Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние и перспективы производства дизельных и биодизельных топлив. литературный обзор 7
1.1. Производство дизельного топлива на базе нефтяного сырья 7
1.2. Современные экологические требования к дизельному топливу 16
1.3. Воздействие продуктов сгорания на природу и человека 19
1.4. Состояние и перспективы применения альтернативных компонентов в дизельных топливах 20
1.5. Выводы 32
Глава 2. Объекты и методы исследования 33
2.1. Объекты исследования 33
2.1.1. Дизельное топливо З 3
2.1.2. Хлопковое масло 34
2.1.3. Технический метиловый спирт 41
2.1.4. Технический этиловый спирт 42
2.1.5. н-Бутиловый спирт 44
2.2. Методы исследования 44
2.2.1. Определение числа нейтрализации жирных кислот 44
2.2.2. Определение числа омыления 46
2.2.3. Определение йодного числа по методу Гюбля 49
2.2.4. Определение содержания нерастворимых в воде (число Генера) и растворимых в ней жирных кислот 51
2.2.5. Определение содержания глицеридов 53
2.2.6. Определение показателя преломления 53
2.2.7. Определение молекулярной массы криоскопическим методом 54
2.2.8. Определение состава отработавших газов двигателя газоанализатором КМ9106 «QUTNTOX» 54
Глава 3. Исследование дизельного топлива с добавками хлопкового масла и эфиров, полученных его переэтерификацией 57
3.1. Хлопковое масло как компонент дизельного топлива 5 7
3.2. Эфиры хлопкового масла как компоненты дизельных топлив
3.2.1. Получение и исследование метиловых эфиров хлопкового масла 61
3.2.2. Получение и исследование этиловых эфиров хлопкового масла 65
3.2.3. Получение и исследование бутиловых эфиров хлопкового масла 69
3.3. Выводы 74
Глава 4. Эксплуатационные и экологические аспекты применения хлопкового масла и его этиловых эфиров в дизельных топливах 77
4.1. Исследование эксплуатационных показателей работы двигателя 78
4.2. Исследование экологических показателей работы двигателя 84
4.3. Выводы 87
Глава 5. Исследование влияния температуры подачи в двигатель на экологические характеристики отработавших газов при сгорании смесевого топлива
5.1. Исследование экологических показателей отработанных газов двигателя 89
5.2. Выводы Выводы 95
Список использованной литературы 98
- Воздействие продуктов сгорания на природу и человека
- Технический метиловый спирт
- Эфиры хлопкового масла как компоненты дизельных топлив
- Исследование экологических показателей работы двигателя
Введение к работе
Актуальность проблемы. Значительное увеличение мировых цен на минеральное топливо, сокращение его запасов, проблемы с доставкой конечному потребителю обуславливают необходимость поиска альтернативных источников топлива. Вместе с этим, в свете современных требований к качеству моторных топлив актуальным становится разработка и внедрение новых технологий, обеспечивающих производство топлив, соответствующих современным международным требованиям. Одним из основных направлений решения данной задачи является развитие возобновляемых источников энергии, основанных на получении топлива путем переработки биологических материалов растительного происхождения и растительных масел.
Среди альтернативных топлив одним из наиболее распространенных и перспективных считается биодизельное топливо (или биодизель) - компонент дизельного топлива на основе растительных масел и моноалкиловых эфиров высших карбоновых кислот растительного или животного происхождения. Важной причиной, которая вызывает повышенный интерес к биодизельному топливу и к дизельному топливу с добавкой биокомпонентов, является экология. Биокомпоненты способствует созданию в биосфере замкнутого круговорота диоксида углерода. Они при попадании в воду, не причиняют вреда растениям и животным. Кроме того, биокомпоненты подвергаются полному биологическому распаду в почве или в воде.
Для производства биодизеля и биокомпонентов для вовлечения в дизельное топливо чаще всего используют рапсовое масло, как более доступное, но можно использовать пальмовое, подсолнечное, кукурузное, соевое и другие растительные масла. В настоящей работе были проведены комплексные исследования с хлопковым маслом - продуктом производства хлопка - одной из основных сельскохозяйственных культур, имеющей большие объемы производства и важное экспортное значение для Республики Узбекистан. Кроме того, в работе были исследованы топливные композиции с добавлением смесей сложных эфиров жирных кислот хлопкового масла,
полученных путем переэтерификации масла с низшими алифатическими спиртами.
Цель работы. Разработка топливных композиций дизельных топлив с вовлечением биокомпонентов растительного происхождения на базе сырьевых источников Республики Узбекистан.
Основные задачи. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие научные задачи:
проведен комплекс исследований и в соответствии с действующим национальным стандартом Oz Dst 989:2010 разработаны композиции дизельного топлива с вовлечением хлопкового масла, производимого в крупных промышленных масштабах в Узбекистане;
проведены исследования по получению смесей сложных эфиров хлопкового масла путем переэтерификации хлопкового масла с низшими алифатическими спиртами: метанолом, этанолом и н-бутанолом;
разработаны композиции дизельного топлива с вовлечением смесей метилового, этилового и бутилового эфиров хлопкового масла в соответствии с действующим национальным стандартом Oz Dst 989:2010;
исследованы композиции дизельного топлива с биокомпонентами на базе сырьевых источников Республики Узбекистан - на эксплуатационные характеристики и состав отработавших газов двигателя.
Научная новизна.
Впервые проведены комплексные исследования по вовлечению в дизельное топливо хлопкового масла и смесей сложных эфиров жирных кислот, полученных путем переэтерификации масла с низшими алифатическими спиртами.
Впервые показано, что при росте молекулярной массы низших алифатических спиртов ход реакции переэтерификации хлопкового масла
со спиртом существенно смещается в сторону образования мыл, что требует замены щелочного катализатора на кислотный. 3. Впервые показано, что хлопковое масло и его эфиры, так же как и топлива на базе рапсового масла, значительно улучшают экологические характеристики отработавших газов двигателя, причем изменение температуры подачи смесевого дизельного топлива с добавками биокомпонента в двигатель позволяет улучшить его экологические показатели.
Практическая значимость и реализация результатов.
Проведенные исследования показали, что максимальная концентрация добавок биокомпонентов в смесевом дизельном топливе, соответствующем требованиям национального стандарта Oz Dst 989:2010, составляет - 3% масс, хлопкового масла и 5% масс, смесей метиловых, этиловых или бутиловых эфиров хлопкового масла.
При этом критическими параметрами, накладывающими ограничения на процентное содержание биокомпонента в смесевом топливе, являются:
при добавке хлопкового масла - температура застывания, предельная температура фильтруемости и кинематическая вязкость;
при добавке метиловых, этиловых или бутиловых эфиров хлопкового масла - утяжеление фракционного состава.
На основе проведенных исследований на Бухарском НПЗ выпущены опытные партии дизельных топлив с добавками биокомпонентов: хлопкового масла и смеси этиловых эфиров хлопкового масла. По результатам испытаний топливо соответствовало всем требованиям национального стандарта Oz Dst 989:2010 на дизельное топливо и было использовано в автомобилях транспортного парка предприятия. Отклонений от нормальной работы во время эксплуатации автомобилей при использовании смесевого дизельного топлива с биокомпонентами замечено не было. Дальнейшая эксплуатация этих автомобилей с применением традиционного углеводородного топлива не выявила негативных последствий.
Апробация работы. Отдельные разделы работы доложены на: 4-й Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (Москва, 2008); 5-й Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (Москва, 2009); Международной научной студенческой конференции «Нефть и Газ - 2010» (Москва, 2010); Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка-2011», посвященной 55-летию ГУЛ «Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан» (Уфа, 2011); 6-й Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (Москва, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 5 научно-технических статей в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и 3 приложений.
Текст диссертации изложен на 117 страницах и содержит 21 таблицу, 16 рисунков, список литературы из 125 наименований.
Воздействие продуктов сгорания на природу и человека
Коррозионная активность меркаптановой серы в дизельном топливе существенно зависит от присутствия в нем свободной воды и растворенного кислорода, которые ускоряют процесс образования меркаптидов.
Причиной повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. Наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризуют нагарообразование, коррозионную агрессивность топлива и износ. Эффективность процесса гидроочистки дизельного топлива является важным фактором обеспечения этого важного показателя.
Важным свойством ДТ является химическая стабильность, характеризующаяся способностью противостоять окислительным процессам при хранении. Эта проблема возникла с углублением переработки нефти и вовлечением в состав товарного дизельного топлива среднедистиллятных фракций вторичной переработки нефти, таких, как легкого газойля каталитического крекинга, висбрекинга, коксования.
Химическая стабильность оценивается по количеству образовавшегося в топливе осадка (мг/100 мл) по ASTM D 2274.
Другим важным показателем ДТ являются низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива. К ним относятся температура застывания, помутнения и предельная температура фильтруемости.
Температурой застывания (Т3) называется температура, при которой топливо теряет подвижность при малых усилиях сдвига. При этой температуре дизельное топливо полностью теряет свою подвижность из-за образования кристаллической сетки, возникающей при сращивании крупных кристаллов парафина при дальнейшем охлаждении топлива [7].
Под температурой помутнения (Тп) понимают температуру, при которой из топлива начинают выпадать первые кристаллы парафина, которые при дальнейшем понижении температуры растут, соединяются вместе и оседают на фильтрах, через которые пропускают топливо для очистки его от механических примесей. При использовании дизельных топлив с высокой температурой помутнения возникает опасность забивки этих фильтров кристаллами парафина [4]. Показатель предельной температуры фильтруемости (Тф) характеризует минимальную температуру, при которой заданный объем топлива перекачивается через стандартный фильтр за определенный промежуток времени. Этот показатель в России введен с 1981 г. после того, как получил признание во многих странах мира.
В Узбекистане действует стандарт O zDSt 989:2010, предусматривающий производство топлива для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей, судовой техники, получаемого из продуктов переработки нефти. В целом, этот стандарт по всем параметрам соответствует требованиям к летнему ДТ. Так, к летним, для эксплуатации при температуре выше 0С, относят ДТ: ТДБ-Л-0,5-40, с массовой долей серы до 0,5% и температурой вспышки 40С; ТДБ-У, утяжеленного фракционного состава для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей, судовой техники.
Фактически ассортимент дизельных топлив значительно шире. По техническим условиям вырабатывают и другие марки топлив, в том числе и с присадками (ДЗ, ДЛЭ, ДЗЭ и др.), в которых, вместо показателя Т„, часто используется показатель предельной температуры фильтруемости (Тф) -аналог CFPP, используемого в странах Западной Европы и США [8].
В Европейском экономическом сообществе качество дизельного топлива регламентируется Европейским стандартом EN 590 [9]. Стандарт предусматривает выпуск дизельного топлива для различных климатических регионов. Для районов с умеренным климатом изготавливают 6 марок дизельного топлива: А, В, С, D, Е и F с предельной температурой фильтруемости +5, 0, -5, -10, -15 и -20С, соответственно. Общими для дизельных топлив являются требования по температуре вспышки - не ниже 55С, коксуемости 10% остатка не более 0,03%, зольности не более 0,01%, содержанию воды - не более 200ррт, механических примесей - не более 24 ppm, коррозии медной пластинки - класс-1, устойчивости к окислению - не более 25 мг осадка/м3.
Следует отметить, что в последние годы в EN 590 были внесены существенные изменения, связанные, например, с понижением содержания серы до 0,035%масс. и повышением цетанового числа до 51 единиц, начиная с 2000 г. Более того, были введены новые показатели, такие как содержание полициклических ароматических углеводородов, смазывающая способность, окислительная стабильность и установлены нормы на эти показатели. По данным [10], в ближайшей перспективе, содержание серы в топливах, предназначенных для использования в Европе, не должно превышать 0,005% масс, а цетановое число - не менее 53 единиц.
В 2001 г. в России разработано новое дизельное топливо, показатели качества которого полностью соответствуют Европейской норме EN 590, "Топливо дизельное автомобильное" по ТУ 38. 401-58-296-01 [9], и, кроме того, действуют Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» (Постановление Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. N 118) и Технический регламент таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» (утвержденный Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011г. №826).
Технический метиловый спирт
В качестве объектов исследования было выбрано хлопковое масло полученное с Янги-Юльского масложиркомбината и для него определены основные физико-химические свойства: удельный вес, температура застывания, вязкость, число омыления и йодное число, показатель преломления, средняя молекулярная масса и другие. Определен глицеридный состав хлопкового масла и сняты ИК-спектры, которые показали на наличие смеси жирных, насыщенных и ненасыщенных кислот. В масле содержатся также и смолистые вещества, которые имеются как в ядрах, так и в шелухе хлопковых семян.
Как видно из табл. 2.2 хлопковое масло по плотности и температуре вспышки значительно превосходит нефтяные топлива. При этом масло имеет высокое значение температуры застывания - плюс 2, что может неблагоприятно отразиться на качестве маслосодержащих дизельных топлив. В тоже время, оно имеет относительно высокое значение кислотного числа, равное 4,25, которое не превышает требования стандарта на дизельное топливо (не более 5,0 мг КОН/г), коксуемость - 0,23 %масс, кинематическую вязкость - 16 мм2/с, однако при регулируемом добавлении хлопкового масла в дизельное топливо эти показатели не приведут к отклонению аналогичных показателей дизельного топлива от значений согласно действующего стандарта на дизельное топливо.
Для определения состава масел и жиров в химии обычно применяют не элементарный количественный анализ, который не может дать представления о структуре и количестве глицеридов жирных кислот, а определение различных физических (удельный вес, температура плавления, вязкость, коэффициент преломления) и химических (йодное число, число омыления и пр.) констант жиров [68]. Позднее был разработан метод анализа смеси глицеридов жирных кислот, основанный на определении характерных полос поглощения в ультрафиолетовой области спектра.
Быстрое развитие газохроматографического метода анализа в 60-х годах позволило более глубже анализировать жирнокислотные составы жиров и масел.
Число нейтрализации индивидуальных жирных кислот является константой, которая может служить для идентификации жирных кислот или контроля степени их чистоты. Оно представляет собой функцию молекулярной масса. Молекулярную массу (М) жирной кислоты вычисляют по формуле: м= OUti где ч. н. - число нейтрализации жирной кислоты.
По этой формуле можно также вычислить среднюю молекулярную массу смеси жирных кислот, зная их среднее число нейтрализации.
Число нейтрализации индивидуальных жирных кислот или смеси жирных кислот, выделенных из масла после его омыления, определяют макрометодом или полумикрометодом.
В первом случае около 2,0 ± 0,005 г жирных кислот растворяют в 40-60 мл теплого (45-50) нейтрализованного этилового спирта (96%-ный), добавляют 0,5 мл фенолфталеина и титруют 0,5 н. водным или лучше спиртовым раствором КОН до не исчезающей в течение 30 сек розовой окраски.
Во втором случае отвешивают 0,10-0,20 г ±0,005 г жирных кислот, добавляют 15 мл нейтрального этилового спирта или в случае труднорастворимых кислот 30 мл нейтральной смеси этилового спирта с диэтиловым эфиром (1:1) и титруют из микробюретки 0,1 н. водным или лучше спиртовым раствором КОН в присутствии фенолфталеина. Число нейтрализации (ч. н.) вычисляют по формуле «І. I. и —— Р где 5,611 - титр точно 0,1 н. раствора КОН, умноженный на 1000. Значения остальных букв те же, что и в предыдущей формуле. При определении числа нейтрализации с применением водного раствора КОН необходимо следить за тем, чтобы в реакционной среде всегда было достаточное количество нейтрального спирта, так как недостаток спирта может вызвать гидролиз, образующегося при титровании мыла по реакции
Свободный гидроксид калия, выделяющийся в результате гидролиза, вызывает преждевременную окраску раствора, что занижает истинное число нейтрализации.
Для предотвращения гидролиза мыла в спирте должно содержаться к концу титрования не более 15% воды. При большем количестве воды в реакционной смеси к ней добавляют необходимое количество нейтрального спирта.
Число омыления показывает, какое количество миллиграммов едкого калия необходимо, для омыления связанных и для нейтрализации свободных кислот, входящих в состав 1 г исследуемого жира.
Число омыления характеризует среднюю величину молекулярного веса кислот, входящих в состав глицеридов и восков, а следовательно, и их средний молекулярный вес. Для определения числа омыления отвешивают от 2 до 3 г профильтрованного жира с точностью ± 0,005 г и помещают его в специальную колбу для омыления емкостью 200-250 мл, имеющую горлышко со шлифом для обратного воздушного холодильника (рис.2.1).
Эфиры хлопкового масла как компоненты дизельных топлив
Сравнивая физико-химические свойства метиловых, этиловых и бутиловых эфиров хлопкового масла (табл. 3.2, 3.4 и 3.6), можно отметить, что при переходе от метиловых к этиловым и далее к бутиловым эфирам наблюдается снижение плотности эфиров, что объясняется уменьшением компактности молекул из-за снижения их полярности, которое оказывает влияние на возникающие в растворе водородные связи. Вместе с этим фракционный состав бутиловых эфиров несколько шире, а температура выкипания 50% выше, чем у метиловых и этиловых, что можно объяснить возможным образованием изомерных структур в процессе переэтерификации н-бутанола и повышением молекулярной массы эфиров. Важным отличием бутиловых эфиров хлопкового масла от метиловых и этиловых является высокое значение кинематической вязкости, определяемое ростом размеров молекул, что может неблагоприятно сказаться на эксплуатации смесевых топлив, содержащих бутиловые эфиры.
Результаты исследования физико-химических свойств дизельного топлива с вовлечением полученных сложных бутиловых эфиров представлены в табл. 3.7. Таблица 3.7. Физико-химические свойства дизельного топлива с добавлением смеси бутиловых эфиров хлопкового масла
Как показывают результаты проведенных исследований по добавке бутиловых эфиров хлопкового масла в дизельное топливо, свойства смесевого дизельного топлива по сравнению с добавками этиловых эфиров изменились следующим образом: возросла кинематическая вязкость топлива, произошло утяжеление фракционного состава (так, при добавке 5% масс. бутилового эфира точка выкипания 96% фракций находится на верхнем допустимом уровне (360С).
Как и при добавлении в топливо метиловых и этиловых эфиров хлопкового масла полученные образцы дизельного топлива с содержанием 3 и 5% масс, бутиловых эфиров хлопкового масла полностью отвечают требованиям действующего стандарта на дизельное топливо.
Проведенные исследования по добавкам в состав дизельного топлива хлопкового масла, производящегося в крупных промышленных масштабах в Республике Узбекистан и сложных эфиров хлопкового масла, полученных его переэтерификацией с метанолом, этанолом и н-бутанолом, позволяют сделать следующие выводы:
1. Ведение добавки хлопкового масла в дизельное топливо благоприятно сказывается на показатели цетанового числа и температуры вспышки. При этом ухудшаются низкотемпературные свойства, кинематическая вязкость топлива, утяжеляется фракционный состав, повышается зольность, йодное и кислотное числа, растет концентрация фактических смол. Критическими параметрами являются температура застывания, предельная температура фильтруемости и кинематическая вязкость смесевого топлива, накладывающие ограничения на процентное содержание хлопкового масла в дизельном топливе - 3% масс.
2. Исследования по получению сложных эфиров хлопкового масла, проведенные в настоящем разделе, показали, что метиловые и этиловые эфиры могут быть получены по стандартной технологии с применением щелочи, максимальный выход эфиров составил 92 и 88% соответственно.
3. Бутиловые эфиры хлопкового масла получать по технологии с применением щелочи в качестве катализатора невозможно, поскольку из-за растворения н-бутанола в среде масла преимущественно проходит реакция щелочи с молекулами жирных кислот и триглицеридов с образованием соответствующих мыл. При этом выход бутиловых эфиров составляет не более 14%.
4. Исследования процесса переэтерификации н-бутанола с хлопковым маслом, показали, что наиболее эффективным катализатором является концентрированная серная кислота (выход бутиловых эфиров в лабораторных условиях составляет 96%).
5. При увеличении углеводородного радикала наблюдаются следующие изменения физико-химических свойств сложных эфиров, которое далее оказывает влияние на смесевое дизельное топливо: - снижение плотности топлива;
Проведенные в предыдущем разделе исследования показали, что добавки хлопкового масла и его сложных эфиров в дизельные топлива перспективны, однако имеют ограничения по концентрации, накладываемые требованиями стандарта на дизельное топливо. При этом наиболее перспективными в условиях Республики Узбекистан можно рассматривать продукты местного производства: хлопковое масло и его этиловый эфир, сырьем для которого служат хлопковое масло и этанол - продукты растительного происхождения, имеющие крупнотоннажное производство.
Исходя из этого видения перспективы местного развития Республики, а также с учетом возможности улучшения экологических аспектов применения дизельного топлива была составлена программа исследования эксплуатационных и экологических характеристик дизельного двигателя при работе на дизельном топливе нефтяного происхождения и топливе с добавками хлопкового масла и его этиловых эфиров.
В качестве установки, на которой проводились исследования, был выбран одноцилиндровый отсек одного из наиболее распространенных типов двигателей на территории стран СНГ - автомобильного дизеля ЯМЗ-658 производства Ярославского моторного завода. Отметим, что этот двигатель спроектирован для работы на дизельном топливе экологического класса Евро-3.
Исследование экологических показателей работы двигателя
Для проведения исследований по влиянию температуры подачи топлива в двигатель на его экологические характеристики экспериментальная установка была оборудована устройством электроподогрева топлива на линии низкого давления. Контроль над температурой подачи топлива осуществлялся с помощью термопары в корпусе топливного насоса высокого давления. Топливо подвергалось нагреву в диапазоне 40-90С с шагом 10С. Так же как и в предыдущем разделе исследования проводились на одном режиме работы двигателя - режиме максимальной мощности. При этом, исследования проводились на смесевых топливах с максимальной концентрацией бикомпонентов при соответствии действующему стандарту Республики Узбекистан на дизельное топливо Oz Dst 989:2010: 3% масс. ХМ и 5% масс. ЭЭХМ.
Характер изменения содержания оксидов азота в отработавших газах двигателя от температуры подачи топлива, представленный на рис. 5.1, показывает, что максимальные выбросы оксидов азота в отработавших газах двигателя характерны для дизельного топлива нефтяного происхождения, причем с изменением температуры подачи топлива в двигатель эта зависимость практически не меняется. Для дизельных топлив с 5% масс. ЭЭХМ с повышением температуры подачи топлива в двигатель содержание оксидов азота в отработанных газах имеет незначительную тенденцию к уменьшению. Наибольшие изменения в концентрации оксидов азота в отработанных газах при изменении температуры подачи топлива происходят при сгорании дизельного топлива с 3% масс. ХМ: концентрация оксидов азота в отработанных газах значительно снижается, что характеризует лучший распыл топлива через форсунки при впрыске в камеру сгорания двигателя благодаря снижению вязкости топлива, причем после предварительного подогрева топлива с 3% масс. ХМ до температуры выше 50С концентрация оксидов азота в отработавших газах при сгорании этого топлива меньше даже по сравнению с концентрацией оксидов азота в отработавших газах топлива с 5% масс. ЭЭХМ.
Характер изменения содержания моноксида углерода в отработавших газах двигателя от температуры подачи топлива, представленный на рис. 5.2, показывает, что максимальные выбросы моноксида углерода в отработавших газах двигателя характерны для дизельного топлива нефтяного происхождения, что, вероятно, обусловлено его высокой теплотворной способностью (поскольку, известно, что повышенную концентрацию моноксида углерода в отработанных газах двигателя вызывают локальные перегревы в камере сгорания, вызываемые различными факторами [125]). Минимальные выбросы моноксида углерода в отработавших газах двигателя характерны для дизельного топлива с 5% масс, этилового эфира хлопкового масла, что можно объяснить малой вероятностью локальных перегревов двигателя из-за высокой чистоты эфиров, полученных при этерификации хлопкового масла при высокой концентрации кислородсодержащих соединений в смесевом топливе. При этом предварительный подогрев топлив как с добавками биокомпонентов, так и без них практически не меняет концентрацию моноксида углерода в выхлопных газах двигателя.
Характер изменения содержания несгоревших углеводородов в отработавших газах двигателя от температуры подачи топлива, представленный на рис. 5.3, показывает, что максимальные выбросы несгоревших углеводородов в отработавших газах двигателя характерны для дизельного топлива нефтяного происхождения, что, так же как и в случае с повышенными выбросами моноксида углерода, может быть обусловлено его высокой теплотворной способностью (поскольку, известно, что повышенную концентрацию несгоревших углеводородов, равно как и моноксида углерода, в отработанных газах двигателя вызывают локальные перегревы в камере сгорания, вызываемые различными факторами [125]). Минимальные выбросы моноксида углерода в отработавших газах двигателя характерны для дизельного топлива с 5% масс, этилового эфира хлопкового масла, что как и предыдущем случае, можно объяснить малой вероятностью локальных перегревов двигателя из-за высокой чистоты эфиров, полученных при этерификации хлопкового масла при высокой концентрации кислородсодержащих соединений в смесевом топливе. При этом предварительный подогрев топлив как с добавками биокомпонентов, так и без них практически не меняет концентрацию несгоревших углеводородов в выхлопных газах двигателя.
Обобщенный анализ результатов исследований, представленных на рис. 5.1-5.3 позволяет констатировать, что с ростом температуры подачи топлива от 40 до 90С наблюдается следующее: - содержание оксидов азота в отработавших газах двигателя, работающего на смеси 3% масс. ХМ + 97% масс. ДТ падает, что характеризует лучшую распыляемость разогретого топлива через форсунки и улучшение процесса сгорания вследствие уменьшения локальных перегревов в камере сгорания двигателя; - содержание оксидов азота для других топлив не изменилось; - содержание моноксида углерода и несгоревших углеводородов не изменилось. По полученным результатам можно сделать следующий практический вывод: при применении высококонцентрированных смесей ХМ в ДТ желательно организовать предварительный подогрев топлива с целью понижения его вязкости.
