Тема: Применение спиртовых топлив для повышения экономических и экологических характеристик поршневых двигателей

Современный этап развития энергетического сектора характеризуется недостатком нефти, колебаниями мировых цен на нефтепродукты и увеличивающимся спросом на альтернативные источники топлива для автомобильного транспорта. Это связано с быстрым ростом мирового автопарка и необходимостью обеспечения его непрерывной подачей топлива. Альтернативные источники топлива стали приоритетом в энергетической политике многих стран. Среди них - биотопливо, водород, электромобили и другие. Преимущества альтернативных источников топлива включают экологическую чистоту, уменьшение зависимости от нефти и снижение затрат на топливо. Однако необходимо учитывать, что производство и использование альтернативных источников топлива также имеют свои недостатки и ограничения. В целом, развитие альтернативных источников топлива - это важный шаг в направлении устойчивого развития и снижения негативного воздействия на окружающую среду. Но это требует совместных усилий со стороны правительств, бизнеса и общества в целом.
Двигатели должны выполнять определенную норму по выбрасыванию токсичных веществ в окружающую среду, однако в результате мы получаем двигатели, не выдающие той мощности, на которую они способны.
С точки зрения улучшения экологии есть несколько вариантов решения проблемы: электродвигатели, либо альтернативные варианты топлива для имеющихся двигателей внутреннего сгорания.
Вопреки распространенному мнению об экологичности электромобилей они не являются таковыми, поскольку производство литий- ионных аккумуляторов довольно токсично, не говоря об их утилизации. Также стоит упомянуть небольшой запас хода и большую массу электромобилей в сравнении с автомобилями с ДВС.
Существует альтернатива бензину в виде водородного топлива, на которое можно с небольшими переделками перевести большинство ДВС.
Однако, синтез чистого водорода в настоящее время крайне дорог, в результате чего такой вид топлива не может претендовать на широкое распространение.
Самым дешевым вариантом снижения вредных выбросов является модификация топлива, применяемого на автомобилях с привычными нам ДВС. Реальную замену традиционным дизельным топливам из нефтяного сырья могут дать алифатические спирты.
«Из большого числа алифатических спиртов в качестве моторных топлив нашли применение только метанол и этанол. Это обстоятельство обусловлено значительными объемами их производства - десятки миллионов тонн, высокими детонационными свойствами, возможностью экономии нефтяных ресурсов при условии производства этих спиртов из альтернативных источников сырья» [18].
«Привлекательность спиртовых топлив заключается в возможности их получения из различных источников углеводородного сырья, будь то природный газ, уголь, сланцы, а также органические ресурсы, такие как картофель, кукуруза, другие сельскохозяйственные культуры, растительные отходы, водоросли и прочие. Одним из преимуществ спиртовых топлив является также наличие атомов кислорода в их молекулах, что существенно улучшает экологические показатели выбросов отработавших газов внутреннего сгорания» [5].
«Среди спиртовых вариантов наиболее привлекательным для использования в двигателях внутреннего сгорания является этанол. Это обусловлено его благоприятными экологическими характеристиками и возможностью получения из разнообразного сырья. Для производства этанола (биоэтанола) используют сахарную свеклу, тростник, кукурузу, пшеницу, картофель, топинамбур и другие сельскохозяйственные культуры. На сегодняшний день основной объем биоэтанола производится в Северной и Южной Америке, при этом США и Бразилия являются лидерами, причем большая часть производства этанола приходится на США» [21]. Бразилия, в
свою очередь, предпочитает использовать сахарный тростник, а в США - кукурузу. Производство из тростника оказывается экономически более выгодным, чем из кукурузы....
Купить

В работе были выполнены такие расчеты как: тепловой,
кинематический и динамический. Они показали изменения рабочего процесса двигателя при работе на дизельном топливе с добавкой спирта и изменения нагрузок на детали двигателя. Также проведен информационный поиск по поставленной проблеме. Основной целью работы была оценка влияния добавления спирта в дизель на характеристики двигателя. Основные выводы:
Из анализа литературы следует, что применение нового вида топлива с добавкой этанола в дизельных двигателях позволяет решить проблемы, связанные с высокой токсичностью отработавших газов (наличие в молекуле этанола атома кислорода улучшило окисление отработавших газов, что привело к снижению концентрации токсичных веществ, в частности CO и CH). Кроме того, использование данного метода существенно экономит традиционное нефтяное топливо.
Эффективный расход топлива при работе двигателя на дизельном топливе и этиловом спирте при n=4800 мин-1 увеличился примерно на 8%.
Эффективный крутящий момент при n=4800 мин-1 снизился
незначительно, на 1,5%.
Эффективный коэффициент полезного действия при работе двигателя на дизельном топливе и этиловом спирте при n=4800 мин-1 не изменился.
Данные результаты могут быть полезными для производителей автомобилей, которые стремятся улучшить экологические характеристики своих автомобилей. Внедрение данной технологии может помочь снизить выбросы вредных веществ в атмосферу и уменьшить негативное воздействие автомобилей на окружающую среду.

Купить