Combustibil pentru o mașină - fă-o singur
Unul dintre cele mai promițătoare tipuri de combustibil pentru automobile, în prezent, este alcoolul metilic.
Alcoolul metilic (metanol) este un lichid inflamabil incolor cu un miros slab de alcool, punct de îngheț -98 ° C, punct de fierbere + 65 ° C. Se amestecă bine cu apă. La fel ca toți alcoolii, are o rezistență ridicată la detonare, numărul octanic al metanolului este de 114,4 unități. Pentru comparație, numărul octanic al etanolului (vin, alcool etilic) este de 111,4 unități.
Dintre toate componentele antidetonante ale benzinei, metanolul este cel mai eficient aditiv în ceea ce privește reducerea emisiilor de CO, CH și NOx. Metanolul poate fi folosit și ca combustibil independent pentru automobile; în acest caz, metanolul are anumite avantaje.
Metanolul este un combustibil care arde „curat”, are caracteristici de combustibil mai bune decât benzina, drept urmare, atunci când este utilizat, eficiența motoarelor cu ardere internă crește. Motoarele moderne pe benzină pot funcționa bine cu metanol, în timp ce caracteristicile tehnice ale motorului sunt îmbunătățite. .
Acestea sunt, în primul rând: rezistența mare la detonare, absența absolută a coroziunii sulfuroase a motorului și a emisiilor de sulf și funingine în evacuare, formare minimă de carbon în motor, toxicitate cu 50% mai mică a produselor de combustie, eficiență crescută datorită răcirii interne. și raport de compresie crescut; raport mare de umplere a cilindrului un amestec combustibil (comparativ cu benzina, câștigul de putere atunci când se lucrează cu metanol ajunge la 10%) etc. Aceste avantaje ale metanolului au dus la faptul că a fost folosit de mult timp ca combustibil în mașini de curse și modele de avioane, motociclete sport, unde sunt necesare motoare compacte, dar puternice. Multe institute de cercetare consideră că acesta este combustibilul viitorului.
Cu toate acestea, metanolul are și dezavantaje. Metanolul anhidru se amestecă bine cu benzina în orice raport, dar atunci când umiditatea intră în rezervorul de combustibil, combustibilul se stratifică și se obțin două lichide nemiscibile în rezervor; pentru a elimina acest motiv, este recomandabil să completați rezervorul cu un filtru uscator sau să instalați un rezervor separat cu o conductă de combustibil.
Un alt dezavantaj al metanolului este volatilitatea sa mai mică decât benzina, ceea ce face dificilă pornirea motorului la rece. Pentru a îmbunătăți pornirea la rece, este necesar să încălziți volumul de pornire al combustibilului rece (cel mai adesea electric) sau să porniți motorul pe benzină. Arderea metanolului necesită jumătate din aer decât pentru benzină, prin urmare, atunci când funcționează cu metanol pur, este necesară reajustarea carburatorului unui motor pe benzină.
O proprietate negativă a metanolului este toxicitatea sa, deși mulți chimiști, modelatori de aeronave și piloti care l-au manipulat îndeaproape de zeci de ani (în mod firesc, cu respectarea regulilor de siguranță și salubritate) fără nicio consecință asupra propriei sănătăți, nu îl clasifică drept un substanță deosebit de otrăvitoare și bănuiește că pericolul ei este umflat în mod deliberat din cauza tendinței poporului rus de a consuma tot ce miroase a alcool și arde cu o flacără albastră. Multe substanțe folosite în mașină sunt superioare metanolului în ceea ce privește pericolul. În ceea ce privește toxicitatea, metanolul este inferior lichidului utilizat în sistemul de răcire (doza letală de etilenglicol este de aproximativ 100 ml) și electrolitului bateriei. Mai periculos decât metanolul este plumbul tetraetil emis în cantități mari de gazele de evacuare a benzinei, a cărui concentrație maximă admisă (MPC) în aer este de 0,005 mg/m3, în timp ce MPC-ul metanolului este de 5 mg/m3. Într-o cameră prost ventilată, cu o mașină în funcțiune, o persoană poate muri din cauza otrăvirii de la gazele de eșapament ale motorului care conțin monoxid de carbon mortal (CO, monoxid de carbon, otravă de sânge) și oxizi de azot.
Când lucrați cu metanol, regulile sanitare interzic: lustruirea pe metanol; producerea de produse (mastice, nitro-lacuri, adezivi etc.) utilizate în viața de zi cu zi și eliberate în rețeaua de distribuție, care includ metanol; utilizarea metanolului pentru aprinderea dispozitivelor de încălzire; utilizarea metanolului ca solvent. Utilizarea metanolului pentru utilizarea ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă nu este interzisă de reglementările sanitare.
Cu toate acestea, trebuie să aveți grijă când manipulați metanol. Conform clasei de pericol a substanțelor chimice, metanolul este clasificat ca fiind moderat periculos. Fără îngrijire medicală în timp util, doza letală de metanol 100% atunci când este administrată oral este de 100-150 ml. Cu utilizarea de doze mai mici de metanol, este posibilă orbirea din cauza leziunilor nervului optic.
Într-o măsură mult mai mică, aceste dezavantaje sunt prezente în amestecurile de benzină-metanol.
În Statele Unite se folosește acum combustibilul M-85, care conține 85% metanol și 15% benzină și, în volume mai mici, metanol pur.
Acum există programe guvernamentale de metanol în Japonia, China, Europa, Statele Unite și alte câteva țări.
În Rusia, absența unui program de stat privind utilizarea pe scară largă a metanolului ca combustibil pentru motor este îngreunată de faptul că va fi necesară construcția suplimentară de fabrici de metanol pentru a converti parcarea țării în metanol, în timp ce în prezent Rusia are un număr mare de operează rafinării de petrol și are rezerve importante de petrol.
În același timp, producerea de metanol este posibilă chiar și în condiții artizanale, cum ar fi producția de alcool etilic de casă (lună de lună).
Metanolul poate fi produs din dioxid de carbon sau din orice materie organică: cărbune, lemn, deșeuri agricole etc., dar cea mai simplă metodă este obținerea metanolului din gazul natural (de rețea). Furnizare simultană de dioxid de carbon (sau, ceea ce este același, dioxid de carbon, formula sa este СО2. Nu confundați СО2 cu СО, monoxid de carbon. СО este un gaz toxic, iar СО2 este netoxic, consumând băuturi carbonat cu dioxid de carbon ) și gazul natural reduce consumul de gaze naturale și crește randamentul de metanol... Este posibil să se utilizeze o instalație combinată metanol-dioxid de carbon, în acest caz aceste două producții se completează reciproc. Instalația de metanol este alimentată cu dioxid de carbon din producția de CO2, iar gazele reziduale neutilizate evacuate pentru ardere din instalația de metanol sunt alimentate la instalația de dioxid de carbon pentru a obține dioxid de carbon.
Principalele ingrediente active în transformarea gazului natural în metanol sunt catalizatorii.
Simplificată, tehnologia de producere a metanolului constă în purificarea gazelor naturale din otrăvuri de catalizator, apoi în conversia secvenţială a gazului natural purificat, ca urmare a reacţiilor catalitice, în produse intermediare, iar apoi în tipul necesar de produs finit.
La fel ca atunci când faceți lumina lunii, aveți nevoie de apă pentru a răci bobina și de o rețea electrică pentru funcționarea unui mic compresor.
Orice scurgeri de gaze, mirosuri și vapori în timpul producției de metanol sunt absolut excluse și, deoarece procesul este asociat cu producerea unui lichid inflamabil, toxic, lucrările trebuie efectuate într-o zonă ventilată nerezidențială, cu respectarea tuturor incendiilor. și regulile de siguranță sanitară.
Productivitatea aparatului (litru/oră) depinde de masa materiilor prime furnizate pentru prelucrare și de volumul de catalizatori implicați în proces. Randamentul de metanol este de 0,6-0,7 litri de la 1 m3 de gaz natural. Cu cerințe crescute pentru puritatea metanolului, purificarea acestuia de umiditate și impurități poate fi efectuată prin trecerea produsului printr-un filtru suplimentar.
Dimensiunile instalației depind de productivitatea acesteia, atunci când se primește metanol în cantitate de 1-2 canistre pe zi, instalația poate fi așezată pe masă.
Instalarea nu necesită piese, materiale rare și orice cunoștințe speciale; se poate realiza în orice garaj.
Folosirea propriului nostru metanol ca combustibil este o opțiune ieftină pentru realimentarea motoarelor cu ardere internă.
Pentru a optimiza cât mai mult procesul de ardere a combustibilului, este posibil să se instaleze dispozitive suplimentare în sistemul de combustibil ICE (dispozitive pentru amestecarea și omogenizarea amestecului de combustibil, generarea de gaz metanol etc.), dar acest lucru nu este pentru toată lumea. .
În cazurile în care toxicitatea metanolului este îngrijorătoare, este posibil să se utilizeze etanol (alcool etilic), obținut tot din gaze naturale, ca combustibil pentru vehicule. Etanolul păstrează avantajele metanolului pentru motor, dar costul de producere a etanolului și a echipamentelor pentru producerea acestuia este de 2 ori mai mare decât pentru producția de metanol.
Benzina sintetică poate fi obținută din substanțe organice. Benzina poate fi obținută și din gaze naturale ca rezultat al reacțiilor catalitice. Cifra octanică a benzinei rezultate este de până la 95 de unități. Când utilizați benzină sintetică, nu este nevoie să faceți nicio modificare la sistemul de combustibil al mașinii, calitatea funcționării motorului nu se deteriorează, iar uzura motorului nu crește, dar procesul de obținere a benzinei și instalația în sine pentru producerea benzinei. este mai complicată și mai costisitoare decât obținerea metanolului. Producția de benzină este de 0,3 litri de la 1 m3 de gaz natural.
Alegerea tipului de combustibil folosit este exclusiv pentru proprietarul mașinii.
Este posibilă fabricarea de instalații și catalizatori pentru obținerea combustibilului nu numai din gaze naturale, ci și din lemn și deșeuri vegetale, gunoi de grajd și excremente de păsări.
O altă posibilitate pentru fabricarea artizanală a combustibilului pentru motor este producerea de metan. Spre deosebire de multe gaze inflamabile, metanul, chiar și la presiuni mari, nu se lichefiază și se află în butelii sau într-o rețea de gaze în stare gazoasă.
Aproape 100% metan (cu o cantitate mică de impurități insuficient purificate) este gaz natural folosit în bucătăriile de apartamente. Ca combustibil pentru mașini, metanul (a nu se confunda cu gazele lichefiate îmbuteliate propanul și butanul, care sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca combustibil pentru automobile) sunt de mult răspândit, atât în Rusia, cât și în străinătate.
Metanul este un combustibil bogat în calorii. În ceea ce privește puterea calorică, 1 kg de metan depășește 1 kg de benzină de 1,2 ori, gazul lichefiat de 1,6 ori. Și judecând după volum, puterea calorică a 1 m3 de metan gazos este de 1,29 ori mai mare decât 1 litru de benzină și de aproape 1,8 ori mai mare decât 1 litru de gaz lichefiat. Metanul are un octan de 110, ceea ce îl face potrivit pentru utilizarea în motoare cu un raport de compresie ridicat. Metanul este netoxic și inodor (pentru detectarea lui prin miros, se adaugă special un gaz cu miros puternic, etil mercaptan, care are un miros puternic neplăcut). Spre deosebire de gazul lichefiat (propan-butan), acesta nu se acumulează în habitaclu sau portbagajul unei mașini, deoarece este de 1,8 ori mai ușor decât aerul. Evacuarea unui motor cu metan este ecologică, conține doar vapori de apă și CO2 netoxic. Înainte de revizie, kilometrajul motorului cu metan depășește kilometrajul motorului pe benzină. Cu o ușoară modificare a motorului cu ardere internă, un motor diesel poate funcționa și cu metan. Alimentarea unei mașini cu metan este mult mai ieftină decât alimentarea cu benzină. Multe mașini sunt deja echipate cu echipamente GPL (GPL) pentru funcționarea cu gaz lichefiat, adăugarea unui cilindru de înaltă presiune cu un reductor la GPL face posibilă utilizarea acestui vehicul pentru funcționarea sa pe metan.
Inconvenientul pentru realimentarea unei mașini cu metan constă în principal în faptul că încă nu există multe stații de alimentare cu metan în Rusia și sunt situate în principal în orașele mari. În străinătate și în țările CSI, este deja permisă alimentarea mașinilor din rețeaua de domiciliu de gaze naturale, dar în Rusia serviciile de gaz nu au dat încă permisiunea pentru acest lucru.
Pentru locuitorii orașelor mici și satelor cu curți private, calea de ieșire este să folosească instalații de biogaz mici. Instalațiile de biogaz pot produce biogaz din toate deșeurile menajere: gunoi de grajd, excremente de pasăre, vârfuri, frunze, paie, tulpini de plante și alte deșeuri organice ale unei ferme individuale. Biogazul este un amestec chimic de gaze, format în principal din metan (până la 75%) și dioxid de carbon. O simplă instalație de biogaz este ușor de realizat pe cont propriu, descrierile lor sunt în număr mare pe Internet. Biogazul este un gaz combustibil și poate fi folosit drept combustibil. Pentru a-și crește puterea calorică, se recomandă completarea instalației de biogaz cu o instalație de dioxid de carbon, care va face posibilă împărțirea biogazului în metan purificat și CO2 și utilizarea gazelor rezultate în scopul propus.
Același compresor de înaltă presiune poate fi folosit pentru a umple buteliile cu metan sau CO2. În cazul utilizării unui compresor pentru umplerea unei mașini cu metan, este mai rentabil din punct de vedere economic să achiziționați un compresor de capacitate mică, deoarece are un cost mult mai mic și solicită mai puține rețele electrice de acasă. Un compresor cu o capacitate de 1-2 m3/h (care corespunde consumului de gaz natural într-un cazan de încălzire dintr-o casă privată), pornit pentru funcționare permanentă, asigură că o butelie instalată într-o mașină este umplută cu metan. Pentru a accelera umplerea mașinii cu gaz, este indicat să conectați compresorul la o baterie formată din mai multe butelii de oxigen, dioxid de carbon sau metan, din care apoi umpleți cilindrul din mașină.
Consumul de energie electrică pentru umplerea buteliei cu metan comprimat depinde de presiunea finală a gazului din butelie. La o presiune de umplere de 200 atm. consumul de energie electrică este de aproximativ 0,5 kWh la 1 m3 de gaz injectat.
Compresorul de funcționare trebuie să fie într-o încăpere ventilată, bateria cilindrului trebuie să fie sub copertina.
Din motive de siguranță, cilindrii, atât la realimentare, cât și la mașină, trebuie testați periodic cu presiune crescută. În acest scop, se utilizează un test hidraulic al cilindrilor cu apă cu alimentarea cu presiune de la un dispozitiv format dintr-un cilindru cu piston. Testul hidraulic pentru cilindrii din oțel turnat se efectuează la o presiune de 1,5 ori mai mare decât presiunea de lucru. Timpul de menținere sub presiune nu este mai mic de 10 minute. În timpul testului, prin examinare atentă, cilindrul este verificat pentru apariția unor pete umede în corpul său. Absența petelor umede pe cilindru, atunci când este testat cu presiune crescută, înseamnă că corpul cilindrului nu prezintă microfisuri și garantează proprietarului împotriva cazurilor de rupere a cilindrului în timpul funcționării ulterioare.
Alcoolul metilic ar putea deveni un tip de combustibil pentru motor mai ecologic. Există deja precedente în acest domeniu.
Deci, la începutul anilor 90. a fost efectuat un experiment la Stockholm pentru a testa acest tip de combustibil în transportul public. Costul principal al metanolului este mai mic decât cel al benzinei și necesită o reajustare minimă a motoarelor pe benzină (produse printr-o metodă catalitică din gaz natural). Acest tip de combustibil ar putea fi considerat din punct de vedere economic ca fiind foarte promițător. Efectul ecologic al aplicării sale trebuie clarificat, deși în timpul experimentului de la Stockholm, a fost observată o scădere a emisiilor brute de substanțe nocive de aproape 5 ori.
Un obstacol semnificativ în calea utilizării pe scară largă a metanolului în Rusia este higroscopicitatea ridicată a metanolului și dificultățile de a porni motorul în sezonul rece. Criticii metanolului susțin că transformarea gazului natural în metanol eliberează aceeași cantitate de dioxid de carbon ca și benzina de ardere.
Tehnologia sistemelor de propulsie auto cu metanol este bine cunoscută și dovedită. Primul combustibil cu metanol răspândit este benzina M85 (un amestec de 85% metanol și 15% benzină). Metanolul pur este problematic la pornirea la rece a motorului, așa că se adaugă 15% benzină pentru a crește volatilitatea combustibilului și a ușura pornirea. Combustibilul M-85 are un număr octanic de 100 (pentru benzină - 87-95). Cifra octanică mai mare asigură o ardere mai lină la un raport de compresie mai mare decât la motoarele cu carburator (baze de detonare). Raportul de compresie mai mare are ca rezultat un design eficient al motorului în care consumul de energie poate fi optimizat. Nu întâmplător, de câțiva ani, metanol pur cu cifră octanică -PO a fost folosit în mașinile de curse. Metanolul oferă, de asemenea, o viteză frontală a flăcării mai mare decât benzina, ceea ce mărește turația motorului și îmbunătățește eficiența motorului.
In plus, avand o temperatura de evaporare mai mare, metanolul permite motorului sa se raceasca mai repede, astfel incat un radiator conventional racit cu lichid poate fi inlocuit cu un radiator racit cu aer, ceea ce economiseste greutatea.
Aditivii care conțin oxigen pentru benzină pot fi considerați o verigă intermediară în rezolvarea problemei înlocuirii combustibilului. Deși reduc oarecum puterea calorică a combustibilului, aceasta este compensată de o creștere a cifrei octanice și o scădere a emisiilor de substanțe nocive în mediu. Acești aditivi includ metanol (alcool metilic CH3OH) și metil terț-butil eter (MTBE - CH3OS (CH3) 3). Datorită introducerii aditivilor oxigenați în Statele Unite, vânzările de benzină cu plumb au scăzut de la 45% în 1983 la 5% în 1990.
În orice mașină modernă, puteți utiliza un amestec de 90% benzină și 10% alcool metilic fără modificări - așa-numitul gasohol, care nu este inferior benzinei cu plumb de înaltă calitate, cu emisii mai mici de poluanți.
Etanol. Combustibil obținut prin fermentarea diferitelor culturi. Datorită costului relativ ridicat și avantajelor altor combustibili alternativi, etanolul este puțin probabil să fie utilizat pe scară largă în viitor.
La fel ca metanolul, etanolul are un număr octanic ridicat și poate fi folosit pentru a îmbunătăți performanța motorului.
În ultimii 10 ani, etanolul a fost utilizat pe scară largă în Statele Unite și este folosit ca aditiv pentru benzină 10%. Brazilia folosește etanol produs din trestie de zahăr. Este cunoscut sub numele de B-100 și are nevoie de câteva adaosuri de benzină atunci când este folosit în climat mai reci decât Brazilia.
În viitor, etanolul va fi probabil produs din apă dacă tehnologia este accesibilă.
Criza globală a combustibililor, din cauza căreia prețurile benzinei și motorinei au crescut, ne face din nou să ne gândim la alte surse de energie pentru vehicule. O alternativă bună la combustibilul tradițional este alcoolul. La ce este bun un astfel de înlocuitor și ce se poate face pentru ca un motor de mașină să poată lucra pe el?
Alcoolul are o serie de avantaje față de combustibilul petrolier și numai costul ridicat, transferul scăzut de căldură, higroscopicitatea ridicată și conținutul ridicat de aldehidă împiedică utilizarea pe scară largă ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă. Și avantajele alcoolului sunt următoarele.
| Proprietăți anti-detonare ridicate (cifra octanică - mai mult de 100). Introducerea etanolului în benzină crește cifra octanică. Fiecare 3% de etanol amestecat cu benzină asigură o creștere a numărului octanic al combustibilului cu o medie de 1 unitate. Adică, alcoolul poate fi folosit ca aditiv pentru combustibil cu un octan ridicat. De asemenea, crește rezistența la detonare a combustibilului, deoarece temperatura de autoaprindere a benzinei pure este de 290 ° C, iar amestecul său cu etanol este de 425 ° C. | |
| Procesul de evaporare începe în galeria de admisie și se termină în cilindru în timpul cursei de compresie, asigurând răcirea pieselor motorului - pistoane și supape - și o umplere mai completă a cilindrilor cu încărcare proaspătă (efect de compresor cu o creștere a puterii cu 5% ). | |
| Aprindere fiabilă de la o scânteie electrică cu modificări semnificative în compoziția amestecului combustibil (intervalul de inflamabilitate pentru raportul de aer în exces pentru alcool este de aproximativ 0,4 ... 1,7). | |
| Eficiența unui motor care funcționează cu alcool pur este mai mare decât atunci când se utilizează benzină. | |
| Mai puțină toxicitate a gazelor de eșapament. | |
| Pericol scăzut de incendiu. |
Adaptarea ICE
Există două moduri de utilizare a alcoolului ca combustibil pentru motoarele de automobile - cu înlocuirea parțială (până la 20%) și cu înlocuirea completă a benzinei și motorinei. Proprietățile antidetonante ridicate determină utilizarea predominantă a alcoolului în motoarele cu ardere internă cu aprindere forțată (prin scânteie). Un motor standard nu trebuie modificat pentru a funcționa cu un amestec de benzo-alcool.
La AvtoVAZ, benzina AI-95 cu un conținut de etanol de 10% a fost testată pentru toxicitate, consumul de combustibil și dinamica vehiculului fără a reajusta motorul. S-a constatat că adăugarea de 10% alcool la benzină duce la o epuizare a amestecului aer-combustibil și înrăutățește nesemnificativ calitățile de conducere ale mașinii în aproape toate modurile de conducere. Când treceți la AI-95E cu un conținut de etanol de 10%, este necesară o reajustare a carburatorului.
Conform rezultatelor testelor pe bancă ale AvtoVAZ, utilizarea benzinei AI-95E cu un conținut de alcool de 5% nu duce la o deteriorare a performanței vehiculului și nu necesită o modificare a ajustărilor inițiale ale motorului.
Dar pentru a lucra cu alcool pur, este necesară o creștere a capacității rezervorului de combustibil și a raportului de compresie până la 12-14 unități. (pentru a exploata pe deplin rezistența la detonare a combustibilului) și reajustarea carburatorului sau reprogramarea ECU a motorului de injecție. Amestecul combustibil trebuie să fie ușor îmbogățit: pentru arderea a 1 kg de alcool sunt necesare 9 kg de aer, iar pentru arderea a 1 kg de benzină - 14,93 kg.
Presiunea scăzută a vaporilor saturați și căldura mare de vaporizare a alcoolului fac aproape imposibilă pornirea motoarelor pe benzină chiar și la temperaturi ambientale sub + 10 ° C. Pentru a îmbunătăți calitățile de pornire, la alcool se adaugă 4 - 6% izopentan (C5H12) sau 6 - 8% dimetil eter (CH3-O-CH3 sau C2H6O), ceea ce asigură pornirea normală a motorului la temperaturi de la -25 ° C și peste . În același scop, motoarele cu alcool sunt echipate cu încălzitoare speciale de pornire. În cazul funcționării instabile a motorului sub sarcini crescute (din cauza evaporării slabe a alcoolului), se aplică încălzirea suplimentară a amestecului de combustibil folosind, de exemplu, gazele de eșapament.
Diesel și alcool
Este mult mai dificil să adaptezi un motor diesel pentru arderea alcoolului în cilindrii acestuia. Universitatea de Tehnologie din Viena a efectuat studii experimentale pe un motor diesel de tractor cu 4 cilindri de la Steyr.
Datorită numărului scăzut de cetanic al etanolului, motorul a fost echipat suplimentar cu un sistem de aprindere electronică, iar chiulasa a fost reproiectată pentru a găzdui bujii. În plus, a fost schimbată geometria camerei de ardere din coroana pistonului, au fost instalate o nouă pompă de combustibil de înaltă presiune, injectoare și o pompă de combustibil de înaltă performanță. Cercetările au arătat că motorina funcționează cu etanol și este practic fără fum. În comparație cu funcționarea cu motorină, emisiile de NOx sunt reduse ca urmare a temperaturilor mai scăzute din cauza căldurii crescute de vaporizare a etanolului. Emisiile de CO sunt aceleași ca la un motor cu combustie internă pe benzină, emisiile de CH sunt relativ mari, dar pot fi reduse drastic prin utilizarea unui simplu convertor oxidant. La trecerea la motorină, consumul de fum și combustibil al motorului diesel transformat este mult mai mare decât inițial. Consumul volumetric de etanol este de aproape 2 ori mai mare decât cel al motorinei, ceea ce este o consecință a căldurii sale mai mici de ardere, iar consumul redus specific este doar puțin mai mare.
Motorul poate fi modernizat nu numai de producătorii de automobile, ci și de firme specializate. De exemplu, în Statele Unite, motoarele pe benzină și diesel sunt reechipate pentru a funcționa cu combustibili alternativi de către Jasper Engines and Transmissions. Motoarele sunt reproiectate de la 8 cilindri în formă de V la 6 și 4 cilindri în linie. După conversie, motoarele pot funcționa cu metanol, etanol, gaze naturale comprimate și lichefiate.
| Experiență mondială | |
|
|
| Alcool combustibil | |
|
|
| Caracteristicile procesului de lucru al unui motor diesel atunci când funcționează cu un amestec de motorină cu etanol și când funcționează cu motorină pură |
| Perspective ucrainene | |
|
|
Pregătit de Yuri Gerasimchuk
Fotografie de Sergey Kuzmich
Dacă găsiți o eroare, vă rugăm să selectați o bucată de text și apăsați Ctrl + Enter.
Comparația proprietăților fizico-chimice ale metanolului și benzinei
Metanolul ca combustibil pentru motor are un număr octanic ridicat și un risc scăzut de incendiu. În prezent, acest tip de combustibil este cel mai utilizat în Statele Unite. De mulți ani, aici au fost produse cea mai comună marcă M-85 (85% amestec cu benzină), precum și M-100 (metanol pur).
Utilizarea metanolului ca combustibil în țara noastră a primit o atenție sporită încă de pe vremea L.A. Kastandov, care special pentru studiul acestei probleme a creat un institut independent „GosNIImetanolproekt”. Cu toate acestea, atunci când se utilizează metanol ca combustibil, apar o serie de probleme tehnice asociate cu diferențe semnificative în proprietățile metanolului și benzinelor.
Căldura de ardere a metanolului este de 2,24 ori mai mică decât cea a benzinei. Metanolul are o căldură latentă de vaporizare mai mare, presiune scăzută de vapori, punct de fierbere scăzut, higroscopicitate crescută și o tendință crescută de a forma amestecuri azeotrope cu unele componente ale benzinei, precum și o tendință crescută de incinerare.
În plus, metanolul este foarte coroziv pentru metale și unele materiale plastice. Vaporii de metanol sunt mai toxici decât vaporii de benzină și provoacă otrăviri severe dacă sunt ingerați, orbire și chiar moarte.
Astfel, utilizarea metanolului pur ca combustibil (combustibil M-100) pentru motoarele cu ardere internă necesită o reconstrucție semnificativă a motorului vehiculului și o manipulare atentă.
Proprietățile pozitive ale metanolului includ rezistența sa mare la detonare și ratele de ardere mai mari ale amestecurilor aer-combustibil. În același timp, căldura scăzută de ardere nu reduce indicatorii de putere ai motorului, deoarece factorul lor determinant nu este căldura de ardere a combustibilului, ci căldura de ardere a unei unități de masă a amestecului care formează combustibil, care este cu 3-5% mai mare în amestecurile metanol-aer decât în benzine. Trebuie spus că acest lucru necesită de 2,3 ori mai mult metanol.
Căldura latentă mare de vaporizare a metanolului (de 3,66 ori mai mare decât cea a benzinei) are un efect calitativ asupra procesului de formare a amestecului. În primul rând, acest fapt este motivul pentru cele mai proaste calități de pornire ale unui motor rece la temperaturi scăzute. Pe de altă parte, această proprietate a metanolului duce la o scădere a stresului termic al pieselor motorului și la o creștere a umplerii în greutate a cilindrilor cu o încărcare proaspătă, ceea ce contribuie la creșterea puterii motorului.
Printre altele, atunci când se utilizează metanol, poluarea atmosferică este semnificativ mai mică, formarea de carbon pe suprafețele de lucru ale camerei de ardere și mai puțină cocsificare a părților grupului cilindru-piston sunt mai mici.
Nivelul emisiilor de substanțe nocive la utilizarea benzinei ca combustibil, M-85 și M-100
Emisii, mg/km | Benzină | M85 | M100 |
| ∑ Hidrocarburi (THC) | 161,59 | 111,87 | 124,30 |
| CO | 733,37 | 683,65 | 870,11 |
| NOx | 490,99 | 379,12 | 285,89 |
| Benzen | 7,79 | 4,38 | 0,32 |
| Toluen | 33,66 | 8,66 | 2,11 |
| 1-3 butadienă | 0,19-0,50 | 0,44 | 2,05 |
| Formaldehidă | 4,78 | 13,87 | 21,76 |
| Acetaldehida | 0,94 | 10,02 | 0,27 |
Pentru ca metanolul să fie folosit ca combustibil, prețurile acestuia trebuie să fie accesibile. În prezent, piețele interne și mondiale se confruntă cu prețuri extrem de mari pentru metanol. Acest lucru nu contribuie la utilizarea sa pe scară largă în acest domeniu.
Lichidul obținut folosind această descriere este metanol (alcool metilic). Metanolul pur este utilizat ca solvent și ca aditiv cu octan mare pentru combustibilul pentru motor, precum și benzina cu cel mai mare octan (cifra octanică este de 150). Aceasta este aceeași benzină care este folosită pentru a umple rezervoarele motocicletelor și mașinilor de curse. După cum arată studiile străine, un motor care funcționează cu metanol durează de multe ori mai mult decât atunci când se utilizează benzină convențională, puterea acestuia crește cu 20% (cu o cilindree constantă a motorului). Evacuarea unui motor care funcționează cu acest combustibil este ecologică și, atunci când este testată pentru toxicitate, substanțele nocive sunt practic absente.
Un aparat de dimensiuni mici pentru obținerea acestui combustibil este ușor de fabricat, nu necesită cunoștințe speciale și piese rare și funcționează fără probleme. Performanța sa depinde de diverse motive, inclusiv de dimensiune. Aparatul, schema si descrierea ansamblului caruia va aducem la cunostinta, la D = 75mm da trei litri de combustibil finit pe ora, are o greutate de aproximativ 20 kg, iar dimensiunile sunt de aproximativ: 20 cm inaltime, 50 cm. cm lungime si 30 cm latime.
Atenție: metanolul este o otravă puternică. Este un lichid incolor, cu un punct de fierbere de 65 ° C, are un miros asemănător cu cel al alcoolului obișnuit și se amestecă în toate privințele cu apa și multe lichide organice. Amintiți-vă că 30 de mililitri de metanol băut este letal!
Principiul de funcționare și funcționare a dispozitivului:
Apa de la robinet este conectată la „priza de apă” (15) și, trecând mai departe, este împărțită în două fluxuri: unul prin robinet (14) și orificiul (C) intră în mixer (1), iar celălalt curge prin robinetul (4) și orificiul (G) merg la frigider (3), trecând prin care apa, răcind gazul de sinteză și condensul de benzină, iese prin orificiu (Yu).
Gazele naturale menajere se racordează la conducta „Atracție gaz” (16). În plus, gazul intră în mixer (1) prin orificiul (B), în care, amestecat cu vapori de apă, este încălzit pe arzătorul (12) la o temperatură de 100 - 120 ° C. Apoi din mixer (1) prin orificiul (D) amestecul încălzit de gaz și vapori de apă intră prin orificiul (B) în reactor (2). Reactorul (2) este umplut cu catalizatorul #1, format din 25% nichel și 75% aluminiu (sub formă de așchii sau boabe, grad industrial GIAL-16). În reactor, gazul de sinteză se formează sub influența unei temperaturi de 500 ° C și mai mare, obținută prin încălzire cu un arzător (13). Apoi, gazul de sinteză încălzit intră prin deschiderea (E) în frigider (H), unde trebuie să fie răcit la o temperatură de 30-40 ° C sau mai mică. Apoi gazul de sinteză răcit iese din frigider prin orificiul (I) și prin orificiul (M) intră în compresor (5), care poate fi folosit ca compresor de la orice frigider de uz casnic. Apoi gazul de sinteză comprimat cu o presiune de 5-50 prin orificiul (H) iese din compresor și prin orificiul (O) intră în reactor (6). Reactorul (6) este umplut cu catalizatorul # 2, constând din 80% cupru și 20% așchii de zinc (compoziția companiei „ICI”, marca în Rusia SNM-1). În acest reactor, care este cea mai importantă unitate a aparatului, se generează abur de benzină de sinteză. Temperatura din reactor nu trebuie să depășească 270 ° C, care poate fi controlată de un termometru (7) și reglată de un robinet (4). Este de dorit să se mențină temperatura în intervalul 200-250 ° C, sau chiar mai mică. Apoi vaporii de benzină și gazul de sinteză nereacționat părăsesc reactorul (6) prin orificiul (P) și intră în frigider (H) prin orificiul (L), unde vaporii de benzină se condensează și părăsesc frigiderul prin orificiul (K). În plus, condensatul și gazul de sinteză nereacționat intră prin orificiul (Y) în condensator (8), unde se acumulează benzina gata preparată, care părăsește condensatorul prin orificiul (P) și robinetul (9) într-un recipient.
Orificiul (T) din condensator (8) este utilizat pentru a instala un manometru (10), care este necesar pentru a monitoriza presiunea din condensator. Se menține în intervalul de 5-10 atmosfere sau mai mult, în principal prin intermediul unui robinet (11) și parțial al unui robinet (9). Orificiul (X) și robinetul (11) sunt necesare pentru a lăsa gazul de sinteză nereacționat din condensator, care este reciclat înapoi în mixer (1) prin orificiul (A). Robinetul (9) este reglat astfel încât benzina lichidă pură să iasă întotdeauna fără gaz. Va fi mai bine dacă nivelul de benzină din condensator crește decât scade. Dar cel mai optim caz este atunci când nivelul benzinei va fi constant (care poate fi controlat prin sticla încorporată sau altă metodă). Robinetul (14) este reglat astfel încât să nu existe / apă / în benzină și să fie generat mai puțin abur în mixer decât mai mult.
Pornirea dispozitivului:
Accesul la gaz este deschis, apa (14) este încă închisă, arzătoarele (12), (13) funcționează. Robinetul (4) este complet deschis, compresorul (5) este pornit, robinetul (9) este închis, robinetul (11) este complet deschis.
Apoi robinetul (14) de acces la apă este ușor deschis, iar robinetul (11) este utilizat pentru a regla presiunea necesară în condensator, controlând-o cu un manometru (10). Dar în niciun caz nu închideți complet robinetul (11) !!! Apoi, după cinci minute, temperatura din reactorul (6) este adusă la 200-250 ° C cu supapa (14). Apoi se deschide ușor robinetul (9), din care ar trebui să iasă un curent de benzină. Dacă merge constant - deschideți puțin mai mult robinetul, dacă benzina este amestecată cu gaz - deschideți ușor robinetul (14). În general, cu cât reglați dispozitivul mai multă performanță, cu atât mai bine. Puteți verifica conținutul de apă al benzinei (metanol) cu un alcoolmetru. Densitatea metanolului este de 793 kg/m3.
Acest aparat este de preferință fabricat din oțel inoxidabil sau fier. Toate piesele sunt realizate din țevi, țevile de cupru pot fi folosite ca țevi de legătură subțiri. În frigider, este necesar să se mențină raportul X: Y = 4, adică, de exemplu, dacă X + Y = 300 mm, atunci X ar trebui să fie egal cu 240 mm și Y, respectiv, 60 mm. 240/60 = 4. Cu cât se potrivesc mai multe bucle în frigider pe ambele părți, cu atât mai bine. Toate robinetele sunt folosite de la pistole de sudură cu gaz. În loc de robinete (9) și (11), puteți utiliza supape de reducere a presiunii de la buteliile de gaz de uz casnic sau tuburile capilare de la frigiderele de uz casnic. Mixerul (1) și reactorul (2) sunt încălzite orizontal (vezi desen).