În această problemă, un inginer de la Moscova, G. Morozov, vorbește despre utilizarea amestecurilor de alcool-benzină.
În legătură cu criza energetică din ultimii ani, oamenii de știință atrag din ce în ce mai mult spiritele, resursele de obținere care sunt practic nelimitate. Îmbunătățirea aceleiași tehnologii în viitorul apropiat poate reduce costul alcoolului în comparație cu petrolul.
Specialiștii români au deja experiență în utilizarea fracțiilor primare de metanol, care până de curând au fost deșeuri de producție din morile de fibre sintetice. În opinia lor, metanolul are trei avantaje semnificative față de benzină: de cinci ori mai ieftin, mai puțin dăunător pentru mediu, atunci când se utilizează motorul pe metanol, bujiile nu se uzează aproape. În prezent, în Pitești, peste 500 de autoturisme și camioane operează pe un nou tip de combustibil.
Potrivit lui Pravda (17.09.83), Brazilia a produs deja o mașină cu un milion de pasageri, cu un motor care rulează pe alcool. Automatele "alcoolice" sunt foarte populare în această țară, în principal datorită costului moderat al unui nou tip de combustibil, care este jumătate din costul benzinei convenționale de petrol. Pentru a produce alcool, se folosesc trestia de zahăr și alte produse agricole.
După cum se știe bine sportivilor, producătorii de apă, datorită proprietăților lor ridicate antideton și căldură mare de evaporare latentă, alcoolii sunt folosiți ca un carburant special pentru motoarele de curse.
Creșterea rapidă a flotei de automobile și a parcului auto de dimensiuni mici complică în mod semnificativ situația ecologică din unele regiuni ale țării. Utilizarea esterilor și alcoolilor ca aditivi antiknock la benzina convențională permite reducerea bruscă a toxicității gazelor de eșapament; în timp ce puterea efectivă a motorului este de obicei mai ridicată, iar consumul de carburant este mai mic cu 5-6%.
Toate aceste aspecte interesante ale utilizării alcoolilor în amestecurile de combustibili sunt discutate în articolul publicat mai jos.
Rezervele naturale de petrol, care reprezintă principala materie primă pentru obținerea benzinei, nu sunt nelimitate. Pe măsură ce sursele de petrol sunt scăzute, benzina devine mai scumpă. Acest lucru a condus oamenii de știință să dezvolte o căutare intensivă pentru noi combustibili, mai accesibile și mai ieftine pentru motorul cu ardere internă pe benzină, care a făcut o astfel necesară pentru viața de zi cu zi a milioane de oameni o mașină, bărci cu motor, cu barca.
Nu este întâmplător faptul că, în ultimii ani, interesul cercetătorilor în problema utilizării altor compuși cu conținut de oxigen, în special a alcoolilor, ca motor de combustibil a crescut. Rețineți că această problemă nu este deloc nouă: la sfârșitul secolului al XIX-lea s-au făcut încercări de a folosi alcoolul și componentele sale ca și combustibil independent pentru motoarele cu combustie internă. Și în 1902, la o expoziție internațională de la Paris, au fost mai mult de 70 de motoare care lucrează cu combustibil "alcoolic" - etanol și amestecurile sale cu benzină. Etanol - un alcool etilic bine cunoscut, care a fost obținut anterior prin fermentarea culturilor de cartofi și cereale, și în prezent - prin hidroliza materialelor vegetale și a hidratării etilenă - gaze emise din cracarea petrolului sau cocsificarea cărbunelui.
Prin gradul de expunere la corpul uman se face referire la etanol
4-clasă de pericol, precum și benzină fără plumb simplă. Concentrația maximă admisă în aer ajunge la 1000 mg / m3 în zona de lucru și 5 mg / m3 în zonele populate.
O altă versiune a unui înlocuitor de benzină pentru motoarele cu scânteie este metanolul (metanolul). În forma sa pură a fost obținută în 1834 ca rezultat al distilației uscate a lemnului. Metanolul poate fi de asemenea produs din orice materie primă de hidrocarburi: gaz natural, cărbune, deșeuri organice. Metanolul face parte din clasa a treia a pericolului, adică este mai puțin periculos decât tetraetil plumbul, dar este mai periculos decât benzina și etanolul. În consecință, concentrația maximă admisibilă de metanol în aer este mult mai mare decât TPP. Ca aditiv la benzină, metanolul a fost utilizat în anii '30. În anii 1940, în mai multe țări s-au folosit amestecuri triple, constând în 65-80% benzină, 5-20% alcool și 10-15% benzen.
În timpul celui de-al doilea război mondial, Germania, care nu dispune de propriile resurse petroliere, a produs combustibili lichizi artificiali din cărbune. Doar în 1943 au fost primite 3,2 milioane de tone de carburanți, ceea ce reprezintă de 2,3 ori mai mult decât cantitatea de combustibili din petrol. După război, datorită expansiunii producției de petrol și o scădere a costului produselor petroliere Fabricarea de carburant a fost eliminată în 1962 a închis ultima planta pentru a le produce în Germania.
Ulterior, metanolul a găsit o aplicare largă în tehnologia chimică, producția de solvenți și polimeri. Producția sa a crescut constant - acum metanul se situează pe primul loc printre produsele secundare petrochimice. Cu o rafinare minoră a motoarelor convenționale, metanolul poate fi utilizat ca aditiv (10-20%) la benzina comercială. Deși această decizie nu este fundamentală, ea ne permite să salvăm milioane de tone de petrol.
În unele țări, se explorează și posibilitatea utilizării metanolului ca materie primă pentru producerea de benzină. Conform tehnologiei dezvoltate de către firma americană „Mobile“, din metanol, benzină de înaltă calitate, cu o cifră octanică de 90 la 96. Costul de producție al benzinei din metanol este scăzut, dar include costul de preparare a metanolului din gaz de sinteză. Ca rezultat, benzina este mai scumpă decât petrolul. În același timp, dezvoltarea zăcămintelor de cărbune ieftine conduce la producerea de benzină (în metanol) sunt destul de rentabile. În URSS, de exemplu, se consideră recomandabil pentru a obține cele mai ieftine benzina din cărbune mondial depozite Kansk-Achinsk.
Beneficiile alcoolilor
În tabel. 1 prezintă principalele proprietăți fizico-chimice ale anumitor combustibili. Aceasta arată că alcoolii au o valoare calorică mai mică și necesită mai puțin aer pentru ardere decât benzină. Producția de căldură a amestecurilor combustibile (adică un amestec de combustibil și aer) diferă foarte puțin.
O caracteristică a alcoolilor este căldura mare latenta de evaporare. Din această cauză, temperatura amestecului de combustibil în timpul cursei de admisie este mai mică decât atunci când se utilizează benzină. În consecință, sarcina în cilindru este obținută mai densă, iar raportul de umplere al cilindrilor cu amestecul de lucru este mai mare. Acest fenomen se numește efect compresor al amestecurilor de alcool.
Deoarece arderea alcoolului necesită mai puțin aer, volumul cilindrului se concentrează mai mult din amestecul combustibil. De exemplu, în 1 dm 3, compoziția optimă teoretic a amestecului conține 0,085 cm3 de benzină sau 0,097 cm3 de benzen sau 0,143 cm3 de alcool; astfel încât amestecul de alcool are un efect mai eficient de răcire. Îmbogățirea amestecului permite motorului să fie amplificat fără creșterea numărului octanic al combustibilului; Puterea motorului este mărită prin creșterea presiunii medii efective.
alcool Temperatura amestecului la sfârșitul cursei de comprimare la 100-200 ° C mai mică decât amestec benzovozdushnoy, temperatura de ardere maximă - sub aproximativ 200 ° C. Acest lucru reduce tensiunile motorului de căldură, se răcește la modurile fiabil forțată.
Avantajele alcoolilor includ: prezența oxigenului în moleculele lor, care contribuie la o combustie mai completă; absența formării de carbon; Toxicitatea produselor de combustie este mai scăzută decât cea a benzinei. Emisiile de monoxid de carbon și oxizi de azot prin utilizarea amestecurilor alcool-benzen sunt reduse cu 5-15%.
O caracteristică a alcoolilor este capacitatea lor de a fi aprins de o scânteie electrică atunci când schimbarea compoziției amestecului într-o gamă largă de amestecuri bogate, raportul de exces de aer de 0,5-0,6 la 1,5-1,6 cu săraci.
Calitățile pozitive ale alcoolului includ capacitatea lor de a dizolva gudronul emis de benzină în timpul depozitării.
Dezavantaje ale alcoolilor
Consumul de combustibil este invers proporțional cu valoarea calorică a acestuia, prin urmare, consumul specific de alcooli la valoarea calorică scăzută este destul de mare. Dacă în timp ce motorul funcționează pe benzină, consumul său este luat ca 100%, atunci etanolul va avea nevoie de 66% mai mult, iar metanolul - cu 122%. Astfel, pentru a menține aceeași autonomie a navigației în timpul trecerii de la benzină la metanol, este necesar să existe un rezervor dublu de combustibil pe barcă. Atunci când se lucrează cu alcooli, este necesar să se mărească secțiunile transversale ale conductelor de combustibil, ale jeturilor și ale dimensiunilor camerelor flotante ale carburatorilor.
Alcoolii se evaporă mai rău decât benzina, formând electrozi de condens pe electrozii bujiilor, deci este mai greu să rulați un motor rece pe alcool decât pe benzină. Pentru a facilita lansarea, trebuie să utilizați benzină cu conținut ridicat de octan sau eter și, după încălzire, comutați motorul în alimente cu alcool sau amestec de alcool și benzină.
Un dezavantaj grav al alcoolului, în special atunci când este folosit pe ambarcațiuni, este higroscopicitatea. apă fără alcool, amestecat cu benzină în orice raport, ci datorită densității diferite a benzinei și alcool, precum și datorită solubilității ridicate în apă a acestor alcooli din amestec se pot separa și se precipită. Cu o scădere a temperaturii și o creștere a concentrației de apă, aceasta este exacerbată. De exemplu, un amestec metanol-benzină amestec Nye 15%, cu un conținut de apă mai mare de 0,11% stratifică la 0 ° C, cu un conținut de apă mai mare de 0,24% - la 20 ° C. Acest deficit poate fi corectată parțial prin adăugarea la un amestec de etil, benzen sau alcool izobutil.
Metanul reacționează activ cu plumbul, adică acționează agresiv pe lingura de plumb-staniu a rezervoarelor de benzină. În același timp, se formează un precipitat alb amorf, care împiedică conductele de benzină și filtrele. Amestecurile benzen-metanol sunt mai puțin active. În amestecurile anhidre conținând 10-15% metanol, oțelul, alamă și cupru nu corrodes deloc, iar aluminiul corodează lent. Prezența apei în amestec, chiar și în cantități mici, accelerează coroziunea aluminiului și provoacă coroziunea inițială a oțelului. În metanol, și amestecuri ale acestora cu corodează de zinc și contactul prelungit cu anumiți polimeri degradeaza, în particular, materialul de amortizare - polimerază-metacrilat. Alcoolul etilic reacționează cu plumbul și magneziul, dar pe aluminiu acționează mult mai slab.
Motoare pentru curse de combustibil
Deoarece curse cu motor pe scutere, hydroplane, vehicule funcționează la un raport mare de compresie și supraalimentate ridicată la rapoarte de compresie moderate, atunci acestea sunt condiții favorabile pentru apariția detonării, - dezvolta o presiune și temperatură ridicată în cilindri. În aceste condiții, antidetonators slabe (benzen, toluen și xilen) nu dau efect mult, ca aditiv pentru benzina de antiknock plumb puternic peste câteva zecimi de procent este inutil, deoarece nu mai crește cifra octanică a combustibilului.
Datorită rezistenței ridicate împotriva detonării și a căldurii mari de evaporare latentă, alcoolii servesc ca bază pentru combustibilii de curse. Cu același raport de compresie, utilizarea alcoolilor și a amestecurilor lor în locul amestecurilor de benzen-benzen face posibilă creșterea puterii motorului cu 15-20%.
Unele amestecuri de formulări de combustibil pentru un raport de compresie de înaltă sunt prezentate în Tabelul. 2. Un amestec foarte comun de 70% benzină și etanol 30%, iar amestecul a fost "dynamin" (20% etanol, 30% benzen, 49% benzina, 1% ulei de ricin); sub același nume a fost aplicat un amestec, care a constat din 98% metanol, 2% apă conținând 0,3% ulei de ricin (este necesară apă pentru a îmbunătăți răcirea internă a motorului).
Deoarece combustibilul bun este jumătate din succesul, cursele și antrenorii păstrează, de regulă, compoziția chimică exactă a secretului "tigru în motor". În plus, dorind să confunde concurenții, experții străini adaugă camfor și aromatice la combustibilul de curse. Cu toate acestea, unele dintre aceste secrete au fost dezvăluite. De exemplu, motoarele de curse "Ferrari" au lucrat la un amestec: 40% metanol, 30% benzen, 30% benzină de aviație cu apă și ulei de ricin. La motoarele „Mazeratti“ amestec automobile road-curse a fost utilizat: 14% nitrometan, 12% alcool izobutilic, 33% metanol, 40% benzină cu o cifră octanică de 100, și 1% apă.
În cursele înregistrate, se folosesc, de obicei, amestecuri pure de metanol și metanol, de exemplu un amestec de metanol și nitrometan. Adăugarea unui amestec combustibil de curse azotată nitrometan, nitrobenzen și nitropropan puterea motorului crește până la 40%, printr-o mai bună oxidare a combustibilului cu oxigenul eliberat din aceste substanțe la ardere.
Ca un oxidant puternic a fost adăugat la un amestec de combustibili, peroxid de hidrogen, o nitrometan - bit de acid azotic concentrat (furnizat spălare imediată a sistemului de combustibil după eveniment).
efect intermitent rapel puternic - până la 40% creștere în putere - se realizează prin injectare „gaz ilariant“, care conține 50% oxigen mai mare decât aerul.
Carburatoarele motoarelor de curse reacționează la amestecul îmbogățit (α = 0,5-0,7). Un astfel de amestec, deși nu este complet ars, dă un efect semnificativ de răcire în procesul de comprimare. În acest sens, consumul specific de combustibil crește. De exemplu, motoarele de curse cu un turbocompresor au un consum specific de 280 g / e. l. s. h; motoarele cu un compresor de acționare în două trepte consumă 560-700 g / e. l. metanol; în motoarele cu volum mic, cu consum specific specific al amestecurilor de alcool, atinge 1800 g / e. l. S.Ch.
În motoarele de curse, avantajele alcoolilor care permit dezvoltarea vitezelor mari sunt utilizate în cea mai mare măsură. Dezavantajele alcoolilor aici sunt de mică importanță, deoarece combustibilul este preparat în cantități mici și depozitat pentru o perioadă scurtă de timp.
Înlocuiți TPP
De peste 50 de ani, până la utilizare TPP nu opri căutările compuși antiknock mai puțin dăunătoare. Sa sugerat că o varietate de compuși pe bază de staniu, taliu, bismut, seleniu, telur, fier, cobalt, cupru, crom, mangan, carbonil, săruri de chelat, „sandwich“ compuși de tip, cu toate acestea, toți acești aditivi sunt inferiori conduce la antiknock sau performanță proprietățile lor .
În prezent, se găsește un înlocuitor pentru CTE. Acest eter metil-terț-butilic (MTBE), format prin interacțiunea metanolului cu izobutilenă în prezența rășinilor schimbătoare de ioni. MTBE este un lichid incolor, cu un miros ascuțit și un punct de fierbere de 55 ° C, se dizolvă în apă într-o mică concentrație (până la 4,8 g pe 100 g de apă). Realizat în țara noastră testele operaționale ale benzinei A76, care conține 8% MTBE, au arătat că, împreună cu economiile de benzină, toxicitatea gazelor de eșapament este redusă cu o medie de 20%. Datorită utilizării MTBE în SUA și Italia, producția de benzină fără plumb a fost stăpânită.
Astfel, economia de petrol probledly, benzină comercială reducerea toxicității din cauza eșecului de knock anti-și reduce emisiile de plumb nocive din gazele de eșapament nu este departe de soluții practice. Însă pentru producția în masă a combustibililor pe bază de alcool-benzină și MTBE este necesară o restructurare majoră a industriei petrochimice, ceea ce necesită investiții și timp considerabile.
literatură
- 1. Agatov AA Combustibil ușor pentru motoarele sportive. Editura M. DOSAAF, 1962.
- 2. Beckman V. V. Masini de curse. M. "Inginerie mecanică", 1980.
- 3. Gureev A. A. Zhorov Yu. M. Smidovici EV Producția benzinei cu cifră octanică ridicată. M. "Chimie", 1981.
- 4. Smal F. F. B. Arsenov E. Ye. Combustibili promițători pentru automobile. M. "Transport", 1979.