Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследований 7
1.1 Анализ известных технологий получения биотоплива 7
1.2 Использование роторных аппаратов для интенсификации технологических процессов 22
1.3 Опыт практического использования растительных масел и их производных в качестве топлива для дизелей ; 29
Выводы 39
2 Теоретическое обоснование комплексного технологического процесса получения смесевого топлива 45
2.1 Разработка технологического процесса получения смесевого топлива 45
2.2 Модель течения несжимаемой жидкости в каналах роторного аппарата 58
2.3 Алгоритм расчета мощности, потребляемой роторным аппаратом 66
2.4 Пути интенсификации химико-диффузионных процессов в роторных аппаратах 72
Выводы 78
3 Методики экспериментальных исследований 80
3.1 Программа экспериментальных исследований 80
3.2 Методика получения смесевого топлива 82
3.3 Методика определения метиловых эфиров жирных кислот 91
3.4 Методика определения содержания неомыляемых веществ 97
3.5 Методика определения собственной влаги 99
3.6 Методика определения кислотного числа 101
3.7 Методика определения йодного числа 102
3.8 Методика определения перекисного числа 106
3.9 Методика определения числа омыления 109
3.10 Методика проведения исследований работы дизеля ПО
4 Результаты экспериментальных исследований 126
4.1 Разработка технологий получения смесевого топлива 126
4.2 Определение теплоты сгорания биотоплива расчетными методами 141
4.3 Результаты сравнительных моторных испытаний работы полнометражного дизельного двигателя на товарном и смесевом
топливах 145
Выводы 170
5 Экономическая оценка результатов исследований 171
5.1 Экономическая эффективность применения смесевого топлива . 171
Выводы по главе 179
Общие выводы 180
Список использованных источников
- Использование роторных аппаратов для интенсификации технологических процессов
- Модель течения несжимаемой жидкости в каналах роторного аппарата
- Методика определения метиловых эфиров жирных кислот
- Определение теплоты сгорания биотоплива расчетными методами
Введение к работе
Следовательно, одной из наиболее насущных для АПК задач является создание эффективных комплексных технологий получения смесевых топлив высокого качества для двигателей внутреннего сгорания, отвечающих современным эксплуатационным и экологическим требованиям.
Поэтому цель настоящей работы - повышение качества нефтяных дизельных топлив путем добавления в них биодобавок, получаемых по реакции метанолиза рапсового масла с одновременной обработкой исходных веществ силовыми энергетическими полями различной физической природы.
Актуальность и перспективность выбранного направления исследований несомненны. Оно включено в перечень критических технологий Российской Федерации среди приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в России, утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. № Пр-576. Соответствует принятой Европейским Парламентом и Союзом Директиве 2003/3 О/ЕС «О содействии использованию биогорючего и других видов горючего на транспорте». Отвечает требованиям концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК РФ на период до 2025 года, (утвержденной приказом Минсельхоза России от 25 июня 2007 г. № 342), в соответствии с которой одним из приоритетных направлений развития аграрной науки и научного обеспечения АПК является разработка оборудования с использованием биотоплива.
Исследования проводились в соответствии с программой 09.03.07.02 поиска путей интенсификации технологических процессов его получения. В настоящее время имеется сравнительно небольшое количество работ, в основном, зарубежных авторов, посвященных разработке технологий получения и исследованию использования биотоплива в тепловых двигателях, противоречивость которых к тому же не позволяет однозначно использовать их результаты. Существующие аппараты с мешалками уже не в состоянии справиться с задачей интенсификации технологического процесса, а другие перспективные направления до сих пор не разработаны.
Следовательно, одной из наиболее насущных для АПК задач является создание эффективных комплексных технологий получения смесевых топлив высокого качества для двигателей внутреннего сгорания, отвечающих современным эксплуатационным и экологическим требованиям.
Поэтому цель настоящей работы - повышение качества нефтяных дизельных топлив путем добавления в них биодобавок, получаемых по реакции метанолиза рапсового масла с одновременной обработкой исходных веществ силовыми энергетическими полями различной физической природы.
Актуальность и перспективность выбранного направления исследований несомненны. Оно включено в перечень критических технологий Российской Федерации среди приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в России, утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. № Пр-576. Соответствует принятой Европейским Парламентом и Союзом Директиве 2003/3 О/ЕС «О содействии использованию биогорючего и других видов горючего на транспорте». Отвечает требованиям концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК РФ на период до 2025 года, (утвержденной приказом Минсельхоза России от 25 июня 2007 г. № 342), в соответствии с которой одним из приоритетных направлений развития аграрной науки и научного обеспечения АПК является разработка оборудования с использованием биотоплива.
Исследования проводились в соответствии с программой 09.03.07.02 «Разработать технологию хранения биодизельного топлива» Россельхозака-демии в ГНУ ВИИТиН в 2008 г. и областной целевой программой «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия Тамбовской области на 2008 - 2012 годы», утвержденной Законом Тамбовской области № 317-3 от 5 декабря 2007 г.
Внедрение комплексных технологий получения смесевого топлива позволит регионам самостоятельно (на местном уровне) решать свои энергетические проблемы, а в целом по России - трансформировать растениеводство из основного потребителя нефтяного дизельного топлива в главного производителя экологически чистых компонентов моторного топлива, существенно экономить углеводороды нефти, являющиеся ценным сырьем для химической промышленности (при производстве резины, полимеров, пластика, синтетических волокон, красителей и ряда других органических продуктов).
На защиту выносится:
- комплексная технология получения смесевого (нефтяное дизельное топливо и биотопливо) топлива;
- способ обработки растительных масел;
- модель течения несжимаемой жидкости в каналах роторного аппарата;
- алгоритм расчета мощности, потребляемой роторным аппаратом;
- результаты сравнительных моторных испытаний тракторных двигателей в стендовых и производственных условиях при использовании нефтяного дизельного и смесевого топлива.
Использование роторных аппаратов для интенсификации технологических процессов
С помощью построенной физико-химической модели [41] установлено, что основным фактором, влияющим на технологический процесс, является химическое превращение исходных веществ в конечные продукты, которое непосредственно определяется скоростью химической реакции.
Для практической реализации метанолиза нужно сначала подвести вещества в зону реакции (физический и механический процессы), создать и поддерживать оптимальные температурный (теплообмен) и концентрационный (массообмен) режимы.
При этом важно знание гидродинамики взаимодействующих потоков, поскольку она определяет интенсивность процессов переноса массы и теплоты, а также затраты механической энергии.
Для получения гомогенной структуры жидкой реакционной среды требуется интенсивное перемешивание, в результате которого не только резко снижаются концентрационный и температурный градиенты в перемешиваемой системе, но и достигается тесное соприкосновение частиц наряду с непрерывным обновлением поверхности взаимодействия веществ. Вследствие этого существенно ускоряются процессы массообмена, теплообмена и протекание химических реакций.
Возможно существенное увеличение скорости целевой химической реакции и замедление побочных за счет формирования состава смеси в локальной реакционной зоне.
Ускорение основного химического превращения, в свою очередь, позволяет преодолеть термодинамические ограничения на процесс со стороны химической составляющей (то есть достичь степеней превращения, превышающих химически равновесные при данных термодинамических условиях: «температуры» и «давления»), а также сократить время пребывания реагентов в активной зоне аппарата. При этом степень протекания побочных реакций снижается. Увеличение селективности связано также и с тем, что повышение скорости химического превращения можно достичь при более мягких условиях, например, при более низких температурах.
Оба указанных преимущества (скорость и селективность) играют определяющую роль при создании малоотходных технологий, поскольку позволяют существенно сократить внешние рециклы, а, следовательно, и потери ценных продуктов. Механизм переноса вещества через границу раздела фаз обусловлен обновлением поверхности контакта фаз. Коэффициент массоотдачи Р для масла [8,41] V 7UT где D - коэффициент молекулярной диффузии, м2/с; т - время обновления межфазной поверхности (контакта фаз), с.
Анализ приведенной формулы показывает, что с увеличением времени обновления поверхности контакта фаз происходит снижение интенсивности массоотдачи.
Уменьшение скорости массопереноса алкоголята калия через свободную поверхность окружающего его рапсового масла объясняется затуханием вихрей у поверхности масла вследствие их торможения, обусловленного действием сил поверхностного натяжения [9].
На основании вышесказанного следует, что для интенсификации процесса массопередачи алкоголята калия через пограничный слой масла достаточно ускорить перемешивание в этой локальной зоне. Интенсифицировать процесс целесообразно путем генерирования дополнительных турбулентных вихрей, уменьшающих толщину пограничного слоя, обуславливающего основное сопротивление переносу массы алкоголята калия.
Передача массы осуществляется внутри турбулентного потока масла через контакт наружных слоев вихрей. У поверхности масла турбулентные вихри гасятся за счет действия сил поверхностного натяжения, что определяет существование пограничного слоя с толщиной, соответствующей размеру вихрей. Существующие в потоке масла турбулентные вихри обуславливают пульсации скорости. При этом происходит диссипация энергии в масле со скоростью, обусловленной вязкостью масла. Влияние вихрей на процесс массопередачи дол: жен сказываться сильнее всего в области, где сопротивление массопереносу максимально, т.е. вблизи межфазной поверхности.
Создать благоприятные условия для интенсификации массопередачи в биореакторах с мешалками практически нельзя. Следовательно, нужно переходить от традиционных аппаратов с мешалками к использованию принципиально новых аппаратов, в которых увеличение межфазной поверхности осуществляется за счет других эффектов.
Для повышения эффективности процессов экстракции, массообмена, выщелачивания, создания различных дисперсий и эмульсий, перемешивания разнородных жидкостей наиболее подходящими являются роторные аппараты, позволяющие достичь больших значений плотности гидродинамической и гидроакустической энергии.
Интенсификация химико-технологических процессов в этих аппаратах происходит за счет многофакторного воздействия на обрабатываемую жидкую среду, заключающегося в пульсациях давления и скорости потока жидкости, развитой турбулентности, интенсивной кавитации, пульсациях давления в локальных объемах жидкости при пульсациях и схлопывании кавитационных пузырьков, жестком кумулятивном воздействии, высоких сдвиговых и срезывающих усилиях, активации жидкости.
Модель течения несжимаемой жидкости в каналах роторного аппарата
Решение задачи создания технологического оборудования для проведения процессов получения смесевого топлива с улучшенными эксплуатационными свойствами непосредственно связано с разработкой и использованием модифицированных роторных аппаратов. Этот вывод обусловлен проведением предварительных экспериментов, анализ которых показал, что получить требуемые свойства топлива на традиционных роторных аппаратах с одним модулятором практически невозможно, поскольку в них нельзя достигнуть необходимого для эффективной обработки многофакторного энергетического воздействия в импульсной форме для интенсификации процесса получения биотоплива и улучшения качества смесевого топлива.
Поэтому были разработаны модифицированные роторные аппараты, конструктивные особенности которых определены специальным назначением: для получения биотоплива наиболее эффективным оказался роторный аппарат с вихревой камерой, а для смешения нефтяного топлива с биотопливом с целью повышения эксплуатационных и экологических свойств топлива использован роторный аппарат с различными вставками в полости статора. Модифицированный роторный аппарат состоит (рисунок 2.5) из входного патрубка 1; полости ротора 2; рабочей камеры 3; выходного патрубка 4; каналов наружного ротора 5; каналов внутреннего ротора б и каналов статора 7.
Принцип работы модифицированного роторного аппарата аналогичен описанной в подразделе 1.2 работе традиционного роторного аппарата. Основное отличие заключается в том, что при выходе из каналов статора поток жидкости направляется в каналы наружного ротора.
Установим основные закономерности течения жидкости в каналах модифицированного роторного аппарата. Рассмотрим одномерную задачу для нестационарного течения несжимаемой жидкости во вращающемся канале прямоугольного сечения для случая, когда высота канала Н (рисунок 2.5) существенно больше его ширины а (рисунок 2.6), то есть Н » а. Сначала проанализируем движение жидкости в системе «внутренний ротор-статор» (рисунки 2.5 и 2.6).
Свяжем систему координат с вращающимся каналом. Тогда проекция массовой силы Fn отнесенной к единице объема, войдет в явном виде в уравнение (2.1), то есть в этом случае [50] Fr=pco2r , (2.6) где ю - угловая частота вращения ротора, с-1. Учитывая осевую симметрию задачи, то есть э/э р = о к д2/др 2 = о и (2.6), получаем уравнение для течения жидкости (индекс г у скорости о опускаем) dv до — + v— dt дг 1 dp р дг со г - - Ґд2у 1 до дг2 г дг (2.7) Подставив (2.5) в уравнение (2.7), получим dv v2 , (lx 52гЛ 2 1 dp " ,Л „. Определим градиент давления, учитывая, что отношение Иг достаточно мало (оно отличается на порядок [50]) р or или р дг р/ Уравнение нестационарного течения жидкости в канале ротора получает окончательный вид \ / „ й2.Л ЛЕ «г+— (2.9) 5и У2 [2и d2v + v — — dt г угг дг Как отмечено в работе [114], нужно учесть влияние давления, генерируемого модулятором, на параметры гидромеханического процесса. При этом источник давления принимается монополем. Используя работу [114] и учитывая присоединенные длины канала ротора, приведем уравнение (2.9) к безразмерному виду с помощью подстановок, обозначив безразмерные величины теми же буквами, что и размерные, но с черточками
После преобразования (2.10) с учетом вышеперечисленных критериев и симплексов, получим уравнение нестационарного течения жидкости в безразмерном виде (для простоты черточки над безразмерными величинами в дальнейшем опускаем) dv v2 x2(2v dV_ Sh -x — + dt r Re r2 dr2 xK2Kr + Eu (2.11) v wr ;
Полученное уравнение является нелинейным, параболического типа.
Частное решение уравнения (2.11) получим с учетом рекомендаций, приведенных в [50], но с граничными условиями, соответствующими для нашего модифицированного аппарата.
Методика определения метиловых эфиров жирных кислот
Сущность разработанной методике заключалась в газохроматографиче-ском анализе биотоплива методом внутреннего стандарта. Отбор проб Отбор и подготовку проб производили по ГОСТ Р 52062-03. Технические данные аппаратно-программного комплекса «Кристалл 2000М». Температура колонки: 170-280 С со скоростью подъёма 15 С/мин. Температура детектора: 290 С. Температура испарителя: 280 С. Количество изотерм - 1. Скорость охлаждения: от 280 до 50 С за 16 мин. Температурная стабильность: 0,1 С. Газ-носитель: - расход от 10 до 100 мл/мин. Детектор ПИД: - предел детектирования: 3x10"12 гС/с по гептану; - линейный диапазон: 0,5x107. Габаритные размеры хроматографа: 577 х 440 х 403 мм. Масса хроматографа — 31 кг. Колонка капиллярная 30м х0,32мм х0,50 мкм. Наполнитель для колонок: полиэтиленгликоль. Микрошприц МШ-1 вместимостью 1 мкл. Весы лабораторные по ГОСТ 24104-01 2-го класса точности; Пипетка 4-1-1, 4-1-2 или 5-1-1, 5-1-2 по ГОСТ 25336-82. Пробирка П-4-10-14/23 ХС по ГОСТ 25336-82. Цилиндр 1-250 или 3-250 по ГОСТ 1770-74. Воронка лабораторная В-25-38 ХС или В-36-50 ХС по ГОСТ 25336-82. Колба мерная 2-25-2 по ГОСТ 1770-74. Колба круглодонная К-1-1000-29/32 ТС по ГОСТ 25336-82. Стаканчик для взвешивания СВ-19/9 по ГОСТ 25336-82. Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026-76. Водород электролизный от генератора водорода типа СГС-2. Воздух по ГОСТ 17433-80, класс 0. Газы-носители: азот газообразный особой чистоты по ГОСТ 9293-74. Гексан, ч.д.а., для хроматографии. Оксид кальция, х.ч. Цетан (гексадекан), ч.д.а., для хроматографии. Для обработки результатов хроматографического анализа использовалось программное обеспечение «Хроматэк-Аналитик». Подготовка к испытанию Приготовление внутреннего стандарта. Точно взвешивали 2000 мг гексадекана и переносили в мерную колбу объёмом 25 см3 и добавляли 10-12 см3 гексана. Пробу тщательно перемешивали и доводили гексаном до метки; раствор внутреннего стандарта, концентрация которого составляла 80 мг/см3, готов к употреблению. Хранили в холодильнике не более 3-х суток.
Подготовка пробы биотоплива
Пробу анализируемого биотоплива тщательно перемешивали. В стаканчик для взвешивания брали пипеткой 0,1 см3 биотоплива. Взвешивали на аналитических весах с точностью до 4-го знака и добавляли 1,9 см3 гексана. Раствор взвешивали, к нему добавляли 0,1 см3 раствора гексадекана в гексане в-качестве внутреннего стандарта. Образовавшийся раствор снова взвешивали и тщательно перемешивали, давали отстояться в течение 5 мин.. Раствор готов для анализа. Готовый раствор хранили не более 2 суток в холодильнике.
Подготовка хроматографа к испытанию Подключение хроматографа, подготовка и установка колонок, вывод прибора на режим выполняли согласно инструкции по наладке хроматографа. . Определение градуировочного коэффициента определяемых эфиров по внутреннему стандарту.
Градуировочный коэффициент находили по общепринятой методике путём анализа бинарных смесей одного; из определявшихся компонентов (метилстеарат) и внутреннего стандарта (цетан). Для установления градуировочных коэффициентов снимали на: том же хроматографе, на котором будет анализироваться биотопливо в условиях анализа биотоплива пять. хроматограмм: смеси метилстеарата и цетана и из каждой хроматограммы рассчитывали значение градуировочного коэффициента КЭф для метилстеарата по отношению к внутреннему стандарту по формуле: -1 -эф V CT ГПстеар / V creap Піст,) где Шстсар - масса метилстеарата, которую брали для приготовления смеси, г; піст - масса внутреннего стандарта (цетана), которую брали для приготовления смеси, г; SCT - площадь пика внутреннего стандарта (цетана), мм2 (или мВ с); Sereap - площадь пика метилстеарата, мм2 (или мВ с): Вычисляли среднеизмеренную величину КЭф.
Для каждого компонента биотоплива (метилового эфира высшей алифатической кислоты) по отношению к внутреннему стандарту градуировочный коэффициент считали равным коэффициенту метилстеарата. Проведение испытания 1) Устанавливали- на хроматографе следующие условия работы: - температура термостата колонок 170 С; - температура испарителя 280 С; - температура детекторов 290 С; - скорость потока газа-носителя (азот, гелий) - 30-40 см3/мин; - величина пробы - около 1 мкл гексанового раствора биотоплива. 2) В аппаратно-программный комплекс «Кристалл 2001М» вводили анализируемую проба топлива. Анализ проводили в автоматическом режиме и выдавали полный отчет по анализируемому веществу с записью на жесткий диск компьютера. 3) Отразив расчет по отдельным компонентам, программное обеспечение производило расчет площади, высоты пиков и концентрации по группам веществ, включавших: - внутренний стандарт; - все метиловые эфиры; - растворитель. Обработка результатов
1) Расчет содержания метиловых эфиров жирных кислот в топливе про водили методом внутреннего стандарта.
Массовую долю метиловых эфиров жирных кислот в пробе биотоплива АІ (в %) определяли по формуле: A, = ZSi Кэф тст 100/(Scrmnp)5 где ES, - сумма площадей измеряемых пиков метиловых эфиров жирных кислот, мм2 или мВ с; SCT - площадь пика внутреннего стандарта, мм2 или мВ с; КЭф - градуировочный коэффициент метилового эфира стеариновой кислоты по внутреннему стандарту; тст - масса навески внутреннего стандарта, добавленного к пробе, г; їїіпр— масса навеска анализируемой пробы без добавки стандарта, г.
2) Вычисления проводили до второго десятичного знака с последующим округлением результата до первого десятичного знака. За результат анализа принимали среднее арифметическое результатов пяти последовательных определений.
Определение теплоты сгорания биотоплива расчетными методами
При испытании топлив, предназначенных для дизельных двигателей, обязательно учитывают такой показатель, как минимальная низшая удельная теплота сгорания. Для определения низшей и высшей теплоты сгорания биотоплива необходимо знать число атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле каждой кислоты, входящей в состав триглицеридов масел.
Имея эти данные, можно рассчитать молекулярную массу кислот, их моно-, ди- и триглицеридов, а также метиловых эфиров кислот.
Элементный состав масел рассчитывается на основе данных о жирнокислотном составе масел, определенном хроматографическим методом.
Судя по данным анализа, в биотопливе, полученном из подсолнечного масла, содержится 0,460 % моноглицеридов, 0,170 % диглицеридов, 0,0035 % триглицеридов высших жирных алифатических кислот; 0,006 % глицерина, 0,0005 % воды и 10,82-10"6 % механических примесей.
Все перечисленные вещества можно отнести к примесям, присутствующим в биотопливе. Содержанием механических примесей можно пренебречь, сумма же оставшихся примесей составит 0,64 %. Оставшиеся 99,36 % приходятся на метиловые эфиры высших алифатических кислот. Данные хроматографического анализа жирнокислотного состава биотоплива, полученного из подсолнечного масла, отличаются от аналогичных данных для биотоплива на основе рапсового масла. Рассчитаем содержание эфиров в этом топливе.
Зная процентное содержание метиловых эфиров высших алифатических кислот в биотопливе и число атомов углерода (х), водорода (у) и кислорода (z) в каждом эфире CxHyOz, определяем среднее число атомов каждого элемента в усреднённом метиловом эфире усреднённой высшей алифатической кислоты, составляющих основную массу биотоплива:
Используя вычисленные значения, находим среднюю формулу метилового эфира высшей алифатической кислоты Сі8,5зНз5,8бОі,99 и среднюю формулу для кислоты Сі7,5зНзз,8бОі,99. Принимая во внимание формулу моноглицерида высшей алифатической кислоты: СН2ОН - СН(- О - СО - С,б,5зН32,8б)- СН2ОН и его содержание в биотопливе (0,460 %), определим среднее число атомов каждого элемента в моноглицериде: Хср.мо„о = (16,53 + 4)-0,0046 = 0,094 Уср.мо„о = (32,86 + 7)-0,0046 - 0,18 гср.мо„о = 4-0,0046 = 0,018
С учетом формулы диглицерида высшей алифатической кислоты: СН2ОН - СН(- О - СО - С1б.53Нз2,8б) - СН2(- О - СО - С,6,5зН32,8б) и его содержания в биотопливе (0,170 %), получим среднее число атомов каждого элемента в диглицериде: Хср.дИ = (16,53 + 16,53 + 5)-0,00170 = 0,065 Уср.д„ = (32,86 + 32,86 + 6)-0,00170 = 0,12 zCp.OT = 5-0,00170 = 0,008 Используя формулу триглицерида высшей алифатической кислоты: СН2(-0-СО-Сіб;5зНз2,8б)-СН(-0-СО-С16,5зН32 8б)-СН2(-0-СО-С,б,5зНз2)8б) и его содержание в биотопливе (0,0035 %), получим среднее число атомов каждого элемента в триглицериде: Хср.три = (16,53 + 16,53 + 16,53 + 6)-0,000035 = 0,002 Усрлри = (32,86 + 32,86 + 32,86 + 5)-0,000035 = 0,0036 Zcp.Tp„ = 6-0,000035 = 0,0002 Принимая во внимание формулу глицерина: СН2ОН-СНОН-СН2ОН и его содержание в биотопливе (0,006 %), получим среднее число атомов каждого элемента в глицерине: Хср.г = 3-0,00006 = 0,00018 Усрг = 8-0,00006 = 0,00048 Zcp.r = 3-0,00006 = 0,00018 Тогда среднее число атомов каждого элемента в биотопливе составит: Лср.био Хер " Xcp.MOHO + Хсрди + Хср.хри + Хсрг = 18,53 + 0,094 + 0,065 + 0,002 + 0,00018 = 18,69; Уср.био Уф Уф.МОНО + Уср.ди + УсР.три + уср.г = 35,86 + 0,18 + 0,12 + 0,0036 + 0,00048 = 36,16; гер.био = Zcp + Zcp.MOHo + гср.ди + гср.три + Zcp.r = 1,99 + 0,018 + 0,008 + 0,0002 + 0,00018 = 2,02.
Таким образом, средняя формула биотоплива: Сі8,б9Н3б,ібО2,02 Найдем суммарные молекулярные массы каждого из элементов в биотопливе: 2М(С) = М(С)-Хср = 12,011 18,69 = 224,49 г/моль 2М(Н) = М(Н)-Уср = 1,0079-36,16 = 36,45 г/моль EM(0) = M(0)-zcp = 15,994-2,02 = 32,31 г/моль Тогда средняя молекулярная масса биотоплива: МБИО = 224,49 + 36,45 + 32,31 = 293,25 г/моль Получим относительные доли углерода, водорода и кислорода: С = ЕМ(С) / МБИО = 224,49 / 293,25 = 0,7655 Н = ЕМ(Н) / МБио = 36,45 / 293,25 = 0,1243 О = ЕМ(0) / МБИО = 32,31 / 293,25 = 0,1102 Теплоту сгорания биотоплива определяем по формуле Менделеева: - низшая, МДж/кг: QH = 34,013 С + 125,6 Н - 10,9 (О - S) - 2,512 (9Н + W) = 34,013-0,7655 + 125,6-0,1243 - 10,9-0,1102-2,512(9-0,1243 + 0,0005) = 37,637 МДж/кг; - высшая, МДж/кг: QB = 34,013 С + 125,6 Н - 10,9 (О - S) = 34,013-0,7655 + 125,6-0,1243 -10,9-0,1102 = 40,448 МДж/кг.
В указанных формулах С, Н, О, S и W - массовые доли в топливе соответственно углерода, водорода, кислорода, серы и воды. Теплоты сгорания топлива, полученного из рапсового масла, составляют 37,4383 и 40,1638 МДж/кг, соответственно. Т.е. различие величин высшей и низшей теплоты сгорания биотоплив, полученных из различного сырья, составляет менее 1 %.
Следовательно, различия в жирнокислотном составе масел и полученных из них эфиров, не оказывают заметного влияния на величину теплоты сгорания биотоплива.
