Энергетическое влияние степени гидратации этанола и коэффициента избыточного воздуха (α) на использование смесей этанол-бензина в двигателях с искровым зажиганием

Цель этого исследования – энергетически оценить влияние степени гидратации и типа смеси (богатой смеси α = 0,85 и бедной смеси α = 0,15) на использование смесей этанола и бензина в двигателях с искровым зажиганием. Эксперименты проводились в Лаборатории двигателей Факультета технических наук Гаванского аграрного университета (УНАХ). Используемый двигатель модели JACTO имеет эффективную мощность 1,2 кВт. Частота вращения – 580 об./мин, объём камеры сгорания – 34 см³. Перед сжиганием определяли степень гидратации этанола (80 %; 85 %; 90 %; 95 %). С учётом влияния процента чистоты этанола и коэффициента избыточного воздуха (α) при использовании горючих смесей были проведены анализы следующих параметров: соотношение воздух-топливо (с_в/т) и соотношение топливо-воздух (с_т/в); внутренняя энергия продуктов сгорания (U_z); количество молей исходных веществ в смеси для бензиновых двигателей (M₁) и количество молей продуктов при сгорании (M₂).
На основе выполненных экспериментальных работ и энергетического анализа процесса сгорания показано, что в смеси бензина E‑10-EH‑80 % содержалось большее соотношение воздуха и топлива, чем необходимо для достижения сгорания. Это соотношение достигает 11,781 кг (воздуха)/кг (топлива) для α = 0,85 и 15,309 кг (воздуха)/кг (топлива) для α = 1,15. Это связано с тем, что компоненты с повышенным содержанием влаги обедняют смесь и гарантируют лучшее сгорание. При этом богатые смеси (α = 0,85) оказались наиболее энергоэффективны по причине увеличения октанового числа и соответственно улучшения антидетонационных способностей используемой топливной смеси. Однако, с другой стороны, возможно снижение энергетической эффективности при появлении детонационных процессов.

1. Domínguez, F. S. La agroindustria bioenergética de la caña de azúcar: retos y perspectivas. In: La agroindustria cañera cubana: transformaciones recientes. Editor Mario González-Corzo, 2015, pp. 35–59. [Электронный ресурс]: https://cubaproject.org/wp-content/uploads/2014/07/SugarEbook.pdf. Доступ 31.08.2022.

2. Reyes Suárez, Y., Arteaga Barrueta, M., Morejón Mesa, Y., Fuentes Sánchez, A. Valuation of the energy potential of the agroindustrial residuals of tomato for their employment as biofuel. Revista Ingeniería Agrícola, 2020, Vol. 10, No. 2. [Электронный ресурс]: https://www.redalyc.org/journal/5862/586263256006/. Доступ 31.08.2022.

3. Baño, A., Darío, A., Quito, P., Gonzalo, H. Obtención de la mezcla combustible diésel con aceites lubricantes reciclados del automóvil en concentraciones de 5 %, 10 %, 15 %, 20 % y 30 % y determinación de los parámetros característicos del motor. Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga. Carrera de IngenieríaAutomotriz, 2016. [Электронный ресурс]: http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/11809. Доступ 31.08.2022.

4. Aguilar-Rivera, N. Bioetanol de la caña de azúcar. Avances en Investigación Agropecuaria, 2007, Vol. 11, No. 3, pp. 25–39. [Электронный ресурс]: https://www.redalyc.org/pdf/837/83711303.pdf. Доступ 31.08.2022.

5. Носырев Д. Я., Курманова Л. С., Петухов С. А., Муратов А. В., Ерзамаев М. П. Экологическая эффективность применения альтернативных видов топлива в энергетических установках железнодорожного транспорта // Экология и промышленность России. – 2019. – Т. 23. – № 2. – С. 19–23. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-2-19-23 [платный доступ].

6. Коссов Е. Е., Сухопаров С. И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов // Труды ВНИИЖТ. – М.: Интекст, 1999. – 183 с. ISBN 5-89277-010-9.

7. Марков В. А., Козлов С. И. Топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. – 296 с. ISBN 5-7038-1565-7.

8. Фофанов Г. А. Природный газ – моторное топливо для тепловозов // Журнал «Железные дороги мира (ЖДМ)». – 2006. – № 7. – С. 43–48. [Электронный ресурс]: https://zdmira.com/images/pdf/_dm2006–07_43–48.pdf. Доступ 31.08.2022.

9. Носырев Д. Я, Росляков А. Д., Муратов А. В. Перспективы и проблемы применения альтернативных видов топлива в локомотивных энергетических установках: Монография. – Самара: СамГУПС, 2009. – 117 с. ISBN 978-5-98941-110-8.

10. Reyes Suárez, Y., Morejón Mesa, Y., Hernández Herranz, A. Thermodynamic Evaluation of Using EthanolGasoline Blends in Spark Ignition Engine. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 2020, Vol. 29, No. 2.[Электронный ресурс]: https://www.redalyc.org/journal/932/93264060003/. Доступ 31.08.2022.

11. Богданов С. Н., Буренков М. М., Иванов И. Е. Автомобильные двигатели: «Раздел I. Основы технической термодинамики и теплопередачи». – М.: Машиностроение, 1987. – 367 с. [Электронный ресурс]: https://djvu.online/file/JxMwJZBbNBlEQ. Доступ 31.08.2022.

12. Анохин В. И., Сахаров А. Г. Пособие тракториста: Раздел второй «Тракторные двигатели». – 2-е изд. перераб. – М.: Колос, 1969. – 424 с. [Электронный ресурс]: https://fr-lib.ru/books/professii/posobie-traktoristadownload182810. Доступ 31.08.2022.

13. Гуревич А. М., Сорокин Е. М. Тракторы и автомобили: «Раздел второй. Основы теории тракторных и автомобильных двигателей внутреннего сгорания». – 4-е изд. перераб. и дополн. – М.: Колос, 1978. – 480 с. [Электронный ресурс]: https://djvu.online/file/lIFM9cZ1fzYDZ. Доступ 31.08.2022.

14. Холдерман Дж. Д., Митчелл, мл. Ч. Д. Автомобильные двигатели: теория и техническое обслуживание: Глава 2. Принцип работы и типы двигателей / Пер. с англ. и ред. С. А. Добродеева. – 4-е изд. – М.: Вильямс, 2006. – 664 с. ISBN 5-8459-0954-6.

15. Круглов С. М. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей. – М.: Высшая школа, 1987. – 336 с. [Электронный ресурс]: https://fr-lib.ru/books/raznoe/kruglov-s-m—-ustroistvo-tekhnicheskoeobsluzhivanie-i-remont-legkovykh-avtomobileidownload602479. Доступ 31.08.2022.