Методы повышения эффективности работы дизеля при использовании этанола в качестве экологической добавки к дизельному топливу тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Бирюков, Владимир Владимирович

• Бирюков, Владимир Владимирович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Бирюков, Владимир Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Список основных обозначений

Введение

Глава 1. Обоснование целесообразности использования биотоплив в транспортных дизелях

1.1. Тенденции развития мирового топливно-энергетического комплекса и типы биотоплив, используемых в транспортных

дизелях

1.2. Спиртовые топлива и направления их использования в двигателях внутреннего сгорания

1.3. Показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизелей

1.4. Цель работы и задачи исследования

Глава 2. Расчетные исследования течения нефтяного и эмульгированного топлива в распылителях дизельных форсунок

2.1. Направления использования биотоплив в транспортных

дизелях

2.2. Физико-химические свойства рапсового масла и этанола

2.3. Иследования вязкостных характеристик биотоплив

2.4. Обоснование целесообразности моделирования течения

топлива в проточной части распылителя форсунки

2.5. Моделирование течения топлива в распылителях форсунок

при использовании различных топлив

2.6. Основные результаты и выводы по второй главе

Глава 3. Экспериментальные исследования дизеля, работающего на эмульсиях рапсового масла и этанола

3.1. Методы решения проблем использования этанола в качестве

Стр.

моторного топлива для дизелей

3.2. Экспериментальные исследования дизеля, работающего на

смесях рапсового масла и этанола

3.3. Основные результаты и выводы по третьей главе

Глава 4. Экспериментальные исследования дизеля, работающего на

смесях нефтяного дизельного топлива и абсолютного этанола

4.1. Проблема получения стойких смесей нефтяных топлив и

этанола

4.2. Экспериментальные исследования дизеля, работающего на нефтяном дизельном топливе и его смеси с абсолютным

этанолом

4.3. Методика сравнительной оценки экологических качеств нефтяного дизельного топлива и смесевого биотоплива с добавкой

этанола

4.4 Основные результаты и выводы по четвертой главе

Основные выводы и заключение

Список литературы

Приложение

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

ВИЭ - возобновляемые источники энергии;

ВМТ - верхняя мертвая точка;

ВСХ - внешняя скоростная характеристика;

ВТЭ - водотопливная эмульсия;

ГМ - горчичное масло;

ДТ - дизельное топливо;

ИПС - изопропиловый спирт;

КМ - кукурузное масло;

КПГ - компримированный природный газ;

КПД - коэффициент полезного действия;

КС - камера сгорания;

ОГ - отработавшие газы;

ПАВ - поверхностно-активные вещества;

ПАУ - полициклические ароматические углеводороды;

ПЗВ, т - период задержки воспламенения;

ПК - программный комплекс;

п.к.в. - поворот коленчатого вала двигателя;

ПМ - подсолнечное масло;

РМ - рапсовое масло;

СМ - соевое масло;

СПГ - сжиженный природный газ;

СУГ - сжиженный углеводородный газ;

ТА - топливоподающая аппаратура;

ТНВД - топливный насос высокого давления;

ТЧ - твердые частицы;

УОВТ, 0 - угол опережения впрыскивания топлива;

ЦЧ - цетановое число;

ЭС - этиловый спирт;

РР - масло Pongamia РтпМа;

КОх, СО, СНХ - оксиды азота, монооксид углерода, углеводороды;

Сщх, ССО, ССНх - их объемные концентрации в ОГ;

ЕКОх, ЕСО, ЕСНх - их часовые массовые выбросы;

еКОх, еСО, еСНх - их удельные массовые выбросы;

Ст, ^топл - часовой расход топлива;

£е, & усл - удельный эффективный расход топлива; условный удельный

эффективный расход топлива;

КХ - дымность ОГ по шкале Хартриджа;

Пе, Пе усл - эффективный КПД дизеля; условный эффективный КПД; ¿р - число распыливающих отверстий;

/р, 1р тек - диаметр, длина и текущая длина распыливающего отверстия; Ь, В, в - длина, ширина и угол струи распыливаемого топлива; ^и, тах - подъем и максимальный подъем иглы форсунки; ^в/р - эффективная площадь распылителя в сборе;

рвпр, рвпр тах - давление впрыскивания, максимальное давление впрыскивания;

ртопл, ртопл вх, ртопл вых - давление топлива; давление топлива на входе и выходе из

распыливающего отверстия;

Еурб - турбулентная энергия потока топлива;

Qгаз - объемная доля газовой фазы в топливе;

Qэс - объемная доля капель этилового спирта в топливе;

Какс - аксиальная скорость течения топлива;

п, птн - частоты вращения двигателя и топливного насоса;

Ые, Ме - эффективная мощность двигателя и его крутящий момент;

а - коэффициент избытка воздуха;

р, V, ^ - плотность, кинематическая и динамическая вязкость.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы повышения эффективности работы дизеля при использовании этанола в качестве экологической добавки к дизельному топливу»

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе развития двигателестроения в качестве основных показателей двигателей внутреннего сгорания рассматриваются показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов. Транспортные двигатели являются основным источником выбросов токсичных веществ в атмосферу. Так, например, доля автомобильного транспорта в выбросе вредных веществ составляет в США 60,6 %, в Англии - 33,5 %, во Франции -32 %. В Москве годовые суммарные выбросы вредных веществ автотранспортом достигают 1,7 млн. тонн. Поэтому одним из приоритетных направлений совершенствования поршневых двигателей является улучшение их экологических показателей, в первую очередь - показателей токсичности отработавших газов. В качестве эффективного средства улучшения названных показателей рассматривается применение различных альтернативных топлив. Среди альтернативных топлив необходимо выделить биотоплива, вырабатываемые из различного растительного сырья. Привлекательность этих топлив обусловлена практически неисчерпаемой сырьевой базой для их производства и хорошими экологическими качествами. К биотопливам следует, в первую очередь, отнести биоэтанол, а также топлива, производимые из растительных масел. Они имеют приемлемую стоимость и могут быть использованы в качестве моторных топлив для дизелей. Широкое использование биоэтанола сдерживается отличиями его физико-химических свойств от аналогичных свойств нефтяных дизельных топлив. Эта проблема может быть решена путем использования смесевых и эмульгированных топлив, т.е. смесей этанола с нефтяными или альтернативными топливами.

Диссертационная работа посвящена проблемам использования биоэтанола в качестве биодобавки к моторному топливу для транспортных дизелей. В диссертации проведена оценка эффективности различных направлений использования этанола в качестве экологической добавки к

дизельному топливу. Разработана методика расчета показателей вязкости нефтяного дизельного топлива, биотоплив на основе растительных масел и эмульгированного биотоплива с добавкой этанола. Проведены расчетные исследования вязкости этих топлив. Разработана методика расчета показателей потока эмульгированного биотоплива с добавкой этанола в проточной части распылителей дизельных форсунок и проведены его расчетные исследования. Проведены экспериментальные исследования показателей дизеля, работающего на эмульгированных биотопливах - эмульсиях рапсового масла и этанола, а также экспериментальные исследования показателей дизеля, работающего на смесевых биотопливах - смесях нефтяного дизельного топлива и абсолютного этанола. Разработана методика сравнительной оценки экологических качеств нефтяного дизельного топлива и смесевого биотоплива с добавкой этанола.

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью улучшения показателей токсичности отработавших газов дизелей. Эффективным методом улучшения названных показателей является использование этанола в качестве кислородсодержащей добавки к дизельному топливу. Такая добавка этанола позволяет улучшить качество протекания процессов распыливания топлива, смесеобразования и сгорания и, тем самым снизить выбросы оксидов азота и сажи с отработавшими газами. Вместе с тем, одной из основных проблем применения этанола в качестве кислородсодержащей добавки является его плохая смешиваемость с нефтяными и многими альтернативными топливами. Эта проблема может быть решена путем использования абсолютного (безводного) этанола. Другое направление применения этанола в качестве кислородсодержащей добавки -использование эмульсий этанола с различными топливами. При этом возникают эффекты, способствующие улучшению качества процессов распыливания топлива, смесеобразования и сгорания. В первую очередь - это турбулизация потока топлива в распылителях форсунок за счет образования

паровой фазы и струй распыливаемого эмульгированного топлива за счет быстрого выкипания этанола из топлива. В результате удается заметно снизить выбросы основных токсичных компонентов отработавших газов дизелей -оксидов азота и сажи. При анализе проблем использования этанола в качестве кислородсодержащей присадки необходимо проведение комплекса расчетно-экспериментальных исследований, направленных на исследование названных эффектов и на исследование параметров дизеля, работающих на смесевых и эмульгированных топливах с добавкой этанола. Результаты этих исследований будут способствовать достижению требуемых показателей токсичности отработавших газов современных транспортных дизелей.

Цель работы: разработка методов повышения эффективности работы дизеля при использовании этанола в качестве экологической добавки к дизельному топливу.

Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов. С помощью теоретических методов проведены расчетные исследования вязкости смесевых биотоплив и параметров потока различных топлив в проточной части распылителей форсунок, а также оценка экологических показателей смеси нефтяного дизельного топлива и этанола. Экспериментальная часть работы заключалась в определении показателей дизеля, работающего на смесевых биотопливах с добавкой этанола.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана методика расчета вязкости биотоплив на основе растительных масел и эмульгированного биотоплива;

- разработана методика расчета показателей потока эмульгированного биотоплива в проточной части распылителей дизельных форсунок;

- разработана методика сравнительной оценки экологических качеств нефтяного дизельного топлива и смесевого биотоплива с добавкой этанола.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются:

- использованием современных методик расчета показателей потока топлива в проточной части распылителей форсунок;

- использованием современных методик сравнительной оценки экологических качеств различных топлив;

- совпадением результатов расчетных и экспериментальных исследований, полученных при испытаниях на развернутом двигателе.

Практическая ценность состоит в том, что:

- разработанная методика расчета вязкости эмульгированного биотоплива и проведенные по этой методике расчеты позволили оценить вязкость эмульсии рапсового масла и этанола;

- разработанная методика расчета показателей потока топлива в проточной части распылителей дизельных форсунок и проведенные расчетные исследования позволили оценить влияние свойств эмульсии рапсового масла и этанола на параметры процесса топливоподачи;

- проведенные экспериментальные исследования дизеля, работающего на эмульсиях рапсового масла и этанола, подтвердили эффективность их использования для улучшения показателей токсичности отработавших газов дизеля;

- проведенные экспериментальные исследования дизеля, работающего на смеси нефтяного дизельного топлива с добавкой абсолютного этанола, подтвердили эффективность ее использования в отечественных дизелях;

- разработанная методика сравнительной оценки экологических качеств нефтяного дизельного топлива и смесевого биотоплива с добавкой этанола и проведенные оптимизационные расчеты показали возможность использования этой методики при разработке практических рекомендаций по выбору оптимальной добавки этанола.

Реализация результатов работы. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ кафедр «Поршневые

двигатели» и «Теплофизика» МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также лаборатории «Автоматика» НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты исследований внедрены в ООО «ППП «Дизельавтоматика», г. Саратов и в ЗАО «Форант-Сервис» (г. Ногинск).

Апробация работы:

Основные положения и результаты диссертации обсуждались:

- на заседании кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2017 г.);

- на международной научно-технической конференции «6-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» в ГТУ «МАДИ» (Москва, 2013 г.);

- на международной научно-технической конференции «Двигатель-2017», посвященной 110-летию кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2017 г.);

- на заседаниях Всероссийской научно-технической конференции (ВНТК) им. проф. В.И. Крутова по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок при кафедре «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2014-2017 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, все - по списку ВАК [21, 70, 71, 72, 75, 82, 117, 163] и 6 материалов конференций [15, 48, 49, 50, 85, 112].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 171 страница, включая 146 страниц основного текста, содержащего 62 рисунка и 30 таблиц. Список литературы содержит 187 наименований на 20 страницах. Приложение на 8 страницах включает листинг программы аппроксимации экспериментальных данных по вязкости эмульсионной смеси и документы о внедрении результатов работы.

ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТОПЛИВ В ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЯХ

1.1. Тенденции развития мирового топливно-энергетического комплекса и типы биотоплив, используемых в транспортных дизелях

Современный этап развития энергетики характеризуется неизбежным истощением мировых запасов полезных ископаемых при одновременном увеличении энергопотребления. По прогнозам к 2020 г. потребление энергоресурсов составит 18 ... 20 млрд. тонн в год в нефтяном эквиваленте [6, 94, 126]. Ожидается, что к середине нынешнего столетия рост потребления первичных ресурсов по сравнению с 2010 г. удвоится и составит около 28 млрд. тонн в нефтяном эквиваленте. При этом возрастет роль возобновляемых энергетических ресурсов. Планируется, что через ближайшие 10 лет доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе ведущих промышленных стран составит от 10 до 30 % [6, 94]. Так, в соответствии с данными работы [45] к 2019 г. объем рынка «чистых» технологий составит 325,9 млрд долл. США (Рис. 1.1).

Рис. 1.1.

Прогноз развития мирового рынка «чистых» технологий до 2019 г.

1 - 2009 г.; 2 - 2019 г.

При этом рынок биотоплив оценивается в 112,5 млрд долл. (около 30 % всех возобновляемых источников энергии).

В связи с указанной тенденцией в сравнительно недалекой перспективе сырьевая база для производства энергоносителей для транспортных энергетических установок существенно расширится. Их будут производить не только из полезных ископаемых, но и из возобновляемых источников энергии (биомасса, растительные масла, спирты и др.) [1, 16, 35, 51, 90, 129]. Пристальное внимание к альтернативным топливам обусловлено быстрым ростом мирового автопарка и необходимостью его бесперебойного обеспечения моторными топливами [5, 9]. Лидером по развитию альтернативной энергетике являются США, которые существенно опережают другие страны по использованию альтернативных моторных топлив. При этом необходимо отметить, что в США потребление спиртовых топлив значительно опережает потребление других альтернативных топлив - пропан-бутановых смесей (сжиженного углеводородного газа - СУГ), компримированного природного газа (КПГ) и сжиженного природного газа (СПГ), см. Рис. 1.2 [86].

Рис. 1.2.

Динамика роста транспортных средств, работающих на альтернативных топливах: 1 - СУГ; 2 - КПГ; 3 - Е85 (смесь 85% этанола и 15% бензина);

4 - СПГ

Планируется, что через 10 лет доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергобалансе ведущих промышленных стран составит от 10 до 30% [6, 126]. При этом значительная доля ВИЭ приходится на биотоплива, производимые из растительного сырья [13, 14, 36, 172, 174]. Наибольшее потребление этих ресурсов предполагается в странах Европейского союза. Среди альтернативных топлив, производимых из растительного сырья, в первую очередь, необходимо выделить биоэтанол, получение которого возможно из различного растительного сырья - сахарной свеклы, сахарного тростника, кукурузы, пшеницы, картофеля, сладкого сорго, топинамбура и других сельскохозяйственных культур [63, 137, 140]. Это наиболее широко применяемый на транспорте вид биотоплив. Современное мировое производство этанола составляет около 100 млрд. литров в год (приблизительно 80 млн. т/год) [94, 126]. Большая его часть приходится на топливный этанол.

В странах Европейского союза кроме этанола широкое применение нашли топлива, получаемые из растительных масел [47, 63, 80]. При этом рассматривается целый ряд растительных масел: рапсовое, подсолнечное, хлопковое, соевое, льняное, пальмовое, арахисовое и некоторые другие. Перспективными биотопливами являются сами растительные масла, их смеси с нефтяными и альтернативными топливами, сложные эфиры (метиловые, этиловые, бутиловые) растительных масел, называемые биодизельными топливами. Схожие с нефтяными моторными топливами энергетические характеристики растительных масел и их производных позволяют использовать эти топлива в качестве альтернативных моторных топлив.

Необходимо отметить, что в 2013 году на долю биодизельного топлива, производимого из растительных масел, приходится около 70 % (по объему) всего объема биотоплив, производимых в странах Европейского Союза, а на долю биоэтанола - около 28 %. В 2009-2012 г.г. биоэтанол импортировался как

топливо Е90 (смесь 90% бензина и 10% этанола). Динамика производства и потребления биотоплива в странах ЕС представлена на Рис. 1.3 [70].

О, млрд.л

О, млрд.л

15,0

10,0

ш

о

с

(I)

го

1

о

2006 2007 2008 2009 201 0 201 1 2012 201 3 2014 Годы

Рис. 1.3.

Динамика производства и потребления биотоплива в странах ЕС: 1 - потребление биодизельного топлива; 2 - его производство; 3 - его импорт;

4 - потребление биоэтанола; 5 - его производство; 6 - его импорт

Таким образом, среди альтернативных энергоносителей, используемых на транспорте, одними из наиболее перспективных являются спирты и топлива, производимые на их основе. Как отмечено выше, спиртовые топлива можно получить из любого углеводородного сырья - как органического (сельскохозяйственные культуры, растительные отходы, водоросли и др.), так и минерального (природный газ, уголь, горючие сланцы). Среди преимуществ спиртовых топлив можно отметить наличие в их молекулах атомов кислорода, способствующих снижению вредных выбросов с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания [61, 69].

Спирты относятся к кислородсодержащим топливам (оксигенатам), что позволяет заметно улучшить показатели токсичности ОГ двигателей

1.2. Спиртовые топлива и направления их использования в двигателях внутреннего сгорания

внутреннего сгорания либо путем их конвертирования на работу на спиртовых топливах, либо путем добавления спиртов в нефтяные и альтернативные топлива [6, 53, 91, 110, 137, 139].

Спирты являются соединениями органического происхождения и характеризуются присутствием в их молекуле одной или нескольких гидроксильных групп ОН (Рис. 1.4) [13, 63, 76]. В зависимости от числа этих групп спирты подразделяют на одноатомные, двухатомные и многоатомные. В группе одноатомных спиртов выделяют нормальные спирты, в которых соединенные между собой атомы углерода образуют неразветвленную цепочку углеводородных групп СН3 и СН2, а гидроксильная группа ОН соединена с последней группой СН2 в этой цепи (нормальный пропанол, нормальный бутанол и др. на Рис. 1.4), и изомеры этих спиртов. Среди одноатомных спиртов в зависимости от положения гидроксильной группы различают первичные ЯСН2ОН (например, нормальный бутанол), вторичные ЯСНОН (втор-бутанол) и третичные спирты RСОН (трет-бутанол, Я - радикал).

н н н-с-о' н

метанол

Н Н Н

н-с-с-о"

Н Н этанол

Н Н Н Н

н-с-с-с-о'

Н Н Н

нормальный пропанол

Н

но'н н-с-с-с-н н н н

изопропанол

Н Н Н Н |||| ^Н

н-с-с-с-с-о н н н н

нормальный бутанол

Н

но'н н н-с-с-с-с-н н н н н

н

н

н н н

н-с—с—с-н н-с—с—с-о

н I н н I н н-с-н н-с-н

✓ Н

н

втор-бутанол трет-бутанол

Рис. 1.4.

н

изобутанол

Молекулярные структуры простейших спиртов: С, Н, О - атомы углерода,

водорода и кислорода

Простейший из спиртов - метиловый спирт (метанол, древесный спирт) СН3ОН легко смешивается с водой в любых соотношениях, смешивается со спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими растворителями, не

смешивается с алифатическими углеводородами. Обладает высоким октановым числом, поэтому его добавляют в автомобильные бензины. Метанол является ядовитым веществом. Другой характерный представитель спиртов - этиловый спирт (этанол, винный спирт) СН3СН2ОН (или С2Н5ОН) смешивается с водой в любых пропорциях. Кроме этих двух простейших спиртов в качестве моторного топлива могут быть использованы и другие спирты - нормальный пропанол (н-пропанол), изопропанол, нормальный бутанол (н-бутанол), втор-бутанол, трет-бутанол, изобутанол и более тяжелые спирты. Свойства этих спиртов приведены в Таблице 1 [13, 63, 76]. В качестве моторных топлив используются и смеси этих спиртов с нефтепродуктами, а также с различными альтернативными топливами [91, 137]. Так в ряде стран широкое применение в качестве топлива для ДВС получил газохол - смесь бензина с этанолом в соотношении 9:1) [6]. Он представляет собой жидкость с плотностью р=730-

-5

760 кг/м , пределами выкипания от 25 до 210°С, низшей теплотой сгорания Яц=41900 кДж/кг, теплотой испарения ^исп=465 кДж/кг.

Наиболее привлекательным для использования в ДВС является этанол. Это обусловлено его хорошими экологическими качествами (предельно допустимая концентрация этанола в воздухе рабочей зоны - наивысшая среди рассматриваемых спиртов, см. Таблицу 1) и возможностью его получения из различных сырьевых ресурсов. В качестве сырья для получения этанола используются сахарная свекла, сахарный тростник, кукуруза, пшеница, картофель, сладкое сорго, топинамбур и другие сельхозкультуры (Таблица 2). Цены на мировом рынке этанола даны в Таблице 3 [13, 35]. Около 93% этанола производится с использованием процесса брожения. При этом 60% спирта получают из сахара и 40% - из зерна. Примерно 7% этанола вырабатывается химическим синтезом (преимущественно из природного газа). Сегодня основная часть биоэтанола производится в Северной и Южной Америке, а мировыми лидерами в его производстве являются США и Бразилия (Рис. 1.5) [86].

Таблица 1.

Физико-химические свойства простейших спиртов

Показатели Спирты

метанол этанол н-пропа-нол изопро панол н- бутанол втор-бутанол трет-бутанол изобута нол

Формула состава СН3ОН С2Н5ОН С3Н7ОН С3Н7ОН С4Н9ОН С4Н9ОН С4Н9ОН С4Н9ОН

Молекулярная масса 32,04 46,07 60,10 60,10 74,12 74,12 74,12 74,12

Плотность при 20°С, кг/м3 791,7 789,0 803,5 785,1 809,8 806,0 788,7 802,1

Вязкость кинематическая при 20о С, мм2/с 0,75 1,00 2,81 3,09 3,60 5,22 4,20 4,50

Поверхностное натяжение при 20о С, мН/м 22,1 22,0 23,8 21,7 24,2 23,0 - 22,1

Цетановое число 5 8 - - 18 - 15 -

ОЧ по моторному методу 98 99 - 90 87 - 95 94

ОЧ по исследовательскому методу 112 111 110 112 113

Температура плавления, °С -97,8 -114,6 -126,2 -89,5 -89,8 -114,7 25,5 -108,0

Температура кипения, °С 64,7 78,4 97,2 82,4 117,5 99,5 82,9 108,4

Критическая температура, °С 249,4 243,7 263,7 235,6 288,6 264,0 235,0 271,0

Критическое давление, Мпа 8,02 6,38 5,10 5,38 4,68 4,53 4,96 4,58

Температура вспышки, °С 10,0 12,2 23,0 13,0 34,0 24,0 10,0 28,0

Температура самовоспламенения, °С 464 426 371 - 345 - 480 390

Концентрационные пределы воспламенения, % 6,7-36,5 3,2-19,0 2,1-13,5 2,2-13,0 1,8-12,0 1,9-7,9 1,8-7,3

Теплота сгорания низшая, кДж/кг 19670 26800 30700 32800 33100 - - 32980

Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг вещества, кг 6,49 9,01 10,36 10,36 11,20 11,20 11,20 11,20

Теплота испарения, кДж/кг 1115 870 749 670 591,2 562,4 535,4 578,4

Давление насыщенных паров при 0,1 МПа и 20°С, кПа 24,6 12,2 2,0 5,2 0,8 2,4 5,6 1,2

Теплоемкость Ср при 0,1 МПа и 20°С, Дж/(кг-град) 2,51 2,47 2,45 2,68 2,43 2,73 - 2,38

Содержание, % по массе С Н О 37.5 12.6 49,9 52,2 13,1 34,7 60,0 13,4 26,6 60,0 13,4 26,6 64,8 13,6 21,6 64,8 13,6 21,6 64,8 13,6 21,6 64,8 13,6 21,6

Растворимость в воде при 20°С, г/100 г воды не огранич ена не ограниче на хороша я хороша я 10,0 12,5 не огранич ена 11,1

ПДК рабочей зоны, мг/м3 5 1000 10 980 10 150 300 150

Примечание: ОЧ - октановое число; ПДК - предельно допустимая концентрация

Таблица 2.

Показатели процесса производства этанола из различного сырья

Сырье Урожайность, т/га Стоимость, долл./м

Сахарная свекла 2,5 - 3,0 300 - 400

Сахарный тростник 3,5 - 5,0 160

Кукуруза 2,5 - 3,0 250 - 400

Пшеница 0,5 - 2,0 380 - 400

Картофель 1,2 - 2,7 800 - 900

Сладкое сорго 3,0 - 5,0 200 - 300

Кассава 1,5 - 6,0 700

Синтетический спирт - 540

Таблица 3.

Цены на этанол на мировом рынке

Страна Цена (евро/м )

Бразилия 160

Бразилия (безводный спирт) 220

США (безводный спирт) 250

Европа (безводный спирт из сахарной свеклы) 350 - 450

Импорт спирта в Европу 190

Производство биоэтанола, млн т/год

2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 Годы

Рис. 1.5.

Динамика мирового производства биоэтанола: США (1); Бразилия (2); страны ЕС (3); Китай (4); Канада (5); остальные страны (6)

Как отмечено выше, современное мировое производство этанола составляет 80 млн. тонн в год, из них 10 млн. тонн приходится на пищевой этанол, 20 млн. тонн - на этанол для химической промышленности и 50 млн. тонн - на топливный этанол. В то же время мировая потенциальная потребность в этом спирте достигает 2 млрд. тонн в год. Топливный этанол используется различным образом: около 26% его смешивают с бензином, около 3% применяется в качестве топлива для дизелей [13, 35]. В США для бензиновых двигателей используются, в основном, топливо Е-85, содержащее 85 % этанола в смеси с автомобильным бензином. Цены на бензин и смесевое топливо Е-85 приведены на Рис. 1.6 [86]. Следует отметить, что в странах ЕС на автозаправочных станциях (АЗС) отпускается смесевое топливо Е-90 (смесь 90% этанола и 10% бензина). Данные по количеству АЗС, реализующих топливо Е90 в ряде европейских стран, приведены на Рис. 1.7 [86].

Рис. 1.6.

Сравнительная стоимость бензина (1) и смесевого биотоплива Е-85 (2) в США

Австрия Швейцария Нидерланды Германия Франция

Швеция |

0 500 1000 1500

Количество, шт.

Рис. 1.7.

Количество АЗС, реализующих топливо E-90 в странах ЕС

В некоторых странах уже действуют стандарты на биоэтанол. В соответствии с этими стандартами требования к выпускаемому этанолу в различных странах различаются, но эти отличия незначительны (Таблица 4) [13]. Только в США допустимым является содержание этанола 92,1% в смеси с водой и денатурирующими веществами. То есть, по сути, допускается применение азеотропной смеси, с регулированием содержания воды при помощи денатурирующих присадок. В других странах этанол для автотранспорта должен быть безводным, т.е. абсолютным спиртом.

Этанол используется в качестве топлив в двигателях с принудительным воспламенением. Следует, однако, отметить, что сжигание спиртовых топлив, причем с лучшей топливной экономичностью, возможно и в дизелях [13, 138, 140]. Из данных, приведенных на Рис. 1.8, следует, что дизели с неразделенными камерами сгорания (КС), работающие на этаноле, имеют термический КПД nt на 20-35% выше, чем бензиновые двигатели [13, 76]. В то же время, этот спирт обладает рядом недостатков, которые препятствуют его широкому использованию в качестве топлив для дизелей. Это, в первую очередь, его плохая самовоспламеняемость (низкое цетановое число - ЦЧ).

Таблица 4.

Требования к составу этанола в различных странах

Параметры Бразилия Канада США Герман ия Украи на Польша

Объемная концентрация этанола, %, не менее 99,3 98,7 92,1 99,8 99,3 99,6

Воды, %, не более - 0,1 % (масс.) 7,9 % (об.) - 0,02 % (об.) 0,4 % (об.)

Концентрация альдегидов, в расчете на ацетальдегид, г/л безводного этанола, не более 0,004 0,20

Объемная концентрация метанола, % об., не более - - 0,50 - - -

Концентрация кислот в пересчете на уксусную, г/л безводного этанола, не более 0,03 0,03 0,07 (об.) 0,03

Концентрация эфиров в пересчете на этилацетат, г/л безводного этанола, не более 0,002 0,20

Сухой остаток, г/л безводного этанола, не более - - 0,05 - - 0,02

Содержание меди, мг/кг, не более 0,07 0,10 0,10 - - 0,10

Денатурирующие вещества, % (об.) 3,0 1 л бензина на 100 л этанола 1,96 -4,76

Рис. 1.8.

Относительная термическая эффективность использования нефтяных топлив и простейших спиртов в бензиновых и дизельных двигателях: гц -относительный термический КПД (за единицу принят термический КПД бензинового двигателя со степенью сжатия е=8)

При организации процесса сгорания простейших спиртов в цилиндрах дизеля возникает проблема их воспламенения, поскольку эти спиртовые топлива имеют низкие цетановые числа (Рис. 1.9) [13, 76]. При этом используются различные методы улучшения воспламенения низкоцетановых спиртов. Для улучшения воспламеняемости этанола в дизелях используются увеличение степени сжатия, повышение давления наддува, установка подогревателей воздуха на впуске, теплоизоляция деталей КС и др. При этом, наиболее распространенными способами воспламенения является воспламенение этанола от запальной дозы нефтяного дизельного топлива (ДТ), от свечи зажигания и с использованием присадок к топливу.

Рис. 1.9.

Применимость топлив с разными цетановыми числами: 1 - нормальная работа дизеля; 2 - работа возможна, но с пониженной топливной экономичностью, повышенной шумностью, с затрудненным холодным пуском; 3 - работа возможна только с присадками к топливу и со средствами, облегчающими самовоспламенение и сгорание топлива

Возможные способы подачи спиртового топлива в КС дизелей представлены на Рис. 1.10 [13, 76]. Подача этанола и метанола в дизель возможна несколькими способами: они могут впрыскиваться в чистом виде или

в смеси с дизельным топливом в непосредственно цилиндры, подаваться во впускной трубопровод в жидкой фазе или в виде пара. Непосредственное впрыскивание спирта в КС может осуществляться с помощью штатного топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизеля. Используется также непосредственная подача спирта в КС в виде эмульсии с дизельным топливом. Эффективными являются системы с раздельным впрыскиванием спирта и запальной дозы ДТ в цилиндры дизеля. Кроме представленных на Рис. 1.10 способов использования метанола и этанола в дизелях, возможно разложение их с получением синтез-газ (смеси монооксида углерода СО и водорода Н) и последующей его подачей в цилиндры двигателя или использование спиртов в качестве энергоносителя для топливных элементов [5, 13].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бирюков, Владимир Владимирович, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аблаев А.Р. Биотопливо в мире и в России // Экологический вестник России. 2007. № 6. С. 8-15.

2. Автомобильные двигатели: Учебник для ВУЗов / М.Г. Шатров [и др.] / Под ред. М.Г. Шатрова. М.: Издательский центр «Академия», 2013. 464 с.

3. Автотранспорт и экология мегаполисов / А.А. Ипатов [и др.]. М.: Экология машиностроения, 2011. 252 с.

4. Азаров В.К., Кутенев В.Ф., Сайкин А.М. Проблемы создания экологически чистого автомобиля // Автомобильная промышленность. 2013. № 10. С. 5-7.

5. Альтернативные моторные топлива: Учебное пособие для ВУЗов / А.Л. Лапидус [и др.]. М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. 288 с.

6. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / А.А. Александров [и др.] / Под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. 791 с.

7. Аттия А.М.А., Кульчицкий А.Р. Управление структурой водотопливной эмульсии // Research papers of Lithuanian University of Agriculture. 2012. Vol. 46. № 2-3. P. 112-126.

8. Аттия А.М.А. Улучшение экологических и экономических показателей дизеля за счет изменения структуры водотопливной эмульсии: Дис. ... канд.тех.наук. М., 2012. 133 с.

9. Басков В.Н., Панцхава Е.С. Моторные биотоплива: состояние и перспективы развития технологии в мире и в России // Теплоэнергетика. 2013. № 4. С. 43-47.

10. Басов К.А. ANSYS: Справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. 640 с.

11. Батурин О.В., Батурин Н.В., Матвеев В.Н. Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent: Учебное пособие. Самара: Изд-во Самарского государственного аэрокосмического университета, 2009. 151 с.

12. Бояренок А.Г., Подчинок В.М., Пархоменко А.В. Экологические показатели дизелей и пути их улучшения // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. С. 5-8.

13. Биотоплива для двигателей внутреннего сгорания / В.А. Марков [и др.]. М.: НИЦ «Инженер» (Союз НИО), 2016. 292 с.

14. Биоэнергетика: Мировой опыт и прогнозы развития / Л.С. Орсик [и др.] / Под ред. В.Ф. Федоренко. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. 404 с.

15. Вальехо Мальдонадо П.Р., Марков В.А., Бирюков В.В. Исследования воспламеняемости эмульсий рапсового масла и этанола // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2016. № 5. С. 109.

16. Вальехо Мальдонадо П.Р. Энергосберегающие технологии и альтернативная энергетика: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Изд-во РУДН, 2008. 204 с.

17. Васильев И.П. Влияние топлив растительного происхождения на экологические и экономические показатели дизеля. Луганск: Изд-во Восточноукраинского университета им. В. Даля, 2009. 240 с.

18. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. М.: Факториал Пресс, 2002. 824 с.

19. Влияние этанола на показатели дизеля Д21А1 / В.А. Лиханов [и др.] // Автомобильная промышленность. 2011. № 12. С. 26-27.

20. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник. Минск: Современная школа, 2005. 608 с.

21. Вязкостные характеристики многокомпонентных и эмульгированных топлив / В.В. Бирюков [и др.] // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2017. № 3. С. 64-69.

22. Гладков О.А., Бернштейн Е.В., Виноградов Д.П. Характер воздействия водотопливной эмульсии на процессы сгорания в дизеле // Двигателестроение. 1989. № 10. С. 10-12, 33.

23. Гладков О.А., Лерман Е.Ю. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990. 112 с.

24. Голубков Л.Н. Расчетное исследование способов повышения давления впрыскивания топлива в дизелях // Автомобильные и тракторные двигатели внутреннего сгорания: Сб. науч. трудов МАДИ. М.: Изд-во МАДИ, 1986. С. 71-76.

25. Горбов В.М., Гавриш И.В. Особенности распыливания водотопливной эмульсии в двигателях внутреннего сгорания // В сб.: «Теплоэнергетика и хладотехника». Николаев: Кораблестроительный институт, 1992. С. 3135.

26. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Исследование работы дизеля КАМАЗ -740 при использовании водотопливной эмульсии // Вестник РУДН. Инженерные исследования. 2004. № 2. С. 16-19.

27. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1998. 216 с.

28. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия. М.: Изд-во Стандартинформ, 2009. 7 с.

29. Грабов Л.Н., Шматок А.И. Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов // Промышленная теплотехника. 2009. Т. 31. № 7. С. 36-40.

30. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Учебник для ВУЗов. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2005. 344 с.

31. Грехов Л.В., Кулешов А.С. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 64 с.

32. Гришин Ю.А., Копылов А.С. Численное моделирование течения топлива в проточных частях распылителя форсунки // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2015. № 10. С. 31-37.

33. Гришин Ю.А., Рысс К.Н. Численный расчет течения топлива в форсунке дизеля // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2013. № 8. С. 3-7.

34. Гуреев А.А., Азев В.С., Камфер Г.М. Топливо для дизелей. Свойства и применение. М.: Химия, 1993. 336 с.

35. Гусаков С.В. Перспективы применения в дизелях альтернативных топлив из возобновляемых источников: Учебное пособие для ВУЗов. М.: РУДН, 2008. 318 с.

36. Гусев А.Б. Биотопливо - инновационная перспектива российской энергетики // Наука. Инновации. Образование: альманах. 2008. Вып. 6. С. 188-195.

37. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / С.И. Ефимов [и др.] / Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1985. 456 с.

38. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / Д.Н. Вырубов [и др.] / Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.

39. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / В.П. Алексеев [и

др.] / Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

40. Дугин Г.С. Применение биоэтанольного топлива на автотранспорте // Транспорт на альтернативном топливе. 2010. № 5. С. 48-51.

41. Ерохов В.И., Николаенко А.В. Оценка экологической безопасности современных транспортных средств // Транспорт на альтернативном топливе. 2009. № 1. С. 67-73.

42. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. 120 с.

43. Зенин А.А. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла: Дис. ... канд.тех.наук. М., 2009. 222 с.

44. Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике / под ред. Б.Е. Победри. М.: Мир, 1975. 541 с.

45. Инновационное развитие альтернативной энергетики: Часть 1 / В.Ф. Федоренко [и др.]. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 348 с.

46. Использование в дизеле смесевых биотоплив с добавками растительных масел / В.А. Марков [и др.] // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2014. № 10. С. 11-19.

47. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях / В.А. Марков [и др.]. М.: ООО НИЦ «Инженер», 2011. 536 с.

48. Исследование воспламеняемости биотоплив в условиях ДВС / В.В. Бирюков [и др.] // Решение энерго-экологических проблем в автотранспортном комплексе: тез. докл. междунар. науч.-тех. конф. «6-ые Луканинские чтения». М.: МАДИ (ГТУ), 2013. С. 3-5.

49. Исследование самовоспламенения биотоплив в ДВС / В.В. Бирюков [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2014. № 1. С. 121-122.

50. Исследование воспламеняемости эмульсий рапсового масла и этанола / В.В. Бирюков [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2016. № 5. С. 109.

51. Кавтарадзе З.Р., Кавтарадзе Р.З. Перспективы применения поршневых двигателей на альтернативных моторных топливах // Транспорт на альтернативном топливе. 2009. № 6. С. 59-65.

52. Козлов А.В. Оценка выбросов вредных веществ автомобилями в условиях эксплуатации // Автомобильная промышленность. 1999. № 2. С. 37-40.

53. Карпов С.А., Капустин В.М., Старков А.К. Автомобильные топлива с биоэтанолом. М.: КолосС, 2007. 216 с.

54. Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика. В 2 т. Т. 1. М.: Физматгиз, 1963. 584 с.

55. Кулешов А.С. Многозонная модель для расчета сгорания в дизеле. Расчет распределения топлива в струе // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2007. Спец. вып. «Двигатели внутреннего сгорания». С. 18-31.

56. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей. Владимир: Изд-во Владимирского государственного университета, 2000. 256 с.

57. Лебедев О.Н., Марченко В.Н. Исследование процессов испарения и сгорания капель эмульгированного моторного топлива // Двигателестроение. 1979. № 12. С. 26-27.

58. Ливанский А.Н. Повышение эффективности работы дизеля при использовании водотопливных эмульсий, полученных ультразвуковым методом. Дис. ... канд.техн.наук. М., 2015. 193 с.

59. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6-7.

60. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения компримированного природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 3-6.

61. Лиханов В.А., Сайкин А.М. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М.: Колос, 1994. 224 с.

62. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973. 848 с.

63. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. 311 с.

64. Лышевский А.С. Системы питания дизелей. М.: Машиностроение, 1981. 216 с.

65. Любанский Б.П., Дьяков Р.А. Разработка и создание высокоэффективного смесителя диспергатора РПСД 05 // Двигателестроение. 1989. № 4. С. 2324.

66. Малов Р.В. К вопросу о механизме внутрикапельного распыливания эмульсий // Двигателестроение. 1991. № 4. С. 12-13.

67. Малов Р.В., Пекшев В.В. Эмульгирование топлива и экологические характеристики дизеля // Автомобильная промышленность. 1992. № 8. С. 15-18.

68. Мальчук В.И., Дунин А.Ю. Способ совместной подачи двух топлив в камеру сгорания дизеля через одну форсунку // В сб.: «Перспективы развития энергетических установок для автотранспортного комплекса». Труды МАДИ (ГТУ). 2006. С. 68-76.

69. Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 376 с.

70. Марков В.А., Бирюков В.В., Девянин С.Н. Работа дизеля на дизельном топливе с добавкой этанола // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 2. С. 18-28.

71. Марков В.А., Бирюков В.В., Каськов С.И. Использование этанола как экологического энергоносителя для теплоэнергетических установок // Теплоэнергетика. 2016. № 9. С. 28-35.

72. Марков В.А., Вальехо Мальдонадо П.Р., Бирюков В.В. Спиртовые топлива для дизельных двигателей // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2015. № 11. С. 39-52.

73. Марков В.А., Девянин С.Н., Мальчук В.И. Впрыскивание и распыливание топлива в дизелях. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. 360 с.

74. Марков В.А., Девянин С.Н., Шумовский В.А. Работа дизелей на многокомпонентных водотопливных эмульсиях // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 2. С. 23-32.

75. Марков В.А., Ефанов А.А., Бирюков В.В. Влияние структуры регулятора частоты вращения на динамические показатели дизеля // Грузовик. 2011. № 7. С. 2-11.

76. Марков В.А., Патрахальцев Н.Н. Спиртовые топлива для дизельных двигателей // Транспорт на альтернативном топливе. 2009. № 6. С. 40-46.

77. Марков В.А., Стремяков А.В., Поздняков Е.Ф. Усовершенствование распылителя форсунки дизеля // Автомобильная промышленность. 2010. № 5. С. 11-15.

78. Марков В.А., Тарантин С.А., Девянин С.Н. Использование водотопливных эмульсий в качестве топлива для дизелей // Грузовик. 2012. № 8. С. 33-42.

79. Марков В.А., Шумовский В.А., Акимов В.С. Расчетные исследования процесса топливоподачи дизеля, работающего на водотопливной эмульсии // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 1. С. 56-65.

80. Машиностроение. Энциклопедия. Том IV. Двигатели внутреннего сгорания / Л.В. Грехов [и др.] / Под ред. А.А. Александрова, Н.А. Иващенко. М.: Машиностроение, 2013. 784 с.

81. Медведев А.Н., Тарасова Д.А. Вязкостно-температурные свойства многокомпонентного смесевого биодизельного топлива // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 2. С. 3-5.

82. Моделирование течения эмульгированного биотоплива в распылителе дизельной форсунки / В.В. Бирюков [и др.] // Грузовик. 2017. № 7. С. 1221.

83. Нефтяные моторные топлива: экологические аспекты применения / А.А. Александров [и др.] / Под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2014. 691 с.

84. Новиков Л.А., Борецкий Б.М., Вольская Н.А. Механизм влияния состава водотопливных эмульсий на смесеобразование в дизелях с неразделенными открытыми камерами сгорания // Двигателестроение. 1996. № 1. С. 35-40.

85. Оптимизация состава смесевого биотоплива / В.В. Бирюков [и др.] // ДВИГАТЕЛЬ-2017: Материалы научно-технической конференции, посвященной 110-летию кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. С. 53- 62 .

86. Опыт и перспективы применения биоэтанольных топлив / А.М. Ершов [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. 2014. № 12. С. 33-37.

87. Опыт снижения токсичности отработавших газов дизелей за счет подачи воды / А.К. Болотов [и др.] // Двигателестроение. 1982. № 7. С. 48-50.

88. Парсаданов И.В. Повышение качества и конкурентоспособности дизелей на основе комплексного топливно-экологического критерия. Харьков: Изд-во Харьковского политехнического института, 2003. 244 с.

89. Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Перевод с английского под ред. В.Д. Виленского. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

90. Патрахальцев Н.Н. Повышение экономических и экологических качеств двигателей внутреннего сгорания на основе применения альтернативных топлив: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Изд-во РУДН, 2008. 267 с.

91. Патрахальцев Н.Н., Савастенко А.А. Применение в дизелях нетрадиционных топлив, как добавок к основному. М.: Изд-во «Легион-Автодата, 2014. 162 с.

92. Плотников Л.В., Мажейко Н.А., Бусов К.А. Совершенствование процесса распыливания топлива в поршневых ДВС // Двигателестроение. 2014. № 3. С. 8-11.

93. Подача и распыливание топлива в дизелях / И.В. Астахов [и др.] / Под ред. И.В. Астахова. М.: Машиностроение, 1971. 359 с.

94. Попель О.С., Фортов В.Е. Возобновляемая энергетика в современном мире. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 450 с.

95. Применение биоэтанола второго поколения в малообъемном двигателе и влияние на экологические показатели / А.А. Власов [и др.] // Транспорт на альтернативном топливе. 2016. № 2. С. 34-42.

96. Применение системы Ansys к решению задач механики сплошной среды: Практическое руководство / Под ред. А.К. Любимова. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2006. 227 с.

97. Приходько А.М. Феноменология микровзрыва капли эмульгированного топлива // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1980. № 4. С. 74-76.

98. Работа дизелей на водотопливных эмульсиях / В.А. Марков [и др.] // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. № 3. С. 67-71.

99. Распределенная информационно-вычислительная система моделирования методами вычислительной гидродинамики / В.Д. Горячев [и др.] // Программные продукты и системы. 2004. № 3. С. 2-7.

100. Расчетные исследования процесса топливоподачи дизеля, оснащенного распылителями форсунок с различной геометрией проточной части / В.А. Марков [и др.] // Грузовик. 2011. № 3. С. 13-17.

101. Расчетно-экспериментальное исследование распылителей дизельных форсунок с различной геометрией проточной части / В.А. Марков [и др.] // Грузовик. 2011. № 8. С. 15-27.

102. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие / Пер. с англ. Б.И. Соколова. Л.: Химия, 1982. 592 с.

103. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 616 с.

104. Савельев Г.С. Производство и использование биодизельного топлива из рапса. М.: ГНУ ВИМ Росссельхозакадемии, 2007. 96 с.

105. Сегерлинд Л.Ж. Применение метода конечных элементов: Перевод с английского А.А. Шестакова под ред. Б.Е. Победри. М.: Мир, 1979. 392 с.

106. Свойства органических соединений. Справочник / М.А. Кузнецов [и др.] / Под ред. А. А. Потехина. Л.: Химия, 1984. 520 с.

107. Сергеев Л.В., Вургафт А.В., Теренин И.Н. Смесеобразование при работе дизелей на водотопливных эмульсиях // Двигателестроение. 1990. № 6. С. 3-4, 22.

108. Смирнов Е.М., Зайцев Д.К. Метод конечных объемов в приложении к задачам гидрогазодинамики и теплообмена в областях сложной геометрии // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2004. № 2. С. 70 -81.

109. Снижение выбросов оксидов азота тракторных дизелей путем организации рабочего процесса на водотопливной смеси / А.В. Николаенко [и др.] // Двигателестроение. 2000. № 1. С. 35-37.

110. Совершенствование рабочих процессов автотракторных дизелей и их топливных систем, работающих на альтернативных топливах: Монография / М.Г. Шатров [и др.]. М:. МАДИ, 2012. 220 с.

111. Сомов В.А. О применении водотопливных эмульсий в дизелях // Двигателестроение. 1988. № 3. С. 35-37.

112. Способы организации подачи спиртовых топлив в камеру сгорания дизеля / В.В. Бирюков [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2014. № 5. С. 139.

113. Справочник химика. В 5 т. Т. 2. Основные свойства неорганических и органических соединений / Б.П. Никольский [и др.] / Под ред. Б.П. Никольского. Л.: Химия, 1971. 1168 с.

114. Сравнение биотоплив с нефтяными топливами по физико-химическим характеристикам / К.Е. Панкин [и др.] // Химия и технология топлив и масел. 2011. № 1. С. 8-10.

115. Сравнение жидких биотоплив с нефтяными топливами по экологическим характеристикам / К.Е. Панкин [и др.] // Химия и технология топлив и масел. 2011. № 3. С. 3-6.

116. Сравнение жидких биотоплив с нефтяными топливами по эксплуатационным характеристикам / К.Е. Панкин [и др.] // Химия и технология топлив и масел. 2011. № 2. С. 23-25.

117. Сравнительные испытания альтернативных топлив для дизельных двигателей / В.В. Бирюков [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2014. № 6. С. 59-72.

118. Стремяков А.В. Улучшение показателей транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и смесевых биотопливах, путем совершенствования конструкции распылителей форсунок: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2011. 191 с.

119. ТУ 2421-064-07506004-2003. Спирт этиловый синтетический абсолютированный очищенный. М.: Изд-во стандартов, 2003. 12 с.

120. Терещенко К.И., Воржев Ю.И. Применение водотопливных эмульсий на транспортных дизелях // «Совершенствование системы ремонта и технического обслуживания тепловозов»: Сборник трудов ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1995. С. 162-173.

121. Топливные системы и экономичность дизелей / И.В. Астахов [и др.]. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

122. Трусов В.И., Дмитриенко В.П., Масляный Г.Д. Форсунки автотракторных дизелей. М.: Машиностроение, 1977. 167 с.

123. Устройство для осуществления физико-химических превращений в разнофазной среде: Патент на полезную модель № 104091 / Э.И. Деникин [и др.] // Изобретения. Полезные модели. 2011. № 13. С. 121.

124. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. Л.: Машиностроение, 1990. 352 с.

125. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкости. В 2 т. М.: Мир, 1991. Т. 1. 502 с.

126. Фортов В.Е., Попель О.С. Состояние развития возобновляемых источников энергии в мире и в России // Теплоэнергетика. 2014. № 6. С. 4-13.

127. Химический энциклопедический словарь / Е.В. Вонский [и др.] / Под ред. И.Л. Кнунянца. Л.: Советская энциклопедия, 1983. 792 с.

128. Худов Н.И., Желудков Д.Н., Друцкий О.Е. Теплонапряженность судового малооборотного дизеля при использовании водотопливной эмульсии // Двигателестроение. 1986. № 1. С. 47-48.

129. Целесообразность использования альтернативного топлива / Л.Б. Ларионов [и др.] // Известия МГТУ «МАМИ». 2015. Т. 1., № 3. С. 76-80.

130. Ценев В.А. Особенности работы дизелей на водно-топливных эмульсиях // Химия и технология топлив и масел. 1983. № 12. С. 12-14.

131. Шепельский Ю.Л. Основные задачи применения эмульгированных вязких топлив и методы их решения // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1989. № 9. С. 58-62.

132. Шумовский В.С. Улучшение показателей транспортного дизеля путем совершенствования процессов распыливания топлива и смесеобразования: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2016. 165 с.

133. Экспериментальная установка и результаты выполненных на ней сравнительных испытаний альтернативных топлив для дизелей / П.Р. Вальехо Мальдонадо [и др.] // Автомобильная промышленность. 2013. № 7. С. 31-34.

134. Экспериментальное определение кинетических констант воспламенения биотоплив в условиях ДВС / П.Р. Вальехо Мальдонадо [и др.] // Грузовик. 2013. № 6. С. 40-47.

135. Экспериментальные исследования двигателя с искровым зажиганием и непосредственным впрыскиванием топлива при работе на бензо-этанольной смеси / С. Ерощенков [и др.] // Двигатели внутреннего сгорания. Том 1. Харьков: НТУ «ХПИ», 2012. С. 8-9.

136. Эмульсии / Под ред. Ф. Шермана. Пер. с англ. под ред. А.А. Абрамзона. Л.: Химия, 1972. 187 с.

137. Этиловый спирт в моторном топливе / В.П. Баранник [и др.] / Под ред. В.В. Макарова. М.: ООО «РАУ-Университет», 2005. 184 с.

138. Adelman H.G. Alcohols in Diesel Engines: a Review // SAE Technical Paper Series. 1979. № 790956. P. 1-9.

139. Ahmed I. Oxygenated Fuel: Emissions and Performance Characteristics of Ethanol-Diesel Blends in CI Engines // SAE Technical Paper Series. 2001. № 2001-01-2475. P. 1-6.

140. Alcohols in Diesel Engines: A Review // Automotive Engineering. 1984. Vol. 92. № 6. P. 40-44.

141. Application of Emulsified Heavy Fuel to Marine Diesel Engines / H. Okada [et al.] // Bulletin of Marine Engineering Society in Japan. 1992. Vol. 20. № 1. P. 1-9.

142. Basha J.S., Anand R.B. An Experimental Study in a CI Engine Using Nanoadditive Blended Water-Diesel Emulsion Fuel // International Journal of Green Energy. 2011. № 8. Р. 332-348.

143. Brusstar M., Stuhldreher M., Swain D. High Efficiency and Low Emissions from a Port-Injected Engine with Neat Alcohol Fuels // SAE Technical Paper Series. 2002. № 2002-01-2743. P. 1-7.

144. Comparative Study of Various Renewable Fuel Blends to Run a Diesel Power Plant / E. Torres-Jimenez [et al.] // International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ 2010). 2010. P. 1-5.

145. Corkwell K.C., Jackson M.M. Lubricity and Injector Pump Wear Issues with E Diesel Fuel Blends // SAE Technical Paper Series. 2002. № 2002-01-2849. P. 1-8.

146. De Vita A. Multi-Cylinder D.I. Diesel Engine Tests with Unstabilized Emulsion of Water and Ethanol in Diesel Fuel // SAE Technical Paper Series. 1989. № 890840. P. 1-15.

147. Erhan S.Z., Asadauskas S., Adhvaryu A. Correlation of Viscosities of Vegetable Oil Blends with Selected Esters and Hydrocarbons // Journal of the American Oil Chemists' Society. 2002. Vol. 79. № 11. P. 1157-1161.

148. Ethanol as an Additive Fuel for Diesel Engines / J. Olt [et al.] // Engineering for Rural Development (Latvija). 2011. P. 248-253.

149. Eyring H. Viscosity, plasticity, and diffusion as examples of absolute reaction rates // The Journal of chemical physics. 1936. Vol. 4. №. 4. P. 283-291.

150. Felhofer H., Chmela F., Lenz H.P. Der Einsatz von Ethylalkohd bei Landwirtschaftlich Genutzten Dieselmotoren // VDI-Berichte. 1988. № 714. S. 265-288.

151. Goering C.E., Fry B. Engine Durability Screening Test of a Diesel Oil / Soy Oil / Alcohol Microemulsion Fuel // Journal of the American Oil Chemists' Society. 1984. Vol. 61. № 10. P. 1627-1632.

152. Heinrich W. Entwicklung und Erprobung von Alkoholkraftstoffen fur Nutzfanrzeug-Dieselmotoren // MTZ. 1987. Jg. 48. № 3. S. 91-98.

153. Investigation of CI Engine Emissions in Biodiesel-Ethanol-Diesel Blends as a Function of Ethanol Concentration / N. Yilmaz [et al.] // Fuel. 2014. Vol. 115. P. 790-793.

154. Kee S.-S., Mohammadi A., Hirano H. Experimental Study on Combustion Characteristics and Emissions Reduction of Emulsified Fuels in Diesel Combustion Using a Rapid Compression Machine // SAE Technical Paper Series. 2003. № 2003-01-1792. P. 1-8.

155. Kim H., Reitz R.D., Kong S.C. Modeling Combustion and Emissions of HSDI Diesel Engines Using Injectors with Different Included Spray Angles // SAE Technical Paper Series. 2006. № 2006-01-1150. P. 1-11.

156. Knothe G. Analyzing Biodiesel: Standarts and Other Metods // Journal of the American Oil Chemists' Society. 2006. Vol. 83. № 10. P. 823-833.

157. Kremer F.G., Fachetti A. Alcohol as Automotive Fuel - Brazilian Experience // SAE Technical Paper Series. 2000. № 2000-01-1965. P. 1-4.

158. Krahl J., Vellguth G., Munack A. Exhaust Gas Emissions and Environmental Effects by Use of Rape Seed Oil Based Fuels in Agricultural Tractors // SAE Technical Paper Series. 1996. № 961847. P. 1-14.

159. Kuleshov A.S., Kozlov A.V., Mahkamov K. Self-Ignition Delay Prediction in PCCI Direct Injection Diesel Engines Using Multi-Zone Spray Combustion Model and Detailed Chemistry // SAE Technical Paper Series. 2010. № 2010 -01-1960. P. 1-10.

160. Lang W., Sokhansanj S., Sosulski F.W. Modeling the Temperature Dependence of Kinematic Viscosity for Refined Canola Oil // Journal of the American Oil Chemists' Society. 1992. Vol. 69. № 10. P. 1054-1055.

161. Lo Russo J.A., Cikanek H. Direct Injection Ignition Assisted Alcohol Engine // SAE Technical Paper Series. 1988. № 880495. P. 1-20.

162. McAllister R.A. The Viscosity of Liquid Mixtures // AIChE Journal. 1960. Vol. 6. №. 3. P. 427-431.

163. Markov V.A., Biryukov V.V., Kas'kov S.I. Ethanol Used as an Environmentally Sustainable Energy Resource for Thermal Power Plants // Thermal Engineering. 2016. Vol. 63. №. 9. P. 628-635.

164. Matuszewska A., Odziemkowska M., Czarnocka J. Properties of Bioethanol-Diesel Oil Mixtures / Mendez-Vilas A. (ed.) // Materials and Processes for Energy: Communicating Current Research and Technological Developments. FORMATEX 2013. P. 352-359.

165. Mendoza M.C., Woon P.V. E-Diesel Effects on Engine Component Temperature and Heat Balance in a Cummins C8.3 Engine // SAE Technical Paper Series. 2002. № 2002-01-2847. P. 1-7.

166. Murayama T., Miyamoto N., Chikahisa T. Elimination of Combustion Difficulties in a Glow Plug-Assisted Diesel Engine Operated with Pure Ethanol and Water-Ethanol Mixtures // SAE Technical Paper Series. 1983. № 830373. P. 1-9.

167. Myo T. The Effect of Fatty Acid Composition on the Combustion Characteristics of Biodiesel (A Dissertation Submitted to the Graduate School of Science and Engineering In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in Engineering). Japan: Kagoshima University, 2008. 171 p.

168. New Diesel Engine Fuel Supply System Able to Control Pressure of Pre- and Post-Main Injections / V.N. Naumov [et al.] // SAE Technical Paper. 2015. № 2015-01-2805. P. 1-6.

169. Performance and Emission Characteristics of Diesel Engine Fuelled with Ethanol-Diesel-Biodiesel Blend / G. Labeckas [et al.] // Engineering for Rural Development (Latvija). 2010. P. 266-271.

170. Pogulyaev Yu.D., Baitimerov R.M., Rozhdestvenskii Y.V. Detailed Dynamic Modeling of Common Rail Piezo Injector // Procedia Engineering. 2015. Vol. 129. P. 93-98.

171. Predicting Temperature-Dependance Viscosity of Vegetable Oils from Fatty Acid Composition / O.O. Fasina [et al.] // Journal of the American Oil Chemists' Society. 2006. Vol. 83. № 10. P. 899-903.

172. Quissek F., Barbera E., Hulak K. Development and Optimization of Alcohol Fueled SI-Engines for Passenger Cars for the Brasilian Market // SAE Technical Paper Series. 1991. № 911730. P. 231-237.

173. Rainer P., Simon C. Einfluss der Geschichteten Wassereinspritzung auf das Abgas- und Verbrauchsverhalten eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung // MTZ. 2004. Jg. 65. № 1. S. 49-55.

174. Raynolds M.A., Checkel M.D., Fraser R.A. A Case Study for Life Cycle Assessment (LCA) as an Energy Decision Making Tool: The Production on Fuel Ethanol from Various Feedstocks // SAE Technical Paper Series. 1998. № 982205. P. 1-17.

175. Saeed M.N., Henein N.A. Ignition Delay Correlations for Neat Ethanol and Ethanol-DF2 Blends in a D.I. Diesel Engine // SAE Technical Paper Series. 1984. № 841343. P. 113-128.

176. Shirvani H., Goering C.E., Sorenson S.C. Performance of Alcohol Blend in Diesel Engines // SAE Technical Paper Series. 1981. № 810681. P. 1-10.

177. Temperature-Dependent Kinematic Viscosity of Selected Biodiesel Fuel and Blend with Diesel Fuel / W. Yuan [et al.] // Journal of the American Oil Chemists' Society. 2005. Vol. 82. № 3. P. 195-199.

178. The Biodiesel Handbook / G. Knothe [et al.]. Shampaign, Illinois: AOCS Press, 2005. 286 p.

179. The Effect of Diesel Injection Timing on a Turbocharged Diesel Engine Fumigated with Ethanol / A.R. Schroeder [et al.] // SAE Technical Paper Series. 1988. № 880496. P. 1-11.

180. The Vaporizing Behavior of the Fuel Droplet of Water-in-Oil Emulsions on the not Surface / K. Kimoto [et al.] // Japan Society of Mechanical Engineers. 1986. Vol. 29. № 258. P. 4247-4255.

181. Tsao K.C., Wang C.L. Puffing and Micro-Explosion Phenomena of Water Emulsion Fuels // SAE Technical Paper Series. 1986. № 860304. P. 1-13.

182. Tsukahara M., Yoshimoto Y., Murayama T. Influence of Emulsified Fuel Properties on the Reduction of BSFC in a Diesel Engine // SAE Technical Paper Series. 1989. № 891841. P. 1-10.

183. Tsukahara M., Yoshimoto Y., Murayama T. W/O Emulsion Realizes Low Smoke and Efficient Operation of DI Engines without High Pressure Injection // SAE Technical Paper Series. 1989. № 890449. P. 1-7.

184. Use of Water Emulsion and Intake Water Injection as NOx Reduction Techniques for Heavy Duty Diesel Engines / D.T. Hountalas [et al.] // SAE Technical Paper Series. 2006. № 2006-01-1414. P. 1-15.

185. Vanegas A., Won H., Peters N. Influence of the Nozzle Spray Angle on Pollutant Formation and Combustion Efficiency for a PCCI Diesel Engine // SAE Technical Papers Series. 2009. № 2009-01-1445. P. 1-10.

186. Viscosities of the ternary mixture (2-butanol+n-hexane+ 1-butylamine) at 298.15 and 313.15 K / M. Dominguez [et al.] // Fluid Phase Equilibria. 2000. Vol. 169. №. 2. P. 277-292.

187. Yoshimoto Y., Tamaki H. Reduction of NOx and Smoke Emissions in a Diesel Engine Fueled by Biodiesel Emulsion Combined with EGR // SAE Technical Paper Series. 2001. № 2001-01-0649. P. 1-9.