структуры топливно-энергетического баланса, снижению в нем доли нефти, приводящие к ее экономии и снижению токсичности вредных выбросов автотранспортом.

Двигатели внутреннего сгорания играют существенную роль в загрязнении окружающей среды. В крупных городах они являются одним из главных источников выброса токсичных веществ в атмосферу. Так, например, доля автомобильного транспорта в выбросе вредных веществ составляет в США 60,6 %, в Англии — 33,5 %, во Франции — 32 %. Вредные выбросы автотракторных двигателей сокращают урожайность до 25 % и снижают качество сельскохозяйственных культур (картофеля, подсолнуха, зерновых), особенно в придорожной зоне крупных автомагистралей, и приводят к серьезным заболеваниям сельскохозяйственных животных. Поэтому наряду с улучшением экономических показателей дизелей снижение токсичности их отработавших газов является важнейшей задачей.

Для решения данной проблемы наиболее эффективным в настоящее время является применение альтернативных видов моторного топлива (сжатый и сжиженный газы, спирты, водотопливные эмуль-

66

сии (ВТЭ), биотоплива и др.), о чем свидетельствует принятая ЕЭК ООН резолюция о переводе к 2020 г. 23 % европейского автотранспорта именно на альтернативные топлива [1].

ВТЭ, содержащие в своем составе воду, дизельное топливо и эмульгаторы, являются альтернативным топливом, качественно и количественно влияющим на процесс смесеобразования и горения в двигателе. Применение их позволяет сократить выбросы вредных веществ с отработавшими газами, увеличить ресурс двигателя и в ряде случаев повысить его экономичность.

Но, несмотря на удовлетворительные показатели работы двигателя на ВТЭ, массовому применению эмульсий препятствует недостаточная их стабильность, т. е. они склонны к расслоению с течением времени на дизельное топливо и воду. Основными причинами этого являются сложность подбора или дороговизна разработки эмульгаторов и трудности при выборе способа обработки эмульсий.

Цель и объект исследования

Для решения данной проблемы был разработан состав ВТЭ, который остается стабильным в течение нескольких месяцев [2] (см. таблицу).

Методика проведения опытов

Сначала получают эмульгатор простым смешиванием компонентов или взаимодействием олеиновой кислоты и диэтаноламина с последующим

добавлением моноэфира олеиновой кислоты и диэтаноламина. Затем растворяют эмульгатор в дизельном топливе, в эту смесь вводят воду и встряхивают в течение нескольких минут. Далее в смесь добавляют олеат натрия, еще раз встряхивают и обрабатывают кавитационным гомогенизатором.

После этого ведется наблюдение за стабильностью ВТЭ как визуальным способом, так и с помощью приборов. Один раз в неделю производился анализ дисперсности ВТЭ под микроскопом. ВТЭ считалась стабильной, если ее дисперсность составляла 3.5 мкм. Результаты испытаний стабильности ВТЭ представлены в таблице. Схема экспериментальных исследований представлена на рис. 1, а готовая водотопливная эмульсия с содержанием в ней воды 20 % и чистое дизельное топливо — на рис. 2.

Назначение компонентов эмульсии: диэтанол-амид олеиновой кислоты является поверхностноактивным веществом и обеспечивает дробление капель; диэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты регулирует оптимальный гидрофильно-липофиль-ный баланс эмульгатора; диэтаноламин облегчает получение микроэмульсии; моноэфир олеиновой кислоты и диэтаноламина улучшает стабильность эмульсии, сокращает расход эмульгатора; олеат нат-

Состав ВТЭ и результаты испытаний ее стабильности

Компонент эмульсии и ее показатель Содержание компонента, мас. % в эмульсии

1 2 3 4

Диэтаноламид олеиновой кислоты 1,640 1,640 3,120 4,230

Диэтаноламиновое мыло олеиновой

кислоты 0,500 0,770 0,960 1,420

Диэтаноламин 0,850 1,440 1,500 2,030

Моноэфир олеиновой кислоты

и диэтаноламина 0,800 1,200 1,250 1,570

Олеат натрия 0,190 0,150 0,100 0,080

Вода 10 15 20 25

Дизельное топливо Остальное

Стабильность, мес. 18 18 15 14

оаооооо ооооооо 0900000

Разработка водотопливной эмульсии

Подбор эмульгаторов

Смешение эмульгаторов

Растворение в дизельном топливе

т

Добавление воды

I

Встряхивание

I

Добавление олеата натрия

Встряхивание

I

Обработка в кавитационном гомогенизаторе

Исследование стабильности ВТЭ

Анализ результатов

Неудовлетворительно

Удовлетворительно

Рис. 1. Схема экспериментальных исследований

Рис. 2. Водотопливная эмульсия

рия является поверхностно-активным веществом и повышает стабильность эмульсии.

Выводы

Разработанный состав водотопливной эмульсии обеспечивает ее стабильность в течение 14.18 мес. в зависимости от массового содержания в ней компонентов, в то время как стабильность эмульсий-аналогов составляет 8.12 мес.

Применение кавитационных гомогенизаторов для обработки эмульсий дает значительный эффект в отношении получения высокодисперсных фаз по сравнению с механической обработкой.

Список литературы

1. Марков, В.А. Рапсовое масло как альтернативное топливо для дизеля / В.А. Марков, А.И. Гайворон-ский, С.Н. Девянин // Автомобильная промышленность. — 2006. — № 2. — С. 1-3.

2. Пат. на изобретение № 2349632 РФ, МПК С10Ь 1/32. Способ приготовления топливной эмульсии / А.С. Иванов. — 2007143006/04; Заявлено 20.11.2007; Опубл. 20.03.2009, Бюл. № 8.