Рапсовое масло как топливо

ПРИМЕНЕНИЕ РАПСОВОГО МАСЛА В КАЧЕСТВЕ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Запевалов М.В., Сергеев Н.С., Редреев Г.В.

Рапс в настоящее время является широко распространенной масличной культурой. C учетом высоких затратах на дизельное топливо при возделывании сельскохозяйственных культур вполне логичным стали поиск альтернативного вида топлива и замена дизельного топлива на другое, менее экологически вредное, легко воспроизводимое в условиях сельскохозяйственного предприятия. Проведенные ранее исследования в части применения биотоплива на основе рапсового масла показали перспективность получения применимых результатов. Рапсовое масло практически не содержит серы, экологически безвредно, безопасно в пожарном отношении, обладает хорошими смазочными свойствами, что способствует увеличению срока службы топливной аппаратуры и самого двигателя. Прямое применение рапсового масла в качестве топлива невозможно, нужна технология приготовления топливной смеси. Разработанная технологическая линия позволяет получить топливную смесь с содержанием до 75% рапсового масла. Сравнительные испытания двигателя Д-240 на дизельном топливе и топливной смеси показали отсутствие падения мощности, равенство крутящего момента и снижение удельных затрат на топливо при некотором повышении расхода топливной смеси. Было выяснено, что большое значение имеет получение качественной смеси при имеющейся разнице в вязкости дизельного топлива и рапсового масла. При этом по энергетическим показателям топливная смесь не уступает минеральному дизельному топливу.

THE USE OF RAPESEED OIL AS A BIODIESEL FUEL

Currently, rapeseed is a widespread oilseed crop. With high costs of diesel fuel in the cultivation of agricultural crops, it is quite logical to search for an alternative type of fuel and replace diesel fuel with another, less environmentally harmful and easily reproducible in the conditions of an agricultural enterprise. Previously conducted studies regarding the use of biofuels based on rapeseed oil have shown the prospects of obtaining practically applicable results. Rapeseed oil practically does not contain sulfur, is environmentally friendly and fire-safe, has good lubricating properties, which contributes to an increase in the service life of the fuel equipment and the engine itself. The direct use of rapeseed oil as fuel is impossible, the technology of preparing the fuel mixture is needed. The developed technological line allows to obtain a fuel mixture with a content of rapeseed oil up to 75%. Comparative tests of the D-240 engine on diesel fuel and fuel mixture showed no power drop, equality of torque and reduction of specific fuel costs with a slight increase in the fuel mixture consumption. It was found out that it is of great importance to obtain a high-quality mixture with the existing difference in the viscosity of diesel fuel and rapeseed oil. At the same time, in terms of energy indicators, the fuel mixture is not inferior to mineral diesel fuel.

Текст научной работы на тему «ПРИМЕНЕНИЕ РАПСОВОГО МАСЛА В КАЧЕСТВЕ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА»

Запевалов Михаил Вениаминович, д-р

техн. наук, доц., Южно-Уральский ГАУ, mv.zapevalov@mail.ru; Качурин Виталий Владимирович, канд. техн. наук, доц., Южно-Уральский ГАУ, kachurin-vv@yandex.ru; Сергеев Николай Степанович, д-р техн. наук, проф., ЮжноУральский ГАУ, s.n.st@mail.ru; Редреев Григорий Васильевич, д-р техн. наук, доц., Омский ГАУ, gv.redeeev@omgau.org.

Zapevalov М1кЬаП УешаштоукЬ, Doc. of Techn. Sci., Ass. Prof., S-USAU, mv.zapevalov@ mail.ru; КасИигт У11а1у Vladimirovich, Cand. of Techn. Sci., Ass. Prof., S-USAU, kachurin-vv@yandex.ru; Sergeev Niko1ai Stepanovich, Doc. of Techn. Sci., Prof., S-USAU, s.n.st@mail.ru; Redreev Grigory Vasi1yevich, Doc. of Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, gv.redeeev@omgau.org.

УДК 664.788:633.853.494 Б01 10.48136/2222-0364_2021_4_198

М.В. ЗАПЕВАЛОВ1, НС. СЕРГЕЕВ1, Г.В. РЕДРЕЕВ2 1 Южно-Уральский государственный аграрный университет, Челябинск 2Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск

ПРИМЕНЕНИЕ РАПСОВОГО МАСЛА В КАЧЕСТВЕ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Рапс в настоящее время является широко распространенной масличной культурой. С учетом высоких затратах на дизельное топливо при возделывании сельскохозяйственных культур вполне логичным стали поиск альтернативного вида топлива и замена дизельного топлива на другое, менее экологически вредное, легко воспроизводимое в условиях сельскохозяйственного предприятия. Проведенные ранее исследования в части применения биотоплива на основе рапсового масла показали перспективность получения применимых результатов. Рапсовое масло практически не содержит серы, экологически безвредно, безопасно в пожарном отношении, обладает хорошими смазочными свойствами, что способствует увеличению срока службы топливной аппаратуры и самого двигателя. Прямое применение рапсового масла в качестве топлива невозможно, нужна технология приготовления топливной смеси. Разработанная технологическая линия позволяет получить топливную смесь с содержанием до 75% рапсового масла. Сравнительные испытания двигателя Д-240 на дизельном топливе и топливной смеси показали отсутствие падения мощности, равенство крутящего момента и снижение удельных затрат на топливо при некотором повышении расхода топливной смеси. Было выяснено, что большое значение имеет получение качественной смеси при имеющейся разнице в вязкости дизельного топлива и рапсового масла. При этом по энергетическим показателям топливная смесь не уступает минеральному дизельному топливу.

Ключевые слова: альтернативное топливо, топливная смесь, энергетические показатели, технология приготовления смеси.

Рапс как сельскохозяйственная культура известен человечеству более двух тысяч лет. Рапс используется как для пищевых, так и для технических нужд. Посевная площадь рапса в мире постоянно растет. Он возделывается в 50 странах на площади свыше 26 млн га. Возделывание рапса распространено в странах с умеренным климатом, наиболее популярен он в Индии, Канаде, Китае, Германии, Франции, Великобритании, Польше. Наибольшие площади рапса находятся в Индии и Канаде. В странах Европейского союза первенство по выращиванию рапса принадлежит Германии и Франции.

Спрос на растительные масла растет во всем мире, в том числе в России. В связи с этим как увеличивается посевная площадь масличных культур, так и совершенствуется технология их возделывания. В Челябинской области в структуре масличных культур

под яровым рапсом площадь по годам колеблется от 30 до 50 тыс. га. Из-за нарушения технологии его возделывания средняя урожайность семян не превышает 11 ц/га, хотя природно-климатические условия Южного Урала позволяют получать урожайность до 20 ц/га. В 2019 г. в Челябинской области площадь под масличные культуры, в том числе под рапс, составила 205,5 тыс. га [1].

Производство сельскохозяйственной продукции связано с высокими затратами энергии. В первую очередь это касается топливо-смазочных материалов. В России в технологии возделывания сельскохозяйственных культур средний расход на один гектар составляет около 50 кг дизельного топлива. Следует отметить, что доля стоимости топлива в себестоимости возделываемой сельскохозяйственной продукции превышает 20%. Таким образом, возрастающие цены на топливо ведут к увеличению себестоимости сельскохозяйственной продукции, а при сдерживании ее цены на рынке к снижению рентабельности хозяйства [2].

Россия является одним из основных поставщиков природных энергоресурсов на мировой рынок. Запас этих ресурсов не безграничен, поэтому во всем мире ведутся исследования по применению альтернативных источников энергии. Уже сейчас стоит вопрос о замене минерального топлива на другое, экологически безвредное. Одним из таких видов, по крайней мере для сельского хозяйства, уже сейчас может стать биодизельное топливо на основе растительных масел [3-4].

Широкие исследования по применению растительного масла в качестве топлива для дизельных двигателей проводились еще в 70-е годы прошлого столетия. Известно, что молекула жира состоит из соединений трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами и если к девяти массовым единицам растительного масла добавить одну единицу метанола, то при определенных условиях, в результате химической реакции, образуется метиловый эфир и глицерин. Метиловый эфир и является биотопливом. Существуют и другие способы его приготовления, например путем нейтрализации глицерина [5].

Биотопливо можно получать из любого растительного масла, однако наиболее рациональным является топливо на основе рапсового.

Рапс — это однолетнее масличное растение из семейства крестоцветных. В зависимости от сорта и условий возделывания в семенах содержится от 30 до 50% масла. Рапсовое масло содержит такие кислоты, как олеиновая — 43,7%; линолевая — 20,9%; эруковая — 15,4%; линоленовая — 8,5%; пальмитиновая — 4,8%; эйкозеновая — 4,8%; стеариновая — 1,7%. Рапсовое масло является ценным диетическим продуктом, так как содержит достаточно высокое количество полиненасыщенных жирных кислот. Тем не менее, оно широко используется на технические нужды. Еще в древние времена рапсовое масло применялось в фонарях для освещения улиц, смазки металлических деталей, контактирующих с водой и паром, с целью предотвращения коррозии. В настоящее время его применяют в гидравлических системах тракторов и сельхозмашин. Это отличное сырье для производства разлагаемой пластмассы и экологического топлива для тепловых двигателей. Если минеральное масло попадет на почву, то растения погибают и прорастать на этом месте не могут в течение нескольких лет. Рапсовое же масло не обладает бензоловым запахом, а при попадании в почву или воду не причиняет вреда ни растениям, ни живым организмам. Обладает коротким периодом распада (28-30 дней). Оно почти не содержит серы, в то время как при сгорании минерального дизельного топлива ее выделяется около 0,5%. При сгорании выделяется столько углекислого газа, сколько было потреблено растением из атмосферы для производства масла за весь период его жизни. Обладает хорошими смазочными показателями, что способствует увеличению срока

службы топливного насоса и самого двигателя [6-7]. Повышенная температура воспламенения рапсового масла обеспечивает его пожарную безопасность. Все это говорит о рациональности применения рапсового масла в качестве топлива дизельных двигателей, которое может быть приготовлено в условиях сельскохозяйственного предприятия с себестоимостью ниже закупочной цены минерального дизельного топлива.

Целью исследования является определение сравнительных эксплуатационных показателей дизельного двигателя при работе на дизельном топливе и топливе на основе рапсового масла.

Задачи исследования: обоснование технической целесообразности применения рапсового масла в качестве топлива дизельного двигателя; разработка схемы технологической линии для приготовления топливной смеси и приготовление топливной смеси рапсового масла с дизельным топливом; проведение сравнительных испытаний дизельного двигателя при работе на дизельном топливе и смеси рапсового масла с дизельным топливом.

Материалы и методы

Несмотря на имеющиеся отличия физико-химических свойств рапсового масла и дизельного топлива (табл. 1), в настоящее время все большее применение рапсовое масло получает в качестве основного компонента при приготовлении биодизельного топлива [8]. Эти два компонента хорошо смешиваются, а полученная смесь имеет свойства, которые позволяют ее сжигать в дизельном двигателе без изменения его конструкции. Рапсовое масло существенно отличается от дизельного топлива по вязкости и температуре вспышки: если вязкость дизельного топлива составляет 4,3 мм2/с, то рапсового масла 75,1 мм /с. Смесь 75% рапсового масла и 25% дизельного топлива имеет

вязкость 36,0 мм /с, плотность 891 кг/м и низшую теплоту сгорания 38,375 мДж/кг, то есть показатели, близкие к дизельному топливу.

Физико-химические свойства рапсового масла и дизельного топлива

№ п/п Параметр Рапсовое масло Дизельное топливо

1 Содержание, % С; Н; О 78,0; 11,5; 10,5 85,2; 13,7; 1,1

2 Плотность при 15°С, кг/м3 917 800-845

3 Кинематическая вязкость при 40°С, мм2/с 42,1 1,5-4,0

4 Динамическая вязкость при 20°С, Па/с 68,7 • 10-3 3,15 • 10-3

5 Поверхностное натяжение, н/м 33,2 • 10-3 27,1 • 10-3

6 Низшая теплота сгорания, мДж/м3 36,992 42,437

7 Цетановое число 36-55 46-49

8 Температура вспышки, не ниже, °С 100 55

9 Температура застывания, °С -23 -10; -35; -45; -55

10 Содержание серы, % 0,005 0,5

11 Коксуемость 10%-ного остатка, не более, % 0,4 0,3

В Южно-Уральском ГАУ проведены исследования по приготовлению смеси рапсового масла с дизельным топливом и сравнительные исследования двигателя Д-240 при работе на дизельном минеральном топливе и топливе из смеси, состоящей из 75% рапсового масла и 25% дизельного топлива. При приготовлении смеси необходимо обеспечить точное дозирование компонентов и их равномерное смешивание. Анализ существующих технологий дозирования жидкостей показывает, что наиболее распространенным является объемное дозирование, для обеспечения которого применяются различные способы и технические средства, отличающиеся функциональностью и

сложностью применяемых конструкций. При разработке технологического процесса приготовления топливной смеси ставилась задача по обеспечению его надежности и простоты конструкций при соблюдении заданной точности дозирования и равномерности смешивания. В связи с этим разработана технологическая линии для приготовления топливной смеси (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая линия приготовления топливной смеси: 1 — емкость для хранения рапсового масла; 2 — емкость для хранения минеральных компонентов; 3 — центробежные насосы; 4 — емкости постоянного уровня масла и минеральных компонентов; 5 — трубопроводы подачи жидкости;

6 — обратные трубопроводы; 7 — электромагнитные клапаны; 8 — щелевые дозаторы жидкости;

9 — центробежный роторный смеситель; 10 — пульт управления

Устройство работает следующим образом. Из емкостей для хранения 1 и 2 масло и минеральные компоненты центробежными насосами 3 по трубопроводам 5 подаются в емкости постоянного уровня 4. При заполнении емкостей жидкостью до установленного уровня избыточная жидкость по обратному трубопроводу самотеком поступает в свои емкости. При включении смесителя жидкости 9 электромагнитные клапаны 7 открываются и жидкости поступают в щелевые дозаторы жидкости 8, дозирующие в определенной пропорции. Далее жидкости подаются в устройство для смешивания 9. Готовая топливная смесь по трубопроводу подается в накопительную емкость.

Для обеспечения качественного смешивания жидкостей было разработано и запатентовано устройство для смешивания жидкостей разной вязкости, представляющее собой центробежно-роторный смеситель [9]. Конструкция технологической линии проста в обслуживании и надежна в эксплуатации.

Сравнительные испытания двигателя Д-240 проводились в специализированной лаборатории ЮУрГАУ при работе с регулятором на электрическом обкаточно-тормозном стенде КИ-5543-ГОСНИТИ. Результаты испытаний представлены в табл. 2 и 3.

Результаты испытаний дизельного двигателя Д-240 при работе с регулятором на дизельном топливе

№ п/п Параметр и размерность Обозначение Номер испытания

1 Частота вращения вала двигателя, об./мин п 2350 2300 2270 2200 2170 2000 1650

2 Нагрузка на тормозе, кг Рт 0 17,0 29,0 33,0 33,5 35,0 39,0

3 Расход топлива за испытание, г ДGт 50 100 100 100 100 100 100

4 Продолжительность испытания, с Т 43 41 30 25,5 26,5 30,5 31,8

5 Показания Ц-образного манометра, мм М 162 160 158 150 141 133 91

6 Давление масла, МПа Рм 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,2

7 Температура масла, °С 1м 76 82 85 89 90 94 95

8 Температура охлаждающей жидкости, °С 1ж 72 74 78 80 82 82 83

9 Температура отработавших газов, °С 1г 172 285 435 450 555 560 560

10 Давление атмосферное, кПа Вокр 96 96 96 96 96 96 96

11 Температура окружающего воздуха, °С 1окр 21 22 22 22 22 23 23

12 Часовой расход топлива, кг/ч От 4,2 8,8 12,0 14,1 13,6 11,8 11,3

13 Цикловая подача топлива, мг/цикл Вц 14,8 31,8 44,1 53,5 52,2 49,2 57,2

14 Плотность воздуха, кг/м3 Рокр 1,1363 1,1325 1,1325 1,1325 1,1325 1,1286 1,1286

15 Действительный расход воздуха, кг/ч Ов 326 324 322 313 304 295 244

16 Теоретический расход воздуха, кг/ч Овт 381 373 368 356 352 324 267

17 Коэффициент наполнения ^ 0,86 0,87 0,87 0,88 0,86 0,91 0,91

18 Коэффициент избытка воздуха а 5,44 2,58 1,87 1,55 1,56 1,75 1,51

19 Усл. среднее давление мех. потерь, МПа РМ 0,23 0,22 0,22 0,22 0,21 0,20 0,17

20 Условная мощность мех. потерь, кВт Км 21,2 20,4 19,9 18,8 18,4 15,8 11,2

21 Крутящий момент, Нм Мк 0 119 203 231 235 249 273

22 Среднее эффективное давление, МПа Ре 0 0,31 0,54 0,61 0,62 0,66 0,72

23 Эффективная мощность, кВт № 0,0 28,7 48,3 53,2 53,3 52,0 47,2

24 Уд. эффект. расход топлива, г/кВт ч Бе 306 249 265 255 227 240

25 Уд. затраты на топливо, руб./кВт ч се 10,19 8,29 8,82 8,49 7,56 7,99

26 Среднее индикаторное давление, МПа Р1 0,23 0,54 0,76 0,83 0,83 0,86 0,89

27 Индикаторная мощность, кВт н 21,2 49,1 68,2 72,0 71,6 67,9 58,4

28 Удельный индикативный расход топлива, г/кВт & 197 179 176 196 190 174 194

29 Индикаторный КПД Л1 0,44 0,48 0,49 0,44 0,46 0,50 0,45

30 Механический КПД Лм 0,00 0,58 0,71 0,74 0,74 0,77 0,81

Результаты испытаний дизельного двигателя Д-240 при работе с регулятором на смеси 75% рапсового масла и 25% дизельного топлива

№ п/п Параметр и размерность Обозначение Номер испытания

1 Частота вращения вала двигателя, об./мин п 2350 2300 2270 2200 2170 2000 1650

2 Нагрузка на тормозе, кг Рт 0 14,0 26,5 32,5 33,5 35,0 38,5

3 Расход топлива за испытание, г ДGт 50 100 100 100 100 100 100

4 Продолжительность испытания, с Т 41 39 28,5 24,5 24,8 25,7 28,8

5 Показания Ц-образного манометра, мм М 160 159 156 146 145 132 91

6 Давление масла, МПа Рм 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,2

7 Температура масла, °С 1м 77 82 86 88 91 93 95

8 Температура охлаждающей жидкости, °С 1ж 74 75 77 80 81 82 84

9 Температура отработавших газов, °С 1г 172 285 435 520 535 531 556

10 Давление атмосферное, кПа Вокр 96 96 96 96 96 96 96

11 Температура окружающего воздуха, °С ^кр 21 22 22 22 22 23 23

12 Часовой расход топливной смеси, кг/ч От 4,4 9,2 12,6 14,7 14,5 14,0 12,5

13 Цикловая подача топливной смеси, мг/цикл Бд 15,6 33,4 46,4 55,7 55,7 58,4 63,1

14 Плотность воздуха, кг/м3 Роко 1,1363 1,1325 1,1325 1,1325 1,1325 1,1286 1,1286

15 Действительный расход воздуха, кг/ч Ов 324 323 320 309 308 294 244

16 Теоретический расход воздуха, кг/ч Овт 381 373 368 356 352 324 267

17 Коэффициент наполнения 0,85 0,87 0,87 0,87 0,88 0,91 0,91

18 Коэффициент избытка воздуха а 5,15 2,44 1,77 1,47 1,48 1,47 1,37

19 Условное среднее давление механических потерь, МПа РМ 0,23 0,22 0,22 0,22 0,21 0,20 0,17

20 Условная мощность механических потерь, кВт Км 21,2 20,4 19,9 18,8 18,4 15,8 11,2

21 Крутящий момент, Нм Мк 0 98 186 228 235 245 270

22 Среднее эффективное давление, МПа Ре 0 0,26 0,49 0,60 0,62 0,65 0,71

23 Эффективная мощность, кВт № 0 23,6 44,1 52,4 53,3 51,3 46,6

24 Удельный эффективный расход топливной смеси, г/кВт ч Бе 391 286 280 272 273 268

25 Удельные затраты на топливную смесь, руб./кВт ч се 10,27 7,51 7,35 7,14 7,17 7,04

26 Среднее индикаторное давление, МПа Р1 0,23 0,48 0,71 0,82 0,83 0,85 0,88

27 Индикаторная мощность, кВт н 21,2 44,0 64,0 71,2 71,6 67,1 57,8

28 Удельный индикаторный расход топливной смеси, г/кВт & 207 210 197 206 203 209 216

29 Индикаторный КПД Г1 0,42 0,41 0,44 0,42 0,43 0,42 0,40

30 Механический КПД Гм 0,00 0,54 0,69 0,74 0,74 0,76 0,81

При номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя 2170 об./мин эффективная мощность двигателя, работающего как на дизельном топливе, так и на смеси рапсового масла с дизельным топливом, составляет 53,3 кВт. Одинаковый крутящий момент 235 Н/м, а удельный эффективный расход топливной смеси больше всего на 17 г/кВт ч. При этом удельные затраты на топливную смесь ниже, чем на дизельное топливо [10].

Рис. 2. Изменение удельных затрат на топливо (верхняя кривая -дизельное топливо; нижняя кривая — топливная смесь)

Энергетические и стоимостные показатели предоставляют основание для использования данной смеси в качестве топлива дизельного двигателя.

Для обеспечения точного дозирования и равномерного смешивания рапсового масла и дизельного топлива при приготовлении топливной смеси для дизельного двигателя разработана технологическая линия, включающая запатентованное устройство для смешивания жидкостей разной вязкости. Для целей исследования была приготовлена топливная смесь для дизельного двигателя, состоящая из 75% рапсового масла и 25% дизельного топлива. Получены положительные результаты при сравнительных испытаниях на электрическом обкаточно-тормозном стенде КИ-5543-ГОСНИТИ двигателя Д-240 при работе на дизельном топливе и топливной смеси рапсового масла с дизельным топливом [11]. Испытания показали, что при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя 2170 об./мин эффективная мощность двигателя, работающего как на дизельном топливе, так и на смеси рапсового масла с дизельным топливом, составляет 53,3 кВт. Одинаковый крутящий момент 235 Н/м, а удельный эффективный расход топливной смеси больше всего на 17 г/кВт ч. Данная топливная смесь по энергетическим показателям не уступает минеральному дизельному топливу.

M.V. ZAPEVALOV1, N.S. SERGEEV1, G.V. REDREEV2

1South Ural State Agrarian University, Chelyabinsk

Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

The use of rapeseed oil as a biodiesel fuel

Keywords: alternative fuel, fuel mixture, energy indicators, technology of mixture preparation.

1. Зыбалов В.С. Яровой рапс — культура больших возможностей на Южном Урале / В.С. Зыбалов. — Текст : непосредственный // АПК России. — 2019. — Том 26. — № 5. — С. 755-762.

2. Зыбалов В.С. Рациональное использование рапса в сельскохозяйственном производстве /

B.С. Зыбалов, Н.С. Сергеев, М.В. Запевалов. -Текст : непосредственный // АПК России. — 2019. -Т. 26. — № 2.

3. Зыбалов В.С. Анализ химического состава и физических свойств подсолнечного и рапсового масла / В.С. Зыбалов, Я.С. Кожамкулова. — Челябинск : ЧГАА, 2013. — С. 33-38. — Текст : непосредственный.

4. Применение топлива на основе рапсового масла в дизелях / Д.Д. Матиевский, С.П. Кулмана-ков, С.В. Лебедев, А.В. Шашев. — Текст : непосредственный // Ползуновский вестник. — 2006. — № 4. —

C. 118-127 ; Даманский Р.В. Оценка эффективности использования дизельного топлива с присадкой ПТЛМ на примере работы прецизионных сопряжений распылителей форсунок / Р.В. Даманский. -Текст : непосредственный // Вестник Омского ГАУ. — 2020. — № 2(38). — С. 152-158.

5. Рапс озимый и яровой : практическое руководство. — Москва : Госагрокомитет, 1988. — 44 с. -Текст : непосредственный.

6. Рапсовое масло как альтернативное топливо для дизеля / В.А. Марков, А.И. Гайворонский, С.Н. Девянин, Е.Г. Пономарев. — Текст : непосредственный // Автомобильная промышленность. -2006. — № 2.

1. Zybalov V.S. Yarovoj raps — kul'tura bol'shih vozmozhnostej na Yuzhnom Urale / V.S. Zybalov. -Tekst : neposredstvennyj // APK Rossii. — 2019. -Tom 26. — № 5. — S. 755-762.

2. Zybalov V.S. Racional'noe ispol'zovanie rap-sa v sel'skohozyajstvennom proizvodstve / V.S. Zybalov, N.S. Sergeev, M.V. Zapevalov. — Tekst : neposredstvennyj // APK Rossii. — 2019. — T. 26. — № 2.

3. Zybalov V.S. Analiz himicheskogo sostava i fizicheskih svojstv podsolnechnogo i rapsovogo masla / V.S. Zybalov, Ya.S. Kozhamkulova. — Chelyabinsk : ChGAA, 2013. — S. 33-38. — Tekst : neposredstvennyj.

4. Primenenie topliva na osnove rapsovogo masla v dizelyah / D.D. Matievskij, S.P. Kulmanakov, S.V. Lebedev, A.V. Shashev. — Tekst : neposredstvennyj // Polzunovskij vestnik. — 2006. — № 4. — S. 118127 ; Damanskij R.V. Ocenka effektivnosti is-pol'zovaniya dizel'nogo topliva s prisadkoj PTLM na primere raboty precizionnyh sopryazhenij raspylitelej forsunok / R.V. Damanskij. — Tekst : neposredstvennyj // Vestnik Omskogo GAU. — 2020. — № 2(38). -S. 152-158.

5. Raps ozimyj i yarovoj : prakticheskoe ruko-vodstvo. — Moskva : Gosagrokomitet, 1988. — 44 s. -Tekst : neposredstvennyj.

6. Rapsovoe maslo kak al'ternativnoe toplivo dlya dizelya / V.A. Markov, A.I. Gajvoronskij, S.N. Devyanin, E.G. Ponomarev. — Tekst : nepo-sredstvennyj // Avtomobil'naya promyshlennost'. -2006. — № 2.

7. Keruchenko L.S. Faktory, opredelyayushchie iznos zapornogo sopryazheniya raspylitelya forsunki dizel'nogo dvigatelya / L.S. Keruchenko, I.V. Verete-

7. Керученко Л.С. Факторы, определяющие износ запорного сопряжения распылителя форсунки дизельного двигателя / Л.С. Керученко, И.В. Веретено, Р.В. Даманский. — Текст : непосредственный // Вестник ОмГАУ. — 2016. — № 2(22). -С. 222-226.

8. Жосан А.А. Сравнительные физико-химические свойства дизельного топлива из рапсового масла / А.А. Жосан, Ю.Н. Рыжов, А.А. Курочкин. -Текст : непосредственный // Инженерно-техническое обеспечение развития в АПК / Вестник ОрелГАУ. — Ч. 11.

9. Патент на изобретение № 2342985, РФ. Устройство для смешивания жидкостей разной вязкости / М.В. Запевалов, Н.С. Сергеев, С.П. Ма-ринин. — опубл. 10.01.2009, Бюл. № 1. — Текст : непосредственный.

10. Квашин В.П. Способы экономии топлива в агропромышленном комплексе / В.П. Квашин, А.Г. Щербакова, С.В. Захаров. — Текст : непосредственный // Вестник Омского ГАУ. — 2018. -№ 2(30). — С. 109-115.

11. Иванов А.А. Оценка эксплуатационных показателей машинно-тракторного агрегата при работе на метаноло-рапсовой эмульсии : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / А.А. Иванов. — Тверь, 2017. — 147 с. -Текст : непосредственный.

no, R.V. Damanskij. — Tekst : neposredstvennyj // Vestnik OmGAU. — 2016. — № 2(22). — S. 222-226.

8. Zhosan A.A. Sravnitel'nye fiziko-himi-cheskie svojstva dizel'nogo topliva iz rapsovogo masla / A.A. Zhosan, Yu.N. Ryzhov, A.A. Kurochkin. -Tekst : neposredstvennyj // Inzhenerno-tekhnicheskoe obespechenie razvitiya v APK / Vestnik OrelGAU. -Ch. 11.

9. Patent na izobretenie № 2342985, RF. Us-trojstvo dlya smeshivaniya zhidkostej raznoj vyazkosti / M.V. Zapevalov, N.S. Sergeev, S.P. Marinin. -opubl. 10.01.2009, Byul. № 1. — Tekst : neposredstvennyj.

10. Kvashin V.P. Sposoby ekonomii topliva v agropromyshlennom komplekse / V.P. Kvashin, A.G. Shcherbakova, S.V. Zaharov. — Tekst : neposredstvennyj // Vestnik Omskogo GAU. — 2018. -№ 2(30). — S. 109-115.

11. Ivanov A.A. Ocenka ekspluatacionnyh po-kazatelej mashinno-traktornogo agregata pri rabote na metanolo-rapsovoj emul'sii : dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tekhnicheskih nauk / A.A. Ivanov. — Tver', 2017. — 147 s. — Tekst : neposredstvennyj.

Запевалов Михаил Вениаминович, д-р

техн. наук, доц., Южно-Уральский ГАУ, mv.zapevalov@mail.ru; Сергеев Николай Степанович, д-р техн. наук, проф., Южно-Уральский ГАУ, s.n.st@mail.ru; Редреев Григорий Васильевич, д-р техн. наук, доц., Омский ГАУ, gv.redreev@omgau.org.

Zapevalov Mikhail Veniaminovich, Doc. of Techn. Sci., Ass. Prof., S-USAU, mv.zapevalov@ mail.ru; Sergeyev Nikolay Stepanovich, Doc. of Techn. Sci., Prof., S-USAU, s.n.st@mail.ru; Redreev Grigory Vasilievich, Doc. of Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, gv.redreev@ omgau.org.

УДК 621.929.2/9 DOI 10.48136/2222-0364_2021_4_206

ВВ. МАТЮШЕВ, АН. БОЧКАРЕВ, А.В. СЕМЕНОВ, И.А. ЧАПЛЫГИНА

Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СМЕСИТЕЛЯ

Интенсификация развития животноводства и птицеводства предусматривает разработку и внедрение в производство технологий подготовки кормов к скармливанию, обеспечивающих максимальное использование их энергетической ценности. Одной из важнейших операций в технологической линии получения сбалансированных по питательной ценности кормов является их качественное смешивание. Смесители сыпучих компонентов металлоемки и энергоемки, имеют сложную конструкцию с недоста-

«Зеленое» топливо губит моторы

Ни для кого не секрет, что многие фермеры, перевозчики и предприниматели недавно решили использовать в своих машинах соевое и рапсовое масло вместо дизельного топлива и бензина┘. Это происходит не только на фермах некоторых российских или украинских производителей, но и в Европе. Так дешевле. А стандартный лозунг любой рыночной экономики — снижение издержек производства. К этому следует добавить волну энтузиазма по поводу альтернативных форм энергии, также поддерживаемую финансовыми стимулами со стороны официальных властей некоторых стран. Естественно, что в условиях роста цен на обычные виды топлива возникает соблазн заменить их растительными маслами. Однако специалисты немецкой компании Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik предупреждают, что не каждая машина способна выдержать бездумное использование такого экологически чистого топлива.

На семинаре, недавно состоявшемся в Магдебурге, Германия, эксперты представили свой анализ ситуации в Agrar-Sevice Wesendorf GmbH недалеко от Мюнстера. Дело в том, что это предприятие вполне типично для немецких сельхозпроизводителей. В нем работает 40 человек, и он занимается как производством растений, так и транспортировкой продукции — как собственных, так и других производителей. В парке компании 18 грузовиков, 14 тракторов, 6 зерноуборочных комбайнов, 5 полевых мельниц и 4 зерновых мельницы мощностью до 550 кВт. Основное отличие этого предприятия от других в том, что оно уже несколько лет использует в качестве топлива растительное масло. Компания перешла на растительное масло в 2005 году, когда в Германии выросли цены на бензин и дизельное топливо. Достаточно упомянуть, что сам комбайн потребляет от 50 до 60 литров дизельного топлива в час. В мае прошлого года руководство компании модернизировало свой парк грузовиков, добавив в каждую из них по второй емкости для растительного масла. Система работала таким образом, что двигатель достиг рабочей температуры на дизельном топливе, а затем переключался на рапсовое масло. Такие преобразования обычно стоят от 2500 до 4500 евро. Если бы грузовики использовались круглосуточно, конверсия окупилась за несколько месяцев.

Однако использование растительного масла, даже рафинированного (свежее нерафинированное масло может вывести из строя двигатель в течение 24 часов), оказалось значительными дополнительными затратами. Кроме того, в начале биобума на Западе выросло само растительное масло. Кроме того, правительство, не желая терять дополнительные доходы, начало повышать налоги на биотопливо. Поэтому компании пришлось перейти на импортное более дешевое соевое масло из Бразилии. С 2005 года в качестве топлива было использовано 1,6 миллиона литров соевого масла.

Однако растительное масло оказалось очень вредным для машин. В грузовиках, например, масло нужно было менять каждые 20–25 тысяч. км. Но почти каждый грузовик должен был быть оборудован собственным графиком замены масла. Дело в том, что когда в двигатель попало растительное масло, оно вело себя не так, как дизельное топливо. Цетановое число, то есть воспламеняемость дизельного топлива (чем выше число, тем выше легкость воспламенения), у растительного масла ниже, а это означает, что оно плохо горит в фазе зажигания и при низких оборотах двигателя. Хуже того, он загрязняет, накапливается в смазочных маслах, а затем вступает в реакцию с ними. В результате получается липкая слизистая масса, которая может просто повредить двигатель при следующем запуске. Использование растительного масла вместо топлива приводит, среди прочего, к для блокировки каналов впрыска и отложений на поршневых кольцах. Поршни наконец начнут разрушаться. Однако растительное масло имеет свойство полимеризоваться при высоких температурах. Другими словами, использование растительного масла в качестве моторного топлива создает порочный круг. Другими словами, использование растительного масла в качестве моторного топлива создает порочный круг. Для правильного течения ему необходимы высокие температуры, а при высоких температурах он имеет тенденцию к образованию вредных отложений.Поэтому необходимо постоянно контролировать химический состав отложений, что само по себе недешево.Таким образом, с точки зрения производителей дизельных двигателей, таких как немецкая компания Deutz, использование растительного масла вместо или в качестве добавки к дизельному топливу в значительной степени неэффективно и не приводит к экономии топлива или удешевлению процесса эксплуатации двигателя.Однако производители дизельного топлива не решаются запретить использование растительного масла в дизелях.Однако Deutz, как подчеркивает немецкий еженедельник VDI-Nachrichten, считает, что такие растительные масла должны быть сертифицированы, а их использование в качестве моторного топлива должно решаться специалистами.

Итак, вопрос знатокам по биотопливу для дизеля (рапсовому маслу)

Кароче вчера набрел я на такие видосы где чуваки за границей и у нас льют вместо дизеля простое масло рапсовое или растительное. Вопрос следующий чем черевата такая заправка вместо дизтоплива? У кого какие мысли? Едиственный минус пишут что такое топливо можно использовать только как летнюю солярку тоесть до -5ти градусов. И также говорят что такая заправка может убить мотор. Для полноты тематики предложу ссылочку о выводах сих экспериментов читать до конца aviaforum.ru/threads/vopr…tov-dlja-b-dizelja.29261/ Но вообще тема интересная так как в выводах пишут о том что чистое масло светлое без примесей глицеринов хорошо отфильтрованное на заводе изготовителе весьма пойдет для замены дизеля.

Вот один коммент: "Проверял на своем Форде Транзит 1988г.2.5дизель.Езжу на чебуречной отработке подсолнечного масла, примерно пополам с соляркой.Звук ТНВД мягче, прет мощнее-наверное из-за большей вязкости топлива давление в рампе выше, там где в гору на 2-й полз, взлетаю на 3-й передаче.На выхлопной трубе имею больший нагар, чем с просто соляркой.А так за полтора года нет проблем-только экономия.Масло фильтрую через сетки и простой прозрачный фильтр за 20р.Собрал систему на даче, заливаю говно-масло 40 литров в корыто а на утро имею 35л, на глаз, чистого масла.Не собираюсь отказываться от такого пойла своему жеребцу…"
Итак смотрим:

Рапсовое масло как альтернативный вид топлива автотракторной техники

По совокупности рассмотренных физико-химических показателей можно утверждать, что для производства биотоплива может использоваться рапсовое масло. Основой при этом является обязательный подогрев с целью снижения его вязкости.

1. Карташевич А. Н. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости: учебное пособие / А. Н. Карташевич, В. С. Товстыка и др. — М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2016. — 420 с. [Электронный ресурс].

2. Алушкин Т. Е. Результаты испытаний трактора МТЗ–82 в агрегате с зерновой сеялкой СЗ–5,4 при работе на модифицированном топливе / Т. Е. Алушкин, Р. Г. Бердникова, А. П. Миков // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. — 2016. — № 1. — С. 69–73.

3. Алушкин Т. Е. Снижение затрат на дизельное топливо / Т. Е. Алушкин, Р. Г. Бердникова, А. П. Миков // Сельский механизатор. — 2015. — № 3. — С. 20–21.

В современном сельском хозяйстве основным источником энергии является дизельный двигатель, работающий на топливе нефтяного происхождения. Ресурс дизельного двигателя ограничен, к тому же само топливо постоянно дорожает. В этой связи большой практический интерес представляет изыскание альтернативных видов топлива. Одним из них может быть рапсовое масло. Сам процесс изготовления рапсового масла намного проще и дешевле, чем процесс получения дизельного топлива. Особенностью производства рапсового масла является осуществление непрерывного цикла производственного процесса. Преимуществами технологии получения биотоплива выступают:

● использование возобновляемого сырья (рапса) для получения основного компонента;

● получение ценных сопутствующих продуктов: твердого топлива, жмыха для приготовления кормов, технического мыла, глицерина;

● небольшое количество сточных вод;

● отсутствие вредных газообразных выбросов;

● технология получения биотоплива является материало- и ресурсосберегающей.

Отсюда следует, что при переходе двигателя с дизельного топлива на биотопливо произойдет снижение затрат на топливо примерно в 2–4 раза. Следующий положительный момент при использовании биотоплива — это его экологичность. Помимо пониженной температуры затвердевания (а это очень важно для наших зимних погодных условий), биотопливо, как моторное топливо, обладает рядом ценных качеств. Его применение существенно продлевает время жизни двигателя, так как такое топливо обладает лучшей смазывающей способностью, чем горючее из нефти. При этом на 90 % снижается риск раковых заболеваний. За счет того что биотопливо содержит 11 % кислорода, количество углекислого газа уменьшается на 80 %, угарного газа — на 35, окислов серы — на 100, аэрозолей (дымовых частиц размером менее 10 микрон) — на 32 %. Ясно, что эти впечатляющие показатели имеют первостепенное значение для улучшения экологической ситуации. Однако существуют и проблемы, связанные с использованием рапсового масла. Основными проблемами применения такого топлива стали: