Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
10 Колосюк Д.С. Конспект лекцій ВЕМ та Е ПЕР. 2...doc
Скачиваний:
13
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

* Примітка: Бензини №1 і №2, до яких додається спирт, мають різні октанові числа.

Теоретично як паливо можна застосовувати аміак, азот, ацетон та деякі інші сполуки. Виходячи з вартості сировини і готової продукції, експлуатаційних властивостей, вони не набули практичного застосування.

Використання водню як палива вимагає більш тривалого часу для вирішення ряду проблем. Це передусім - розміщення водню на автомобілі. Використання водню в газоподібному стані вимагає мати балони великої маси і великого об’єму. Водень у рідинному стані може зберігатись в кріогенних апаратах при температурах мінус 252,80С і нижче. Зберігання водню в металогідридних акумуляторах не дає можливості накопичувати його в достатній кількості, бо ємність акумуляторів мала при загальній великій масі.

Дуже велика швидкість згоряння водню викликає великі теплові і механічні навантаження в деталях двигуна. Мала енергія, необхідна для займання, може викликати некероване самозаймання палива. Водень спроможний проникати через товщу металу, з підвищенням температури і тиску дифузія водню в метали підвищується. Рідкий водень може викликати розклад деяких металів. Воднево-повітряна суміш має велику межу займання (4...75% об.) і вибухонебезпечності (18,3...74% об.).

Водень дуже відрізняється від традиційних палив за фізико-хімічними показниками якості (табл.). Він має найвищу теплоту згоряння з усіх традиційних і альтернативних палив, по масовій енергоємності водень перевищує нафтові палива у 2,5...3 рази, спирти – у 5...6 разів. Водень запалюється в суміші з повітрям в широкому діапазоні, включно до коефіцієнту надлишку повітря 10, тому водень забезпечує сталу роботу двигуна на всіх швидкісних режимах при складі суміші від α = 0,2 до α = 5. Згоряння воднево-повітряних сумішей відбувається практично при постійному об'ємі (в стехіометричній області); високі швидкості згоряння різко підвищують тиск.

Таблиця. Показники якості водню і бензину

Показники

Бензин

Водень

Густина при 150С, г/см3

Температура кипіння, 0С

Температура застигання, 0С

Теплота згоряння нижча, МДж/кг

Теплота випаровування, кДж/кг

Коефіцієнт замінності щодо нафтового палива, т/т

Умови зберігання

0,7…0,8

30…205

-60…-80

~ 42,70

180…300

1

Звичайні

0,07

-252,8

-259,1

76,27

450

0,57

-2530С і нижче

Це іноді провокує зворотні проскоки полум'я у впускний трубопровід, передчасне займання паливних сумішей. Вдосконалення паливоподаючої системи може ліквідувати ці недоліки. Для зменшення температури робочого циклу необхідне вдосконалення конструкції самого водневого двигуна.

Відпрацьовані гази водневих двигунів мають значно меншу кількість токсичних сполук порівняно з токсичністю відпрацьованих газів бензинових двигунів. Одним з недоліків водневого палива є підвищений вміст оксидів азоту у відпрацьованих газах. Іншим недоліком водневих двигунів є можливість утворення пероксиду водню Н2О2 при згорянні водню. Пероксид водню у відпрацьованих газах додатково забруднює оточуюче середовище. Для його розкладу до води та кисню на автомобілях необхідно монтувати додаткові перетворювачі (термічні чи хімічні).

З метою виготовлення палив як сировина може використовуватись синтез-газ (суміш оксиду вуглецю та водню), що утворюється при деяких нафтохімічних процесах. Бензини синтезу потребують подальшої переробки з метою підвищення октанового числа. Дизельна фракція може використовуватись як високоцетановий компонент палива (дизельна фракція має високу температуру застигання, на що необхідно звертати увагу при виготовлені товарного палива).

Гази нафтопереробних та нафтохімічних заводів містять насичені та ненасичені вуглеводні. Методами синтезів таких газів одержують рідкі палива, зокрема, високооктанові компоненти: алкілати, ароматичні вуглеводні, метил-третично-алкілові ефіри (метил-трет-бутиловий з октановим числом І05/М та ІІ8/Д і метил-трет-аміловий з октановим числом 99/М та 112/Д); бензини з октановим числом 81/М та 96/Д, полімер-бензин з октановим числом 82...85/М та 95...98/Д.

Використання високооктанових бензинів вимагає збільшення виготовлення високооктанових компонентів, а виснаження природних копалин вимагає все більшого застосування різних добавок до нафтових палив.

До альтернативних палив можна віднести і електрику. Електромобілі, що використовують метало-кислотні, метало-лужні акумулятори, незважаючи на позитивне вирішення екологічної проблеми порівняно з бензиновими та дизельними двигунами, не знайдуть широкого використання внаслідок недостатньої енергії (енергоємності). Виготовлення акумуляторів потребує великих паливно-енергетичних витрат. В процесі видобутку металів, виготовлення і зарядки акумуляторів (від одержання сировини для виготовлення акумуляторів до готового стану), має місце забруднення навколишнього середовища, включно до вирішення питання повної і екологічно чистої утилізації відпрацьованих акумуляторів.

Може знайти використання біогаз, який можна одержувати з біомаси, наприклад, відходів сільськогосподарського виробництва. Теплотворна здатність біогазу становить 20...25 МДж/кг. Зношування двигунів, що працюють на біогази, менше порівняно із зношуванням двигунів, що працюють на бензині.

При розробці і використанні альтернативних палив слід враховувати економічні, екологічні питання, а також проводити хімотологічне обґрунтування їх ефективного застосування.