Лекція: ЗАміна дефіцитних видів палива. Застосування вторинних енергоресурсів. Застосування електротехнології.
Страница 1 из 9
Лекція: ЗАміна дефіцитних видів палива. Застосування вторинних енергоресурсів. Застосування електротехнології.
План:
1. Заміна дефіцитних видів палива.
2. Застосування вторинних енергоресурсів.
3. Застосування електротехнології.
Л. 1 ст. 102 – 126.
1.ЗАміна дефіцитних видів палива
Якісні нафтопродукти (бензин, дизельне паливо і т. п.) при порівняно малому об'ємі мають значний енергозміст, тому набули поширення як паливо для транспорту і мобільних сільгоспмашин.
Ці види палива є найбільш дефіцитними, оскільки обмежені їх запаси. Тому і ставиться завдання заміни їх на інші види енергоресурсів.
Найпростіше це питання вирішується за рахунок застосування природного газу.
Використання природного газу В двигунах внутрішнього згорання має давню історію. Так, на першому двигуні Ленуара, створеному в 1860 р., як паливо використовували світильний газ. Пізніші моделі також працювали на газі. Проте до початку XX століття перевага була віддана енергоємному рідкому паливу і про газ практично забули. Останнім часом проведена велика робота по перекладу автотранспорту (переважно вантажних автомобілів) на газове паливо. Досвід країни в цій справі достатній. Вантажні газобалонні автомобілі у нас з'явилися ще до Великої Вітчизняної війни.
Як газове паливо найбільшого поширення набула суміш нафтових газів - пропана і бутану. Октанове число пропан-бутану перевищує 100, що дозволяє застосовувати високі ступені стиснення.
Пристосувати автомобілі з бензиновими двигунами, особливо великі, до роботи на газовому паливі порівняно просто. Для цього необхідно змінити лише паливну систему, встановивши балони для зрідженого газу, де підтримується тиск близько 1,6МПа. Якщо автомобіль призначається для роботи і на бензині, і на газі, то на нім зберігають звичайний бак. При використанні газу двигун легше запускається і працює економніше, особливо взимку. Для перекладу автотранспорту на газ істотних капіталовкладень вимагає тільки створення в господарствах газозаправних станцій. Недоліки застосування газу - декілька нижча потужність двигуна і необхідність частіших заправок - для сільського господарства неістотні.
Вантажні автомобілі, що працюють на газовому паливі, вже випускаються промисловістю.
Останнім часом вивчаються технічні і економічні аспекти використання природного газу, що зріджується при низьких температурах. Природний газ, що перебуває на 90...98 % з метану з домішкою Етану, істотно відрізняється за своїми властивостями від пропан-бутану і вимагає для зріджування низьких температур. По тепловій здатності природний газ близький до пропан-бутану, але октанове число його вище, що дозволяє значно підняти ступінь стиснення і, отже, економічність двигуна.
Устаткування на автомобілях, що працюють на зрідженому природному газі, складніше і дорого, оскільки для зберігання газу потрібні криогенні баки. Тому такі автомобілі поки не набули широкого поширення.
Застосування стислого природного газу не вимагає значних переробок двигуна і складного додаткового устаткування, а тільки установки великого числа (до 8 шт.) балонів. Газ в балонах знаходиться під тиском 20МПа (це газобалонні автомобілі ЗІЛ-138-А і ГАЗ-52-27).
Застосування синтетичних спиртів. З синтетичних спиртів як можливих замінників бензину розглядають метанол (метиловий спирт), що отримується з вугілля, сланців, деревини. Він декілька важче за бензин, а енергоємність його в 2 рази менше. Отже, дальність пробігу при тому ж об'ємі бака скорочується в 2 рази. Зараз вартість метанолу поки що вище за вартість бензину і його використання як паливо не набуло поширення в Україні. Проте багато хто вважає, що вдосконалення технології і масовість виробництва метанолу повинні істотно понизити його вартість і сприяти розповсюдженню в якість автомобільного палива.
Використання аміаку. Є роботи по використанню аміаку як паливо для двигунів внутрішнього згорання. Сировинні ресурси для виробництва аміаку великі, і вартість його невисока. Але для роботи на цьому паливі двигуни повинні бути змінені у зв'язку з необхідністю підвищення ступеня стиснення, посилення системи запалення і підігріву робочої суміші у впускному колекторі. До недоліків аміаку слід віднести і те, що він як луг агресивний відносно міді, бронза і деяких інших матеріалів і сплавів. Тому аміак поки що не використовується як паливо.
Застосування водню. Ведуться дослідження по заміні нафтового палива воднем. Це спричиняє за собою корінні переробки існуючих серійних двигунів внутрішнього згорання. Вони чудово працюють на водні, ККД їх значно вище, ніж при використанні бензину, і нагріваються вони менше. Крім того, водневе паливо нешкідливе для навколишнього середовища. Пересторогою до використання водню як паливо є те, що він значно дорожчий за бензин. В даний час водень здобувають в основному з природного газу, рідше з нафти і вугілля і в дуже незначній кількості з води, оскільки процес електролізу дорожчий і вимагає великих енергетичних витрат, чим сам енергозміст водню. Серйозну технічну і економічну проблему представляє також і розміщення водню на автомобілі. В порівнянні з бензином об'єм і маса балонів із стислим воднем того ж енергозмісту більше в 25 разів.
Останнім часом намітився напрям по використанню в міжзаправному пробігу не чистого водню, а гідритів, що виділяють водень. Зокрема, водень отримують за допомогою спеціальних термохімічних циклів із застосуванням особливих сплавів металів. Проте ці способи вимагають досліджень, і про їх практичне використання говорити поки рано.
Використання водний-паливних емульсій (ВПЕ). Одним із способів підвищення ефективності палива є застосування його сумішей у вигляді водно-паливних емульсій (ВПЕ). В цьому випадку двигун суміщає в собі функції двигуна внутрішнього згорання і парової машини. Уприскування води в циліндр в кількості 35 % від кількості низько-октанового бензину, що витрачається, дозволяє усунути детонацію двигуна, поліпшити його охолоджування, збільшити довговічність і потужність на 10%, понизити витрату палива на 15 %. Проте воду слід уприскувати в циліндр в дрібнодисперсному стані. Для цього ташкентські і московські фахівці спільно розробили особливу ВПЕ, яка має низьку пожеже безпечність і не спалахує навіть при спеціальних підпалах.
Складність широкого застосування ВПЕ полягає в необхідності оснащення заправних станцій спеціальними пристроями для приготування емульсії.
Застосування електроенергії. Наукові дослідженні по поліпшенню структури енергоносіїв в мобільних сільськогосподарських машинах ведуться також з метою заміни у тракторів і комбайнів двигунів внутрішнього згорання на електропривод. Створені працездатні конструкції електротракторів і електрокомбайнів і проведені їх широкі виробничі випробування. На початку
50-х років 20 століття в різних зонах країни працювало більше 100 електричних агрегатів, що виконують в цілому об'єм робіт рослинництва на 150 тис. га орних земель.
Досвід показав, що електричні агрегати кабельного живлення здатні практично виконувати всі польові операції, здійснювані тракторами і комбайнами з двигунами внутрішнього згорання. Якість робіт і умови праці на електричних агрегатах краща.
Проте капітальні вкладення в електрифіковані агрегати в тих умовах були вищі за рахунок крупних вкладень в повітряні електромережі, пересувні підстанції і інші електроспоруди. Значною мірою це пояснюється слабким використанням електроспоруд через низьку інтенсивність механізованих робіт у той час. Зважаючи на незадовільних економічних показників електрифікованих агрегатів досвідчені роботи були припинені.
У зв'язку з розвитком сільського господарства і технічним прогресом за останні 30 років змінилися умови для застосування електроагрегатів: збільшилася інтенсивність механізованих робіт майже в 2,5 разу, покращало електропостачання сільського господарства (централізованим електропостачанням охоплене 99 % споживачів), підвищилася його надійність, а також якість електроенергії. Знайдені нові технічні рішення, що підвищують ефективність електроагрегатів. Наприклад, істотним чинником технічного прогресу є підземна прокладка кабелю з живленням електроагрегатів від вивідних кабельних колонок замість опор повітряних електроліній, що заважають руху сільськогосподарських агрегатів по полю. Відбулися технічні зрушення і в конструкціях електроагрегатів: збільшена їх потужність, підвищена робоча напруга з 1 до 2 кВт, зменшений перетин кабелю, створений автоматичний електропривод, автоматизований кабелеприймальний пристрій, зменшено тягове зусилля на кабель майже в 4 рази, використана електроенергія в активних робочих органах. В результаті електроагрегати за техніко-економічними показниками стали цілком конкурентноздатними з агрегатами, що мають двигуни внутрішнього згорання (таблиця 1).
