Муниципальное образовательное
учреждение
«Семёновская
средняя общеобразовательная школа»
Амурская
область Свободненский
район с. Семёновка ул. Дзержинского, 46
Реферат
Топливо
автомобилей
Выполнил ученик 9 класса
Горюнов Алексей
Руководитель учитель физики
Суслина Анна Прокопьевна
с.
Семёновка
2018 г.
Содержание
Введение…………………………………………………………………3
Основная часть…………………………………………………………4
1. Традиционные виды
топлива………………………………………4
2. Альтернативные
виды топлива……………………………………8
3. Самые безопасные виды
топлива……………………………….12
Заключение……………………………………………………………14
Список используемой
литературы…………………………………15
Введение
То́пливо в широком смысле
слова — это вещество, способное выделять энергию в ходе определённых
процессов, которую можно использовать для технических целей.
Актуальность работы в том, что в современном
мире необходимо заботиться об окружающей среде, поэтому необходимо выбрать
такое топливо, которое будет наносить наименьший урон экологии.
Цель: изучение видов топлива для
выявления самого экологически чистого.
Задачи: 1. Рассмотреть традиционные виды
автомобильного топлива
2. Рассмотреть виды
альтернативного топлива
3. Выявить самые безопасные
и экологически чистые виды топлива.
Проблема: какие виды топлива менее
всего загрязняют окружающую среду.
Для решения проблемы обратились к
разным источникам информации.
Основная часть
1. Традиционные виды автомобильного топлива
Основные виды топлива для автомобилей
- продукты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют
собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их
эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, а в состав дизельных
топлив – углеводороды[1].
Бензины Бензины
применяются в двигателях с принудительным зажиганием[1]. Долгое время бензин
получали путём перегонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определённых
температурных пределах (до 100 °C — бензин I сорта, до 110
°C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта). Однако общим свойством
этих бензинов является низкое октановое число[2]. Бензин, подаваемый в систему
питания, смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного
сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением
паров бензина и воздуха. Автомобильные бензины должны обладать испаряемостью,
чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый
прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых
пробок в топливной системе. Давление насыщенных паров летом - до 670 ГПа и
зимой - от 670 до 930 ГПа. От теплоты сгорания зависит топливная экономичность:
чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси. Нормальное и
детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с
почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10...40
м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500...2000
м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным
протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и
возникновением ударной волны[1]. существует 4 вида бензина. Различают
«Нормал-80», «Регуляр-92», а также «Супер-98» и «Премиум-95» [3]. Причём
прирост потребления отмечается прежде всего за счёт высокооктановых (АИ-95)
бензинов, происходит постепенное замещение ими низкооктановых. Основным
потребителем АИ-80 является грузовой, малотоннажный и внутригородской
пассажирский транспорт[2].
Дизельные топлива
Ди́зельное то́пливо — жидкий продукт,
использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно
под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых
фракций прямой перегонки нефти. Дизельные двигатели в силу особенностей
рабочего процесса на 25-30% экономичнее бензиновых двигателей, что и
предопределило их широкое применение. Основные потребители дизельного топлива —
железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт, военная
техника, дизельные электрогенераторы, сельскохозяйственная техника, а также
легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных двигателей, остаточное
дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного
топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах и закалочных
жидкостях, при механической и термической обработке металлов[4]. Наиболее
важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива являются его
испаряемость, воспламеняемость и низкотемпературные свойства. Испаряемость
топлива определяется составом. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей,
так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями
самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для
автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50% топлива.
Воспламеняемость ДТ характеризует его способность к самовоспламенению в камере
сгорания. Склонность ДТ к самовоспламенению оценивают по цетановому числу (ЦЧ).
ЦЧ - это условный, показатель воспламеняемости дизельного топлива [1].
Ассортимент ДТ:
•ДЛ - дизельное летнее - для эксплуатации при температуре окружающего
воздуха не ниже 0 "С;
•ДЗ - дизельное зимнее - для эксплуатации при температуре окружающего
воздуха не ниже -30 "С;
•ДА - дизельное арктическое - для эксплуатации при температуре
окружающего воздуха не ниже -50 "С[3].
Газообразные топлива
По физическому состоянию горючие газы делятся на две
группы: сжатые и сжиженные. Если критическая температура углеводородов ниже
обычных температур при эксплуатации автомобилей, то их применяют в сжатом виде,
а если выше - то в сжиженном виде.
Сжиженные газы. Основные компоненты – пропан и бутан. Получают из
попутных нефтяных газов, из газообразных фракций при переработке нефтепродуктов
и каменных углей. Поэтому они получили название сжиженных нефтяных газов. Для
их обозначения часто используют аббревиатуру «СНГ».
Промышленность выпускает СНГ для автомобилей двух марок:
•СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя;
•СПБТЛ - смесь пропана и бутана техническая летняя.
В состав СНГ добавляют специальные вещества, имеющие
сильный запах, т.к. СНГ не имеет ни цвета не запаха, и обнаружить их утечку
сложно.
Сжатые газы. Основные компоненты - метан, окись
углерода и водород. Получают из горючих газов различного происхождения - природных,
попутных нефтяных, коксовых и других. По опасности воспламенения и
пожароопасносности они значительно безопаснее бензина.
С учетом достоинств и недостатков автомобилей, работающих на СПГ, определена
область их рационального использования - перевозки в крупных городах и
прилегающих к ним районах[5].
2. Альтернативные виды
топлива
Природный газ
Природный газ в большинстве стран
является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива.
Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде
компримированного, сжатого газа. В настоящее время наиболее перспективным
является применение сжиженного газа (пропан-бутан). В Европе это топливо
называется LPG (сжиженный бензиновый газ). В Европе сегодня насчитывается около
2,8 млн машин, работающих на LPG[1].
Газовый конденсат
Использование газовых конденсатов в
качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков:
вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое
искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на
20%), повышение удельного расхода топлива[1].
Диметилэфир
Диметилэфир является производной
метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в
жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных
двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические
характеристики двигателя. И на сегодняшний день в мире потребление диметилэфира
составляет около 150 тыс. т в год. В будущем диметилэфир можно рассматривать
только в качестве продукта, имеющего ограниченные возможности, так как
производство сжиженного природного газа характеризуется более значительной
экономией за счет масштабов производства, более низким уровнем капитальных
затрат и более высокой эффективностью процесса производства.
Синтетический бензин
Сырьем для его производства могут
быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается
синтезирование бензина из природного газа. Из 1
м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в
отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного
газа освоено в промышленном масштабе. Так, в Новой Зеландии на установке фирмы
“Мобил” из предварительно полученного метанола ежегодно синтезируется 570 тыс.
т моторных топлив. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного
газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных. В
то же время разработки по получению синтетического бензина из угля достаточно
активно ведутся в настоящее время в Англии[1].
Топливные элементы
Топливные элементы - это устройства,
генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, -
в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В
качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый
водород, либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежных
автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей
на топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативой
традиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть. В настоящее
время стоимость зарубежного экспериментального легкового автомобиля с
топливными элементами составляет порядка 1 млн долл. США. Кроме того, к
недостаткам применения топливных элементов следует отнести повышенную
взрывоопасность водорода и необходимость выполнения специальных условий его
хранения, а также высокую себестоимость получения водорода[1].
Биодизельное топливо
В последние годы в США, Канаде и
странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к
технологии его производства из рапса (возможно также производство из
отработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчас
составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей
до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в Италии -
60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо
биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и
грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую
очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах
(на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного
использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды),
помещения парников и т.п.) - cодержание серы в биодизельном топливе составляет
0,02%[7].
Водород как альтернативное топливо
Водород является эффективным
аккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных
условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда ресурсы
ископаемого топлива будут близки к полному истощению. По сравнению с бензином и
дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую
среду. Взрывоопасность водорода резко снижается с применением специальных
присадок[6].
Спирты
Среди альтернативных видов топлива в
первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые
можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные
достоинства – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса,
недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег между
заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином.
Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднён запуск
двигателя. Существуют два способа применения спирта в качестве горючего для
автомобильных моторов – при частичной и при полной замене бензина и дизельного
топлива. Высокие антидетонационные качества определяют преимущественное
использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным
(искровым) зажиганием[1].
Зеленые водоросли
Водорослевое
топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать
водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии. Япония
добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу,
а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так
давно в японском городе на улицах появился пассажирский автобус, который
передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним
из главных элементов стала эвглена зеленая. Сейчас «водорослевые» добавки
составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных
баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать
двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов. В
США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок
в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля всем желающим. Топливо получают
из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов.
Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов
углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям[7].
3. Самые
безопасные и экологически чистые виды топлива
Всем известно, что на сегодняшний
день основным видом топлива для автомобилей являются нефтепродукты. По
результатам международных исследований нефти из используемых ныне месторождений
хватит всего на 30 лет, из еще неразведанных – на 10 лет. Что же ждет
человечество потом? Мы выявили самые экологически чистые виды топлива для
автомобилей.
Двигатель, работающий на
сжатом воздухе. В Австралии уже выпускаются микро грузовые машины, работающие «на
воздухе» с грузоподъемностью в пол тонны. Движет грузовичком сила сжатого
воздуха под давлением в 300 атмосфер, которая подается в двигатель из баллона[8].
Двигатель, работающий на газе
от экскрементов (биогаз). Представляет собой смесь
метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических
веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам,
получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его
производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие
географических, климатических, экономических и других факторов. Биогаз как
альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Биогаз,
представляющий собой продукты брожения отходов биологической деятельности
человека и животных. После отмывки от углекислоты этот газ является достаточно
однородным топливом. Предлагаемая система в сравнении с газовым двигателем
позволяет снизить выбросы оксидов азота, а также улучшить топливную экономичность.
Присутствие небольшого количества водорода в биогазе положительно сказывается
на качестве протекания рабочего процесса и не вызывает характерных для
водородных двигателей преждевременного воспламенения рабочей смеси и так
называемой обратной вспышки[6].
Двигатель, работающий на
животном жире. Защитникам фауны сразу поясним, что убивать животных ради топлива не
нужно. Здесь речь пойдет о жире, который остается после приготовления разных
блюд. Во многих странах готовят не на растительном масле, а на животном жире.
Остатки такого жира перерабатывают на мыло или корм для скотины. В Японии уже
налажено целое производство такого топлива, что значительно уменьшает
вредоносное влияние токсичных выхлопов[8].
Двигатель, работающий на
солнечных батареях. Принцип работы таких батарей известен всем. Специальные панели с большой
площадью поглощают солнечный свет и аккумулируют энергию, которой достаточно,
чтобы приводить в движение автомобиль. Основной проблемой внедрения таких авто
является пасмурный климат отдельных стран и невысокая скорость передвижения. В
Австралии уже есть разработанный студентами Сансвифт, который разгоняется до 100
километров в час[8].
Электрическая энергия. Заслуживает внимания
применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей.
Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов,
появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и
соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно
отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные
расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких
аккумуляторных батарей[7].
Заключение
Развитие мирового научно-технического
прогресса, рост численности населения и улучшение его благосостояния привели к
резкому увеличению энергопотребления, обратной стороной которого является
истощение углеводородных сырьевых ресурсов. Экологические проблемы,
связанные с использованием традиционного топлива в двигателях транспортных
средств, актуальны не только для России. Во многих странах мира приняты жесткие
требования по экологизации автотранспорта. Их многолетний опыт показывает, что
добиться этого можно только в случае использования альтернативных (не нефтяных)
видов моторного топлива. Мы рассмотрели виды топлива для автомобилей и выявили самые
безопасные и экологически чистые. Надеемся, что эти виды топлива в будущем
будут использоваться гораздо чаще, чем традиционные, чтобы сохранить и защитить
окружающую среду.
Список литературы
5. http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/56-gaz_toplivo/index.shtml
6. http://recyclemag.ru/article/7-eco-vidov-topliva-dlja-avtomobilej
7. https://fishki.net/auto/1504982-10-idej-alternativnogo-topliva-dlja-avtomobilja.html
8. http://www.greenrussia.ru/news/ekologiya/4798-samye-ekologichnye-vidy-topliva-dlya-avtomobiley.html
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.