85497
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
+Добавить материал
и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации для педагогов

Дистанционные курсы для педагогов - курсы профессиональной переподготовки от 6.900 руб.;
- курсы повышения квалификации от 1.500 руб.
Престижные документы для аттестации

ВЫБРАТЬ КУРС СО СКИДКОЙ 50%

ВНИМАНИЕ: Скидка действует ТОЛЬКО сейчас!

(Лицензия на осуществление образовательной деятельности № 5201 выдана ООО "Инфоурок")

ИнфоурокТехнологияДругие методич. материалыПерспективные топлива для автомобилей.

Перспективные топлива для автомобилей.

библиотека
материалов
Скачать материал целиком можно бесплатно по ссылке внизу страницы.

Меснянкин Виталий Александрович

Преподователь спец. Дисциплин. ГОУ СПО Кемеровский профессионально - технический техникум.

Кемеровская область город Кемерово.


Перспективные топлива для автомобилей.


Постепенное истощение запасов нефти и газа вызывает необходимость улучшения топливной экономичности автомобильных двигателей. Ухудшение экологической обстановки заставляет проводить поиск новых видов автомобильного топлива. Когда исчезнут нефть и газ, где человечество будет черпать энергию? Атомная энергия, развивающая высокими темпами, не универсальна. Она не может, например обеспечить энергией многие виды транспорта. Экономия топлива при эксплуатации автомобилей, снижение вредных выбросов в атмосферу - важнейшие задачи дальнейшего развития автомобильного транспорта. Одним из перспективных путей решения задач считается частичная или полная замена традиционного топлива топливом не нефтяного происхождения.

Наиболее интенсивно исследовательские и экпериментальные работы ведутся в направлении использования на автомобильном транспорте синтетических спиртов, метилтретичнобутилового эфира ( МТБЭ), газовых конденсатов, водорода, водородотопливных эмульсий, топливно-металлических суспензий, сжиженного биометана ( СБМ ). Сложились определённые требования к перспективным топливам: они должны обладать такими физико-химическими свойствами, которые не приводили бы к коренному изменению конструкции двигателя, топливной аппаратуры и условий хранения топлива на борту автомобиля.


Синтетические топлива.

Широкое развитие получают процессы синтеза жидкого искусственного топлива, которое по качеству приближается к топливам нефтяного происхождения из угля, природного газа, известняка, бытовых отбросов, отходного лесного хозяйства.

При получении синтетического жидкого топлива методом деструктивной гидрогенизации процесс проводят в две стадии: сначала уголь или смолу растирают с тяжелыми маслами до образования пасты, а затем гидрируют под давлением 25-70 МПа в присутствии железных катализаторов. Образовавшийся нефтеподобный продукт перегоняют в фракции с температурой кипения выше 325°С вновь подвергают гидрогенизации. В зависимости от условий провидения процесса конечными продуктами могут быть: бензин, бензин и дизельное топливо, бензин, дизельное топливо и мазут. Характерно, что в получаемых конечных продуктах нет серы.

Синтез жидкого топлива ведут на специальных катализаторах из смеси CO и H2, используемой в различных соотношениях, но не выше 1 : 2 . Практически выход топлива составляет 85 % от теоретического. Промышленный синтез метилового спирта ( метанола ) основан на том, что окись углерода в присутствии катализаторов ( оксиды цинка и хрома ) восстанавливается водородом до метилового спирта:

CO + 2H2 = CH3OH.

Для провидения процесса требуется высокая температура ( около 450°С ) и давление 20 МПа.

В качестве сырья для расширения производства метанола перспективны природный газ, нефтяные остатки и более всего уголь. Однако следует отметить, что для производства метанола необходимо большое количество угля – от 3 до 6 тонн на 1 тонну синтетического топлива, поэтому метанол пока ещё в 1,5 – 2 раза дороже бензина.

Как топливо для автомобильных двигателей, метанол обладает высокой детонационной стойкостью ( октановое число 100 единиц ), меньшей по сравнению с бензином теплотой сгорания, высокой скрытой теплотой испарения, низкой упругостью паров и температурой кипения, что приводит к ухудшению пусковых качеств двигателя, увеличению вместимости топливных баков, увеличению часового расхода топлива, применения специальных подогревателей впускной системы ( так как испаряемость резко ухудшается при температуре ниже + 10 °С ), или применять бензин для пуска холодного двигателя. Метанол обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к ухудшению его свойств как автомобильного топлива. Работа двигателя на метаноле позволяет ощутимо расширить пределы эффективного обеднения топливовоздушной смеси ( обеспечивается работа двигателя на бедных смесях, что существенно уменьшает содержание окислов азота ( в 1,5 – 2 раза) и углеводородов ( в 1,3- 1,7 раза ) в отработавших газах при том же уровне концентрации окиси углерода), что и при работе на бензине.

Метанол обладает повышенной коррозийностью к металлам; резина и некоторые пластмассы нестойки к метанолу; метанол является сильнодействующим пищевым ядом. Учитывая изложенное, метанол реально рассматривается не как 100% топливо для автомобильных двигателей, а как добавка к бензину или дизельному топливу, улучшая ряд их эксплуатационных свойств и увеличивая ресурсы топлив.

Аналогичными свойствами обладает этиловый спирт (этанол), хотя по ряду показателей он, как автомобильное топливо, превосходит метанол, не является пищевым ядом и может применяться в двигателях как в смеси с бензином, так и самостоятельно. В странах с развитым сельским хозяйством более перспективен этанол. В Бразилии, например, уже много лет используется смесь бензина с этанолом, а с 1995 года практически 80% автомобилей переведено на чистый этанол.


Газовые конденсаты.

Дополнительным источником сырья для получения автомобильного топлива могут служить жидкие углеводороды, конденсирующие при нормальных условиях из природных газов, находящихся в подземных пластах под давлением 4,9 ……9,8 МПа и температуре до 150°С. Запасы газового конденсата в России огромны. Физико – химические и эксплуатационные свойства газовых конденсатов близки к дизельному топливу. Целесообразно использовать газовый конденсат в качестве топлива для дизелей на местах их добычи без сложной переработки.

Газовые конденсаты токсичны и взрывоопасны. Они оказывают вредное воздействие на центральную нервную систему, раздражают кожные покровы, слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей. Взрывоопасные смеси образуются при содержании паров газового конденсата в воздухе по объёму 1,4% ( нижний придел ) и 8% ( верхний придел). Температура вспышки паров топлива минус 5°С , а самовоспламенения 250….370°С. Опасность представляет искрообразование в процессе работы с топливом. При работе дизеля на газовом конденсате его мощность падает, примерно на 7%, из-за его меньшей плотности.


Водород.

Особое место среди различных альтернативных видов топлива для автомобильного транспорта занимает водород. Отличие водорода как моторного топлива от бензина по своим физико-химическим свойствам видно. Наиболее характерные особенности водорода:

- водород самый лёгкий элемент, даже в жидком состоянии он примерно в 14 раз легче воды;

- в единице массы водорода содержится в 3 раза больше тепловой энергии, чем все известные ископаемые топлива. Однако, чтобы его разместить, необходимы довольно большие объёмы;

- водород обладает способностью моментально смешиваться с другими газами и , в частности, с воздухом атмосферы. Смесь водород- воздух воспламеняется при содержании водорода от 4…..74%;

- водород горит в газообразном состоянии при температуре свыше 500°С с образованием паров дистиллированной воды ( в жидком и твёрдом состоянии он не горит ). Для сжигания 1 кг. Водорода необходимо в 2 раза больше воздуха, чем для сжигания бензина;

- отработавшие газы при работе на водороде не содержат окиси углерода, углеводородов, окислов свинца, а окислы азота присутствуют в меньших количествах, чем при работе двигателя на бензине.

Объёмная энергоёмкость водорода низка из-за малой плотности. Скорость сгорания горючей смеси, содержащей водород, в 6 раз превышает скорость сгорания бензино-воздушной смеси, что приводит к большим тепловым и механическим нагрузкам на детали двигателя. Наиболее благоприятное соотношение водорода и воздуха 1 : 10. Водород отличается малым нижним пределом воспламеняемости смеси ( соотношение водорода и воздуха 1 : 25) и очень малой энергией воспламенения ( в 12….14 раз меньше, чем у бензина). Эти свойства водорода вызывают нарушение нормального протекания рабочего процесса в двигателях с искровым зажиганием

- вспрышка во впускном трубопроводе, преждевременное воспламенение горючей смеси в цилиндрах, жесткое сгорание, детонацию. Поэтому использование чистого водорода, в качестве моторного топлива на автомобильном двигателе требует значительного усложнения конструкции системы питания и двигателя в целом.

Использование водорода в качестве добавки к бензовоздушной смеси ( бинарная система питания) не требует таких изменений. Если водород добавлять на режиме холостого хода, малых нагрузках, то обеспечиваются оптимальные мощностные и динамические показатели автомобиля, это характерно для городского режима эксплуатации автомобиля. Такой метод подачи водорода обеспечивает экономию бензина до 40 % и значительно снижает токсичность отработавших газов. Следует иметь в виду, что по стоймости водородное топливо не выше других синтетических топлив.


Моторные топлива из местного сырья.

Одним из новых направлений являются исследования, связанные с производством сжиженного ( криогенного ) биометана из биогаза с замещением им традиционных моторных масел.

Сжиженный биометан ( СБМ ) во многом соответствует сжиженному природному газу ( СПГ ) и, прежде всего, по процентному содержанию метана, количество которого в нём колеблется от 95 до 98% от общего объёма. Он как и СПГ, является криогенной жидкостью с температурой кипения минус 162°С. СБМ как моторное топливо имеет высокую теплоту сгорания 50….55 МДж/ кг и октановое число 110, что превышает аналогичные характеристики бензина, которые, соответственно равны 43 МДж/кг и 95.

Однако принципиальным различием между СМБ и СПГ является сырьевые источники из которых они могут быть получены. Так СПГ получают путём сжижения природного газа, который добывается в земной коре и транспортируется по магистральным трубопроводам. В то время как сырьевым источником для производства СБМ является биогаз. Биогаз- это смесь метана и углекислого газа- продукт метаннового брожения органических веществ растительного и животного происхождения, осуществляемого специфическим природным биоценозом анаэробных бактерий различных физеологических групп. Биогаз может быть получен или естественным путём, например, аэрационный газ городской канализации, или за счёт сбраживания в специальных емкастях ( метантенках ) отходов жизнедеятельности домашних животных и птиц, отходов пищевой промышленности. Поэтому сжиженный биометан, в отличии от бензина, дизельного топлива, природного газа, водорода и пропан-бутановой смеси ( попутный нефтяной газ ) является одним из немногих видов моторных топлив, которое может быть произведено из местного сырья в каждом городе, селе или фермерском хозяйстве.

Биогаз городской канализации – это продукт брожения сточных вод городской канализации, представляющий собой разновидность биогаза, имеющего в своём составе 60…70% метана ( CH4 ), 30…35% диоксида углерода ( CO2 ) и 2…4% водорода ( H2 ). Как показывает практика, выход канализационных газов со станции переработки, питаемой канализационной сетью, обслуживающий населённый пункт с численностью жителей 100 тыс. человек, достигает в сутки более 2500м3, что эквивалентно 2000 литров бензина.

Очистка биогаза от двуокиси углерода ( CO2 ) может производиться различными способами: промывка газа через жидкие поглотители ( например, воду ), вымораживание, адсорбция при низких температурах, адсорбция с – использованием композитных абсорбентов.

Сжиженный биометан соответствует требованиям ГОСТ 27.577-87 на моторное топливо. Необходимо также отметить, что газобаллонное оборудование автомобиля, работающего на сжиженном биометане, полностью соответствует оборудованию автомобиля, работающего на сжиженном природном газе.


Краткое описание документа:
Данная статья рассказывает о новых видах топлива которые могут использоваться для автомобилей,в качестве топлива или присадок к топливу.Экономия топлива при эксплуатации автомобилей, снижение вредных выбросов в атмосферу - важнейшие задачи дальнейшего развития автомобильного транспорта. Одним из перспективных путей решения задач считается частичная или полная замена традиционного топлива топливом не нефтяного происхождения. Наиболее интенсивно исследовательские и экпериментальные работы ведутся в направлении использования на автомобильном транспорте синтетических спиртов, метилтретичнобутилового эфира  ( МТБЭ), газовых конденсатов, водорода, водородотопливных  эмульсий, топливно-металлических суспензий, сжиженного биометана ( СБМ ). Сложились определённые требования к перспективным топливам: они должны обладать такими физико-химическими свойствами, которые не приводили бы к коренному изменению конструкции двигателя, топливной аппаратуры и условий хранения топлива на борту автомобиля.
Общая информация

Номер материала: 103056051322

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Современные информационные технологии и их использование в работе преподавателей. Системы автоматизированного проектирования одежды и организация технологического процесса»
Курс профессиональной переподготовки «Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе»
Курс профессиональной переподготовки «Маркетинг: теория и методика обучения в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Технология: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Технология и организация кухонь народов мира: особенности и традиции»
Курс повышения квалификации «Психолого-педагогическое сопровождение при подготовке к конкурсам профмастерства WorldSkills Russia»
Курс повышения квалификации «Финансы: управление структурой капитала»
Курс повышения квалификации «Страхование и актуарные расчеты»
Курс профессиональной переподготовки «Черчение: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Учебная деятельность по предметной области «Черчение»: основы предмета и реализация обучения в условиях ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Гостиничный менеджмент: организация управления текущей деятельностью»
Курс повышения квалификации «Международные валютно-кредитные отношения»
Курс профессиональной переподготовки «Теория и методика музейного дела и Охраны исторических памятников»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинговой деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Стандартизация и метрология»
Оставьте свой комментарий
Для того чтобы задавать вопросы нужно авторизироватся.
Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.