БИОТОПЛИВО КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

5. Лебедько Е.Я., Лозовая Г.С., Аржанкова Ю.В. Птицеводство в фермерских и приусадебных хозяйствах: Учебно-методическое пособие. СПб. : Лань,2022. 320 с.

6. Мансуров А.П, Зубренкова О.А., Федотова О.И. Зарубежный опыт развития крестьянских (фермерских) хозяйств // Вестник НГИЭИ. 2017. № 9 (76). С. 71-78.

7. ОСН-АПК 2.10.24.001-04 «Нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений». МСХ РФ, 2004.

8. Попов П.П., Шабанова С.А., Шошина Ю.В. Крестьянско-фермерское хозяйство. Птицеводство: Учебно-методическое пособие. СПб. : Санкт-Петербургский ГАУ, 2021. 58 с.

9. Промышленное птицеводство: содержание, разведение и кормление сельскохозяйственной птицы: Учебник / А.Ф. Кузнецов [и др.]; под ред. А.Ф. Кузнецова. 2-е изд. СПб. : Квадро, 2021. 392 с.

10. Приказ Минсельхоза № 103 от 03.04.2006 «Об утверждении ветеринарных правил содержания птиц на личных подворьях граждан и птицеводческих хозяйствах открытого типа».

11.РД - АПК 1.10.05.04-13 Методические рекомендации по проектированию птицеводческих предприятий. М. 2013, 211с.

УДК 621.43.038

БИОТОПЛИВО КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Трудко А.В., бакалавр 4 курса направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия». Научный руководитель: к.т.н., доцент Рыжов Ю.Н. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается использование биотоплива в дизельных двигателях тракторов в качестве альтернативы традиционным нефтяным топливам. Рассмотрены различные виды биотоплива, их преимущества и недостатки, а также возможность применения в тракторной технике. Также предложены рекомендации по переоборудованию дизельных двигателей, которые включают внедрение двухтопливной системы, многоуровневый подогрев, установку ультразвукового фильтра и корректировку угла опережения впрыска топлива.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Рапсовое масло, дизель, биотопливо, экология, трактор. ABSTRACT

The article is devoted to the use of biofuels in diesel engines of tractors as an alternative to traditional petroleum fuels. The authors consider various types of biofuels, their advantages and disadvantages, as well as the possibilities of application in tractor equipment. Recommendations for the conversion of diesel engines have also been selected, which include the introduction of a dual-fuel system, multi-level heating, installation of an ultrasonic filter and adjustment of the angle of rotation of the crankshaft.

KEYWORDS

Rapeseed oil, diesel, biofuels, ecology, tractor.

Введение. В современном мире все больше внимания уделяется использованию альтернативных источников энергии и, в частности, биотопливу. Это

связано с экологическими проблемами, вызванными использованием традиционных видов топлива, постоянным ростом цен на нефтяные топлива (рис. 1), а также с необходимостью обеспечения энергетической безопасности страны. В данной статье рассматривается вопрос использования биотоплива в дизельных двигателях тракторов как альтернативы традиционным нефтяным топливам. Биотопливо представляет собой возобновляемый источник энергии, получаемый из биомассы, такой как: древесина, отходы сельского хозяйства, органические отходы и т.д. Использование биотоплива позволяет снизить выбросы парниковых газов и других вредных веществ в атмосферу, а также способствует сохранению невозобновляемых природных ресурсов.

76100 65500

54800 У У

44100 1 У

33400

22700

01.02.2011 19.05.2013 05.09.2015 22.12.2017 08.04.2020 26.07.2022

26.03.2012 13.07.2014 28.10.2016 14.02.2019 02.06.2021 19.09.2023

Рисунок 1 - График цены на дизельное топливо в руб./тн.

Целью данной работы является изучение возможности использования биотоплива в дизельных двигателях тракторов, а также разработка рекомендаций по переоборудованию этих двигателей для работы на растительно-минеральном топливе.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) представляют собой тип двигателя, в котором сгорание топлива происходит внутри цилиндров. В настоящее время топлива, применяемые в ДВС, по роду происхождения можно разделить на три группы: нефтяного происхождения, биотоплива и газы различного происхождения.

В сельском хозяйстве наибольшее распространение получил ДВС на дизельном топливе, поскольку они по сравнению с бензиновыми обладают такими преимуществами как: экономичность и высокий крутящий момент. Кроме того, дизельные двигатели обладают высокой надежностью и лучше подходят для работы в тяжелых условиях. Все эти факторы делают ДВС на данном типе топлива более предпочтительными для использования в сельскохозяйственной технике.

Но использование дизельного топлива приводит к уменьшению невозобновляемых запасов нефти и значительному загрязнению окружающей среды. выбрасывают в атмосферу вредные вещества, такие как оксиды азота, угарный газ и твердые частицы, что вызывает различные заболевания. Кроме того, дизельное топливо имеет также содержит вредные химические вещества, такие как: полиароматические углеводороды и тяжелые металлы, которые могут накапливаться в почве и водных экосистемах. Эти вещества могут нанести вред здоровью человека и животных, а также привести к гибели водных организмов. Еще одной проблемой является то, что дизельное топливо производится из нефти, которая является невозобновляемым ресурсом. Добыча и переработка нефти приводит к выбросам парниковых газов, что способствует глобальному потеплению и изменению климата.

В последние годы все большую популярность приобретают альтернативные виды биотоплива, получаемые из растительных масел: рапсового, соевого,

подсолнечного, арахисового и пальмового. Также в качестве биотоплива могут использоваться производные продукты.

Многие страны активно занимаются переводом дизельных двигателей на биотопливо. Это касается как стран с ограниченными энергетическими ресурсами, так и стран с большими запасами нефти, а также развитых стран, способных позволить себе покупку нефтяных энергоносителей. При этом особое внимание уделяется альтернативным источникам энергии, таким как возобновляемые источники растительного происхождения, включая отходы сельскохозяйственного и пищевого производства, которые позволяют решить проблемы, связанные с загрязнением атмосферы углекислым газом.

Среди альтернативных видов топлива, используемых в дизельных двигателях для сельскохозяйственных нужд, наиболее перспективным является рапсовое масло и его смеси с дизельным топливом. Этот выбор обусловлен, в первую очередь, возможностью выращивания рапса на территории хозяйств и производства на их основе рапсового масла. Если применять правильные технологии выращивания и обработки рапса, это позволит значительно повысить энергетическую независимость сельскохозяйственных предприятий. Это также снижает затраты на топливо и, соответственно, себестоимость продукции. Кроме того, это позволяет увеличить занятость рабочих и повышает экономические показатели предприятия. Наконец, использование рапсового масла и его смесей с дизельным топливом позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Наряду с положительными качествами применения биотоплива, также имеются недостатки: во-первых, это более высокая вязкость и поверхностное натяжение, что может привести к сокращению срока службы топливной аппаратуры и затруднениям при запуске двигателя в холодную погоду. Во-вторых, возможны проблемы с работой выпускных клапанов, вызванные этими факторами.

Есть несколько способов уменьшения вязкости и поверхностное натяжение рапсового масла: использование смесей рапсового масла с дизельным топливом, бензином, спиртом или другими растворителями, обработка его ультразвуком и нагрев. Самый простой способ уменьшения вязкости и натяжение рапсового масла в контексте использования сельскохозяйственной техники - это нагревание. Это в первую очередь связано с тем, что этот метод позволяет избежать значительных изменений в конструкции топливной системы и двигателя в целом, и, следовательно, денежных затрат на обслуживание. Можно использовать в качестве топлива чистое рапсовое масло холодного отжима.

Температура, "С

Рисунок 2 - График зависимости кинематической вязкости топлив от температуры

Рисунок 3 - График зависимости поверхностного натяжения топлив от температуры

Не существует универсального температурного режима для всех областей, поскольку это нецелесообразно. Принимая во внимание пропускную способность (расход топлива) необходимую для области низкого давления нами рекомендуется следующий температурный диапазон: 20...30 градусов. В области высокого давления, температура должна быть в диапазоне 70.90 градусов. При этой температуре и при прочих равных условиях, дисперсность распыленного топлива, длина факела и прочие параметры процесса горения рапсового масла становятся близки к дизельному топливу. Все это позволяет избегать или минимизировать указанные выше негативные последствия при использовании рапсового масла в качестве топлива в сельскохозяйственной технике.

Вывод. Проведя анализ имеющихся данных, были выработаны следующие предложения для сельскохозяйственного сектора по применению биотоплива:

1. Использование в двигателях внутреннего сгорания сельскохозяйственных машин рапсового масла и его смесей с дизельным топливом в качестве топлива.

2. Получение рапсового масла целесообразно внутри хозяйства с учетом потребности в топливе. Варианты получения масла могут включать холодный отжим с последующим отстаиванием или горячий отжим с последующей сепарацией и отстаиванием, с выходом масла из семян от 30% до 45%, в зависимости от выбранной технологии.

3. Самая экологически и финансово выгодная смесь включает 80% рапсового масла и 20% дизельного топлива.

4. После переоборудования двигателей рекомендуется использовать чистое рапсовое масло в качестве топлива.

5. Процесс переоборудования дизельных двигателей включает внедрение двухтопливной системы, многоуровневый подогрев, установку ультразвукового фильтра и корректировку момента впрыска топлива. Для отечественных двигателей это может быть 1-2 градуса, а для иностранных - 0,5-1 градус.

6. Использование рапсового масла в качестве топлива требует установки дополнительных топливных фильтров для очистки масла от примесей.

7. Внедрение двухтопливной системы требует специального оборудования и участия квалифицированных специалистов, а также регулярной проверки и обслуживания двигателя.

8. Переход на альтернативные виды топлива должен учитывать региональные особенности, доступность ресурсов и возможность переоборудования двигателей.

Библиография:

1. Жосан А.А., Рыжов Ю.Н., Курочкин А.А. Альтернативные возобновляемые топлива // Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК: сборник материалов к Межрегиональной выставке-конференции. Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2011. С. 296-299.

2. Пат. 152117 РФ, МПК F02D 19/06, F02M 43/00, Двухтопливная система тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом / Ю.Н. Рыжов, А.А. Курочкин; патентообладатель ФГБОУ ВПО Орел ГАУ. № 2013112915/06; заявл. 22.03.2013; опубл. 10.05.2015, Бюл. 13.

3. Рыжов Ю.Н., Жосан А.А., Курочкин А.А. Подогреватель растительных топлив для дизельных двигателей // Особенности технического и технологического оснащения современного сельскохозяйственного производства: сборник материалов международной научно-практической конференции. Орел, 2013. С. 66-71.

4. Kuznetsov Yu.A Dual-fuel system of the diesel with mwlti-stage heating,running on compouden (plant and mineral) fuelsin a climate of russian federation / Yu. A. Kuznetsov, Yu.N. Ryzhov, A.A. Kurochkin, Yu.L. Mikhaylova, M.R. Mikhaylov // Traktori i Pogonske Masine. 2014. V. 19. № 2. З. 36-40.

5. Шеварыкин Д.В., Рыжов Ю.Н. Альтернативные источники энергии для сферы агропромышленного комплекса // Горинские чтения. Инновационные решения для АПК: материалы Международной студенческой научной конференции. Тезисы докладов. Майский, 2022. С. 285-286

6. Рыжов Ю.Н., Трудко А.В., Лузгин Н.Е., Лузгин Н.Е. Методы очистки топлива // Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. 2023. № 1 (17). С. 70-73.

7. Пат. 2615880 РФ, МПК F02D 19/06, F02M 43/00, F02M 27/08. Двухтопливная система питания автотракторного дизеля / А.П. Уханов, Ю.В. Уханов, А.Д. Уханов; патентообладатель ФГбОу вО Пензенский ГАУ. № 2016107519; заявл. 01.03.2016; опубл. 11.04.2017 Бюл. № 11.

8. Пат. 176797 РФ, МПК F02D 19/08, F02M 43/00, F02M 31/10. Система питания дизеля на смесевом топливе / Зефиров И.В., Мартынов П.С., Паутов А.И.; патентообладатель ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА. № 2017106499; заявл. 27.02.2017; опубл. 29.01.2018. Бюл. № 4.