Регистрация / Вход
Прислать материал

14.586.21.0022

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.586.21.0022
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина"
Название доклада
Разработка и создание смесевых топлив с улучшенными энергетическими свойствами на основе бензинов отечественного производства и метилфуранов
Докладчик
Новиков Андрей Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основной целью исследования является изучение свойств топливных смесей бензина с 2-метилфураном (МФ) и 2,5-диметилфураном (ДМФ). Основными задачами исследования являются:
• разработка методики приготовления смесевых топлив на основе бензина, МФ и ДМФ, позволяющая получать стабильные топливные композиции с различным содержанием фурановых соединений
• исследование физико-химических и потребительских свойств полученных композиций, таких как октановое число, давление насыщенных паров, плотность, температура вспышки в закрытом тигле, смазывающие свойства, коррозионная активность, окислительная стабильность.
• исследование экологических свойств полученных композиций (содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах)
• разработка математической модели, позволяющей определять антидетонационные характеристики смесевых топлив на основе бензина и метилфуранов.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время активно изучаются различные виды альтернативных топлив или компонентов топлив, получаемых из растительного сырья. Наибольшее распространение получили 2-метилфуран и 2,5-диметилфуран, в основном, благодаря их энергетическим свойствам: энергетическая плотность ДМФ на 40% превышает энергетическую плотность этанола. Физико-химические свойства МФ и ДМФ, а также характеристики их горения хорошо изучены, однако, свойства смесевых топлив на основе бензина и метилфуранов требуют дополнительного изучения с точки зрения физико-химических характеристик и характеристик горения.
Описание исследования

Для комплексного исследования топливных смесей бензина с МФ/ДМФ проводились их испытания на соответствие требованиям ГОСТ для автомобильных бензинов. Кроме того, изучена стабильность смесевых топлив при добавлении воды. Также изучен состав выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, работающего на исследуемых смесях. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии определено содержание альдегидов и кетонов (ацетальдегид, бензальдегид, формальдегид, ацетон). Методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием определено содержание ароматических соединений, а также содержание несгоревших компонентов топлива (углеводороды и фурановые соединения).

Иностранным партнером (Университет Лидса, Великобритания) выполнены работы по созданию математической модели процессов ламинарного горения смесевых топлив, а также математической модели, позволяющей определить антидетонационные характеристики смесевых топлив. Моделирование проводили при помощи программного кода LUSEIDA, разработанного на факультете инженерной механики Университета Лидса.

Результаты исследования

При изучении физико-химических и потребительских свойств смесевых топлив показано, что добавление метилфуранов к бензину Регуляр-92 в количестве 10% об. повышает октановое число до 98,5. Также добавка фуранов незначительно снижает окислительную стабильность и давление насыщенных паров, повышает плотность, улучшает смазывающие характеристики и не влияет на коррозионную активность топлива.

В ходе анализа состава выхлопных газов показано, что содержание формальдегида и бензальдегида практически не изменяется при добавлении МФ/ДМФ в товарных бензин, тогда как содержание ацетальдегида незначительно снижается, а содержание ацетона возрастает. Также показано, что общее содержание углеводородов в выхлопных газах незначительно понижается при добавлении МФ/ДМФ, также как и содержание ароматических соединений.

В ходе математического моделирования процессов ламинарного горения смесевых топлив показано, что введение добавки фурановых соединений в бензин не вызывает значительного изменения скорости ламинарного горения. В ходе расчетов антидетонационных характеристик исследуемых топлив обнаружено, что смесь имеет удовлетворительные антидетонационные свойства во всем интервале скоростей работы двигателя (от 800 до 5600 об/мин). В сравнении со смесями бензина с этанолом, смеси ДМФ/МФ показывают большую антидетонационную устойчивость на всем промежутке скоростей работы двигателя, а также больший крутящий момент при переменном угле опережения зажигания и низкой скорости работы двигателя.

Практическая значимость исследования
2-метилфуран и 2,5-диметилфуран уже долгое время привлекают внимание исследователей, как потенциальные октанповышающие оксигенатные добавки к бензину. МФ и ДМФ могут быть получены из возобновляемого лигноцеллюлозного сырья в большом объеме при помощи относительно простых методов, а также при помощи селективного восстановления фурфурола и гидроксиметилфурфурола. Данные соединения имеют лучшие энергетические характеристики по сравнению с биоэтанолом и биобутанолом, обладают повышенной фазовой стабильностью и не расслаиваются с бензином в присутствии воды.
Подробное изучение физико-химических, эксплуатационных и экологических свойств смесевых топлив с МФ/ДМФ позволит разработать оптимальные промышленные методы приготовления бензиновых топлив с добавкой МФ и ДМФ, которые обеспечат соответствие требованиям государственных стандартов.
Постер

Poster_0022_2.ppt