Сравнение физико-химических свойств дизельного топлива и рапсового масла

УДК 621.436

А.А. Жосан, кандидат технических наук, доцент Ю.Н. Рыжов, кандидат технических наук, доцент А.А. Курочкин, аспирант ФГБОУ ВПО Орел ГАУ

СРАВНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И РАПСОВОГО МАСЛА

Рассмотрен элементарный состав рапсового масла, физикохимические свойств дизельного топлива и рапсового масла, приведены результаты обработки рапсового масла ультразвуком, а также перечислены основные показатели рапсового масла как топлива. На основе проведенного анализа определены основные пути адаптации двигателей внутреннего сгорания для работы на рапсовом масле. Ключевые слова: рапсовое масло, дизельное топливо,

основные свойства рапсового масла как топлива, физикохимические свойства рапсового масла.

Исследования в сфере применения рапсового масла в качестве топлива для серийных дизельных двигателей как в чистом виде, так и в смеси с дизельным топливом показали ряд негативных последствий в работе двигателя (потеря мощности, невозможность запуска двигателя в холодном состоянии, сбои в работе выпускных клапанов двигателя, снижение срока службы топливной аппаратуры, нарушение условий организации процесса сжигания топлива в камере сгорания, полимеризация моторного масла и т.д.) Данные последствия обусловлены разницей физико-химических свойств рапсового масла и дизельного топлива.

В данной статье кратко рассмотрен элементарный состав рапсового масла, представлены физикохимические свойства дизельного топлива и рапсового масла, результаты обработки рапсового масла ультразвуком, а также перечислены основные показатели рапсового масла как топлива.

Рапсовое масло - маслянистая жидкость бурого цвета, приобретающая после рафинирования светложелтый цвет. Оно (и близкое ему по составу сурепное масло) представляет собой смесь моно-, ди-, и триацилглицеринов, которые содержат в своем составе молекулы различных жирных кислот (табл. 1). Главное преимущество рапсового масла по сравнению с дизельным топливом - его практически полная биоразлагаемость.

Таблица 1 - Элементарный состав рапсового масла

Название кислоты Тип кислоты Формула Содержание, %

Олеиновая ненасыщенная С18Н3402 43,7

Линолевая ненасыщенная С18Н3202 20,9

Эруковая ненасыщенная С22Н42О2 15,4

Линоленовая ненасыщенная С18Н30О2 8,5

Пальмитиновая насыщенная С16Н32О2 4,8

Эйкозеновая ненасыщенная С20Н38О2 4,8

Стеариновая насыщенная С18Н36О2 1,7

Необходимо отметить, что для получения рапсового масла, применяемого в качестве топлива предпочтительно использовать определенные сорта рапса, содержание эруковой кислоты, в которых выше по сравнению с пищевыми сортами.

Представленный ниже анализ сравнения физикохимических свойств рапсового масла и дизельного топлива свидетельствует о возможности применения

In article the elementary structure of rape oil, comparison of physical and chemical properties of diesel fuel and rape oil is considered, results of processing of rape oil are resulted by ultrasound, and also the basic indicators of rape oil as fuel are listed. On the basis of the spent analysis the basic ways of adaptation of internal combustion engines for work on rape oil are defined.

Key words: rape oil, diesel fuel, the basic properties of rape oil as fuel, physical and chemical properties of rape oil.

рапсового масла в качестве топлива в дизельных двигателях (табл. 2).

Таблица 2 - Физико-химические свойства рапсового масла

и дизельного топлива

Параметр Рапсовое масло Дизельное топливо

Состав, %: С Н О 0,776 0,116 0,109 0,864 0,121 0,95

Плотность при 15 3С, кг/м3 917 800...845

Кинематическая вязкость при 40:|С, мм2/с 42,1 5 4, 0

Динамическая вязкость при 20:|С, Пас 68,7Т0'3 ЗЛ5410'3

Поверхностное натяжение, Н/м 33,2Т0'3 27,1-Ю'3

Низшая теплота сгорания, МДж/м3 36,992 42,437

Цетановое число 5 5 6 3 46..49

Температура вспышки определяемая в закрытом тигле, не ниже, 3С 100 55

Температура застывания, 3С -23 5, -4 СО 4} 0,

Содержание серы, % 0,005 0,5

Кислотность, мг КОН/100л топлива 4,66 5

Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более 0,4 0,3

Однако, необходимо отметить следующие сдерживающие факторы применения рапсового масла по сравнению с дизельным топливом: меньшая теплота сгорания (13%), более высокая вязкость, повышенная склонность к нагарообразованию, возможность загрязнения моторного масла продуктами полимеризации триглицеридов. К физическим свойствам топлива, влияющим на динамику развития топливного факела и мелкодисперстность распыла топлива, относятся его вязкость и поверхностное натяжение. Повышенные значения этих показателей у рапсового масла приводят к возрастанию дальнобойности топливной струи, что приводит к попаданию на стенки камеры сгорания большего количества топлива и уменьшает долю объемного смесеобразования. Повышенная коксуемость, нагары и лакоотложения связаны с тем, что масло полностью не сгорает. Наличие кислорода в молекулах снижает

теплотворную способность и возникает необходимость перерегулировки топливной аппаратуры.

Повышенная вязкость рапсового масла, температура воспламенения, температура застывания, сниженная низшая теплота сгорания, не являются непреодолимыми препятствиями для применения его в качестве топлива в дизельных двигателях, поскольку разработан ряд мероприятий, включающий в себя: применение рапсового масла в смеси с дизельным топливом в разных соотношениях, обработку его ультразвуком, подогрев, переналадку топливной аппаратуры. Кроме того следует отметить, что для работы на рапсовом масле в большей степени приспособлены дизельные двигатели с разделенными камерами сгорания, а так же с полуразделенными камерами типа ЦНИДИ.

Рассмотрим некоторые физические свойства топливных смесей (табл. 3).

Более близкими плотностью, вязкостью и низшей теплотой сгорания в сравнении с дизельным топливом обладает топливная смесь из 25% РМ + 75% ДТ.

Необходимо отметить тенденцию увеличения вязкости и плотности смеси с увеличением содержания в ней рапсового масла, низшая теплота сгорания смеси при этом уменьшается. При обработке ультразвуком происходит повышение температуры, которая в свою очередь приводит к снижению вязкости, а, следовательно, улучшается мелко-дисперсность впрыскиваемого топлива, сокращается длина факела и в целом улучшаются условия смесеобразования. Озвучивание рапсового масла в смеси 90% РМ + 10% ДТ частотой излучения 22 и 44 кГц привело к незначительному увеличению низшей

Таблица 4 - Основные показатели качества рапсового масла

Наименование показателя Краткая характеристика показателя

Суммарное содержание примесей Устанавливается во время пробы с фильтрацией через мембрану с 0,8 мм, фильтр мембраны чистится, и после этого определяют массовую разницу. Загрязнения в большинстве случаев представляют части рапсовых зёрен, которые образовались при прессовании и не удалились при неполной очистке.

Число нейтрализации/ кислотное число Число нейтрализации - это мера содержания свободных жирных кислот в масле, допускающая выводы о состоянии старения. Кислоты в топливе ведут к коррозии, износу двигателя. Предельное значение 2,0 мг КОН/г.

Содержание воды С возрастающим содержанием воды активность микроорганизмов в растительном масле усиливается. Таким образом, топливо при наличии воды и ферментов может быстро стареть и становиться непригодным. Состояние обработки посевов рапса, условия хранения и транспортные условия имеют основное влияние на содержание воды.

Содержание фосфора Высокое содержание фосфора в рапсовом масле имеет особенно отрицательные влияния на процесс сгорания в двигателе, так как способствует образованию отложений. На содержание фосфора влияют, прежде всего, параметры отжима масла. Германский ГОСТ V 51605 определяет предельное содержание фосфора в 12 мг/кг, пределы этой нормы идентичны для кальция и магния.

Устойчивость к окислению Дает оценку старения рапсового масла. Масло с высоким содержанием непредельных жирных кислот восприимчиво к окислению. Посредством хранения рапсовых семян при высоких температурах, через световое воздействие на масло, а также каталитическое воздействие некоторыми металлами (например, медью) снижается стабильность окисления.

Йодное число Мера количества двойных связей молекул жирной кислоты, характеризующая вид растительного масла. Масла с высоким йодистым числом менее стабильны и поэтому быстрее склонны к смолообразованию, а так же к образованию отложений в двигателе. РМ абсолютно стабильно при хранении с йодистым числом от 110 до 115 г/100 кг в темном прохладном месте и предотвращении условий содействующих окислению. Срок хранения не превышает 6 месяцев.

Температура воспламенения Температура, при которой образуются воспламеняющиеся пары. С возрастанием части непредельных жирных кислот температура воспламенения снижается.

Вязкость Высокая вязкость ухудшает свойства текучести и прокачиваемости, а также процесс распыла топлива. Только при температуре около 100 °С рапсовое масло достигает той же вязкости что и у ДТ.

Содержание рапсового масла в моторном масле Каждая капля рапсового масла, попавшая в смазочное масло, может покинуть двигатель только при замене масла. Рапсовое масло, попавшее в картер двигателя, склонно к полимеризации, отсюда более короткие интервалы замены моторного масла.

теплоты сгорания смеси по сравнению со смесью с неозвученным маслом.

Таблица 3 - Свойства топливных смесей

Вид топлива Низшая теплота сгорания, мДж/кг Плотность, кг/м3 Вязкость, мм2/с

100% ДТ 42,437 826 4,3

100% РМ 36,992 916 75,1

25%РМ+75% ДТ 41,142 855 8,6

50%РМ+50% ДТ 39,758 870 17,0

75%РМ+25% ДТ 38,375 891 36,0

90%РМ+10% ДТ 37,545 908 54,0

90%РМ*+10%ДТ 37,660 905 51,7

90%РМ**+ 10%Д 37,643 908 47,4

Рапсовое масло обработанное ультразвуком с частотой излучения 22 кГц;

**

Рапсовое масло обработанное ультразвуком с частотой излучения 44 кГц

При использовании рапсового масла в качестве топлива необходимо особое внимание уделять основным показателям качества.

На основе проведенного анализа физикохимических свойств рапсового масла и анализа последствий его применения, очевидны следующие направления адаптации современных двигателей к работе на рапсовом масле: перерегулировка

топливной аппаратуры, замена уплотнений на устойчивые к рапсовому маслу, установка дополнительных топливных фильтров,

подогревателей рапсового масла, озвучивание рапсового масла применение топливных смесей, установка смесителей в случае применения смесей.

Литература. 1. Жосан, А.А. Альтернативные возобновляемые топлива / А.А. Жосан, Ю.Н. Рыжов,

А.А. Курочкин // Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК: материалы к межрегиональной конференции 17-19 ноября 2010г. (сборник) / Под редакцией д.т.н., проф. С.А. Родимцева, к.н.т., ст. препод. В.В. Гончаренко - Орел: изд-во ОрелГАУ,

2011. - С. 439., ил.

2. Стребков, Д.С. Возобновляемая энергетика для развивающихся стран и для России / Д.С. Стребков //

УДК 519.6:681.3.06

О.Г. Лысак, старший преподаватель А.М. Моисеенко, доктор технических наук;

ФГБОУ ВПО Орел ГАУ

МИКРОКЛИМАТ ЗДАНИЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СОЧНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Энергия: экономика, техника, экология. 2002. - №9. -С. 11 - 14.

3. Мысник, М.И. Анализ теплофизических свойств альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания. / М.И. Мысник, А.Е. Свистула // Ползуновский вестник. - № 1-2.

4. Марков, В.А. Работа Дизелей на растительных маслах / В.А. Марков, Д.А. Коршунов, С.Н. Девянин // Грузовик 2006. - №7.

Предложена математическая модель взаимосвязанного тепловлагообмена в хранилищах биологической продукции. Рассмотрена неявная конечно-разностная схема численного решения краевой задачи. Получены распределения температур и влагосодержаний в насыпи продукции.

Ключевые слова: микроклимат зданий, температурновлажностные режимы, метод конечных разностей, тепловлагообмен.

Основное назначение хранилищ сочной сельскохозяйственной продукции - обеспечить температурно-влажностные условия, позволяющие длительное время сохранять продукцию без потерь.

Микроклимат хранения овощной продукции формируется в период охлаждения, когда температура насыпи снижается с начальной до предельно допустимой для длительного хранения. Необходимым условием сохранения качества овощной продукции является также поддержание в этот период определенного темпа снижения температуры. Только в этом случае относительная влажность воздуха в насыпи будет приближаться к оптимальной, обеспечивающей сохранение продукцией влаги и товарного вида.

Для обеспечения требуемых параметров микроклимата в хранилище необходимо либо снижать температуру приточного воздуха в область отрицательных значений, что, очевидно, негативным образом скажется на процессе сохранения продукта и приведет к нежелательному переохлаждению грунта, либо увеличивать расход приточного воздуха, что связано с увеличением затрат электроэнергии и может привести к высокой цене на продукт в конце периода хранения. Таким образом, важным является не только определение оптимального расхода энергоресурсов в течение всего периода хранения, но и рациональное распределение воздушных потоков по объему помещения, препятствующее необратимой регрессии грунтов [1, 3, 4, 5].

Задачу усложняет тот факт, что с увеличением температуры хранения увеличивается интенсивность биохимических процессов, протекающих в хранимой продукции, а вместе с ними возрастает интенсивность удельных тепловыделений. Увеличение температуры

The mathematical model of the interconnected heat-moisture exchange in storehouses of biological production is offered. The scheme of the numerical decision of a regional problem is considered implicit certainly-raznostnaja. Distributions of temperatures and moisture content in production embankment are received.

Key words: a microclimate of buildings, temperaturno-

vlazhnostnye modes, a method of final differences, heat-moisture exchange.

хранения в арифметической прогрессии приводит к возрастанию плотности тепловыделений в геометрической прогрессии.

Одним из путей достижения поставленной цели является рациональная организация циркуляции воздуха внутри сооружения. Уход за овощами в период хранения заключается в поддержании необходимой температуры, чтобы весь подаваемый вентиляторами воздух поступал в насыпь продукции. Вентиляционная система должна быть хорошо герметизирована, чтобы не было утечки воздуха, и обеспечивать подачу наружного воздуха и воздуха хранилища или их смеси в необходимых температурных параметрах в насыпь сочного сырья [2].

Исследования температурного режима вблизи стен хранилищ под воздействием температуры наружного воздуха вызваны необходимостью обеспечения нормируемой температуры в насыпи, хранимой сельскохозяйственной продукции. Микроклимат насыпи сырья в хранилище во многом зависит от теплового режима стен, с которыми продукция находится в непосредственном контакте. Тепловой режим наружных стен хранилища определяется видами и закономерностями внутренних и внешних тепловых воздействий с условиями теплового взаимодействия с грунтом, примыкающим к стенам.

Для определения влияния грунтов на стены зданий, а стен на микроклимат в хранилище необходимо совершенствование метода расчета на основе изучения нестационарного режима теплопередачи в грунте вне контура здания и стене определенной толщины, примыкающей к грунту.

Расчетный режим вентилируемых воздушных прослоек между стеной хранилища и насыпью определяется, минимально допустимой температурой

Вестник

ОрелГАУ

№4

август 2011

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет»__________________

Редакционный совет: Содержание номера

Парахин Н.В. (председатель) Научное обеспечение развития растениеводства

Амелин А.В. (зам. председателя) Павловская Н.Е., Сидоренко В.С., Костромичёва Е.В. Характеристика генотипов ячменя

Астахов С.М. по хозяйственно-ценным признакам и электрофоретическим спектрам проламинов семян 2

Белкин Б.Л. Титов В.Н., Смыслов Д.Г., Дмитриева Г.А., Болотова О.И. Регуляторы роста растений как

Блажнов А.А. биологический фактор снижения уровня тяжелых металлов в растении 4

Тутукова Д.А., Малкандуев Х.А., Малкандуева А.Х. Влияние уровня минерального

Буяров В.С. питания на урожайность и качество зерна новых сортов озимой пшеницы в условиях

Гуляева Т.И. вертикальной зональности Кабардино-Балкарии 7

Гурин А.Г. Новиков А.И., Лопачев Н.А., Панова А.Н. Роль сидератов в воспроизводстве плодородия

Дегтярев М.Г. почв Верхневолжья 10

Зотиков В.И. Иващук О.А. Прудников А.Д., Рекашус Э.С. Сравнительная оценка продуктивности новых сортов клевера

лугового в агроэкологических условиях Смоленской области 12

Кузнецова А.С., Куркова И.В., Терехин М.В. Предварительное сортоиспытание новых

Козлов А.С. сортов ячменя дальневосточной селекции 15

Кузнецов Ю.А. Глинушкин А.П. К вопросу о повышении эффективности методики определения качества

Лобков В.Т. семян при производстве яровой мягкой пшеницы 18

Лысенко Н.Н. Хатефов Э.Б., Шорохов В.В., Матвеева Г.В., Сарбашева А.И. Изучение селекционной

Ляшук Р.Н. ценности восковидной кукурузы 21

Научное обеспечение развития животноводства

Мамаев А.В. Боев М.М., Боев М.М., Семенова Е.А. Селекция симментальского скота на долголетие

Масалов В.Н. с учетом генетических маркеров 29

Новикова Н.Е. Балашов В.В., Буяров В.С. Эффективность программ освещения для цыплят-бройлеров с

Павловская Н.Е. различной продолжительностью выращивания 32

Попова О.В. Смагина Т.В., Михеева Е.А. Хотынецкие природные цеолиты и эмульсия прополиса в

Прока Н.И. улучшении физиологических функций и повышении воспроизводительных показателей свиноматок 36

Савкин В.И. Новожеев Ю.А., Полольников М.В., Гамко Л.Н., Минченко В.Н. Влияние минеральной

Степанова Л.П. добавки на продуктивность и микроморфологические показатели тонкого отдела кишечника

Плыгун С.А. (ответств. секретарь) свиней на откорме 39

Золотухина О.А. (редактор) Крапивина Е.В., Иванов Д.В., Лифанова Я.В. Влияние разных доз пробиотика

«тетралактобактерин» на морфобиохимические характеристики гомеостаза телят 41

Адрес редакции: Попов Д.В., Безбородов Н.В. Повышение качества эмбриопродуктивности у коров-доноров

эмбрионов 44

3о2о19, г. Орел, Никанова Л.А., Фомичев Ю.П., Григоренко И.Б., Новиков В.Н. Использование

ул. Генерала Родина, 69. гипергалинной аквакультуры в кормлении свиней 48

Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Лаушкина Н.Н. Влияние антиоксидантов на продуктивность и качество молока при 51

Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichоgau@yandex.ru изменении условий содержания лактирующих коров

Мамаев А.В., Лещуков К.А., Меркулова С.С. Оценка качества молока по физиологическому показателю коров 53

Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Дуборезов В.М., Суслова И.В., Бойко И.И., Дуборезов И.В., Дуборезова Т.А.

Свидетельство о регистрации Зоотехническая оценка силоса из сорго сахарного 56

ПИ №ФС77-21514 от 11.07.2005 г. Шалимова О.А., Сахно Н.В., Козлова Т.А., Зубарева К.Ю., Радченко М.В. Исследование рынка мясного сырья и продуктов питания из мяса в аспекте доктрины продовольственной

Специалист регионального безопасности 58

Инженерно-техническое обеспечение развития в ап к

методического центра по УДК: Несмиян А.Ю., Должиков В.В., Яковец А.В. Повышение скорости машинно-тракторного

Служеникина А.М. агрегата на посеве пропашных культур 61

Технический редактор: Баранов Ю.Н., Загородних А.Н., Елисеев Д.В. Анализ видов, последствий и критичности

Мосина А.И. отказов безопасности стыковки «толкач - скрепер» 63

Ламин В.А. Приводная роликовая цепь сельскохозяйственного назначения 66

Сдано в набор 15.07.2011 г. Молчанов В.И. Применение капролона в приводах сельскохозяйственных машин 69

Подписано в печать 30.08.2011 г. Жосан А.А., Рыжов Ю.Н., Курочкин А.А. Сравнение физико-химических свойств

Формат 60х84/8. Бумага офсетная. дизельного топлива и рапсового масла 72

Гарнитура Таймс. Лысак О.Г., Моисеенко А.М. Микроклимат зданий для хранения сочного растительного 74

Объём 12,5 усл. печ. л. сырья

Тираж 300 экз. Пичугин И.Л. Применение ГИС-технологий - эффективный метод мониторинга объектов ЖКХ 76

Издательство Орел ГАУ, 302028, Череповский А.П. К вопросу об инновационном развитии отечественного производства

г. Орел, бульвар Победы, 19. в капитальном строительстве 80

Лицензия ЛР №021325 Экономические аспекты развития аграрного сектора 83

от 23.02.1999 г. Цвырко А.А., Иващенко Т.Н. Направления государственной поддержки аграрного

Журнал рекомендован производства региона 82

Бердник-Бердыченко Е.Е., Шумская Е.Н. Инновационная активность предприятий на

ВАК Минобрнауки России современном этапе 85

для публикаций научных работ, Брыкин И.А. Экономический механизм устойчивого развития продовольственного рынка

отражающих основное научное региона Авдонина И.А. Рост урожайности сахарной свеклы как основной фактор инновационного 89

содержание кандидатских развития свеклосахарного подкомплекса Ульяновской области 92

и докторских диссертаций Федоренкова Н.М. Роль современной системы управления на льнопроизводящих

предприятиях 94

© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2011