В качестве альтернативного варианта решения ряда отмеченных проблемных вопросов предлагается новый метод, не требующий изменений базовой конструкции дизеля, что служит наиболее важным фактором для условий Нигерии, не имеющей собственной отрасли двигателестроения.
Формулирование концепции предлагаемого метода
Анализ и обобщения результатов проведенных исследований позволяют наметить ряд положений, которые могут быть положены в основу разработки концепции комплексного метода по совершенствованию показателей работы дизеля. Концепция в своей основе базируется на трех основных положениях, которые в общем виде могут быть сформулированы следующим образом.
Учитывая, что проблема создания высокоэффективного рабочего цикла дизеля при переводе его на питание пальмовым маслом сопряжена с необходимостью реализации целого ряда технических решений, требует внесения изменений базовой конструкции двигателя и его топливной аппаратуры, предлагается частичная замена дизельного топлива на биологический компонент. При применении пальмового масла в составе смесевого топлива (при сохранении базовой комплектации двигателя) частично решаются задачи, связанные с отличием физикохимических свойств пальмового масла от традиционного нефтяного топлива.
Учитывая сложный (в ряде случаев неоднозначный) характер влияния доли биологической составляющей в составе смесевого топливе на экологические и топливно-экономические показатели двигателя, выбор рационального компонентного состава смесевого топлива осуществляется на основе обобщенного критерия оптимальности, который позволяет интегрально оценить оптимальную величину этой доли. При этом прогнозируется достижение предельно возможного улучшения указанных показателей дизеля.
Одной из ключевых сопутствующих проблем, возникающей при использовании биологических добавок к углеводородному топливу, является вопрос снижения скорости сгорания смесевого топлива и повышения эмиссии оксидов азота, без успешного разрешения которого разработка конкурентоспособного дизеля остается проблематичной. Для решения этой проблемы в состав рабочего тела двигателя вводится строго дозированная порция химически активного реагента. Благодаря применению реагента дополнительно прогнозируется также повышение полноты сгорания, и как следствие, эффективности использования энергии смесевого топлива.
Таким образом, понятие «комплексный метод» предопределяет скоординированное, совокупное воздействие на показатели работы двигателя одновременно двух физико-химических факторов, один из которых привнесен оптимизацией компонентного состава смесевого топлива, а другой -- применением химического реагента.
В качестве биологической добавки к дизельному топливу предлагается использовать пальмовое масло, а в качестве небольшой дозы химического реагента -- органическую перекись, как наиболее дешевую, хорошо растворимую в дизельном топливе жидкость.
Детальный механизм воздействия органической перекиси как химического реагента на процессы окисления (сгорания) смесевых биоуглеводородных топлив до настоящего времени остается еще малоисследованным. Однако уже сейчас, опираясь на известные положения теории химической кинетики и катализа, которые с той или иной степенью достоверности описывают ее, в рамках рабочей гипотезы можно указать на ряд характерных свойств данного химического реагента, влияющих на протекание процессов горения углеводородных и биологических компонентов смесевого топлива.
Очевидно, что характер и эффективность любого активирующего средства будет определяться его реакционной способностью. В случае применения органической перекиси наибольший реакционный эффект следует ожидать от радикалов -- продуктов разложения перекиси. Известно, что основной отличительной особенностью перекиси является то, что в реальных условиях процесса сгорания в дизеле присутствующая в зоне реагирования (окисления) углеводородов топлива перекись обнаруживает способность генерировать активные частицы (радикалы) -- центры зарождения цепных реакций, обладающие уникальной способностью инициировать акты химического реагирования (окисления) компонентов смесевого топлива.
В целом, результаты проведенного анализа дают основание предположить, что реагент в виде перекиси будет эффективным «реакционно-химическим инструментом», способным активно воздействовать на процессы выгорания частиц углеводородных и биологических компонентов топлива, повышая полноту сгорания смесевого топлива в целом.
Приведенный краткий анализ характера воздействия химического реагента на процессы выгорания компонентов смесевого топлива в дизеле, безусловно, не исчерпывающий и не исключает другие виды воздействия реагента на сложный механизм рабочего цикла. Тем не менее, предварительный анализ позволяет в первом приближении прогнозировать качественные изменения в процессах рабочего цикла дизеля, работающего с добавкой пальмового масла к дизельному топливу, благодаря реакционному влиянию химического реагента -- органической перекиси.
С учетом данных проведенного исследования можно утверждать, что предлагаемая стратегия подобного комплексного подхода не только позволит оперативно решать экологические проблемные вопросы дизельного транспорта Нигерии, но и способствует решению проблемы сбережения баланса дорогостоящего нефтяного топлива, что, безусловно, важный национальный приоритет в финансовой сфере страны.
Вывод
Необходимость решения задач по социально важным проблемам энергосбережения и экологической безопасности на транспорте Нигерии, а также, принимая во внимание тенденцию к постоянному повышению загрязнения атмосферы городов страны вредными веществами транспорта, разработка и внедрение предлагаемого метода в транспортный комплекс Нигерии представляется достаточно перспективным и экономически целесообразным. Применение, в рамках предлагаемой концепции, технически простых и мало затратных средств и метода может быть успешно осуществлено в условиях даже небольших авторемонтных предприятий Нигерии.
Список литературы
1. Марков В.А., Гайворонский А.И., Грехов Л.В., Иващенко Н.А. Работа дизелей на нетрадиционных топливах: учеб. пособие. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2008. 464 с.
2. Марков В.А., Девянин С.Н., Семенов В.Г. [и др.]. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях. М.: ООО НИЦ «Инженер»; ООО «Онико-М», 2011. 536 с.
3. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / А.А. Александров, И.А. Архаров, В.А. Марков [и др.] / под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. М.: ООО НИЦ «Инженер»; ООО «Онико-М», 2012. 791 с.
4. Биоэнергетика: Мировой опыт и прогнозы развития / Л.С. Орсик, Н.Т. Сорокин, В.Ф. Федоренко [и др.] / под ред. В.Ф. Федоренко. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. 404 с.
5. Гусаков С.В. Перспективы применения в дизелях альтернативных топлив из возобновляемых источников: учеб. пособие. М.: РУДН, 2008. 318 с.
6. ГОСТ 305--2013. Топливо дизельное. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 12 с.
7. Фомин В.М., Атраш Рами. Разработка бинарных топлив на основе биоуглеводородных композиций оптимизированного компонентного состава для энергетических установок транспортных средств // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. № 4 (28). С. 28--30.
References
1. Markov V.A., Gaivoronski A.I., Grekhov L.V, Ivashenko N.A. Rabota dizelej na netradicionnyh toplivah: ucheb. posobie [Operation of diesel engine on non-traditional fuel.: Textbook]. M.: “Legion-Autodata” publ., 2008. 464 p. (in Russ.)
2. Markov V.A., Devaynin S.N., Semenov V.G. etc. Ispol'zovanie rastitel'nyh masel i topliv na ih osnove v dizel'nyh dvigateljah [The use of plant oils and fuels on their basis for Diesel engines]. M.: LLC SIC «Engineer»; LLC «Oniko-M», 2011. 536 p. (in Russ.)
3. Al'ternativnye topliva dlja dvigatelej vnutrennego sgoranija [Alternative fuel for internal combustion engines]. A.A. Aleksandrov, I.A. Arharov, YA. Markov etc. Under the editorship ofA.A. Alexandrov, VA. Markov. M.: LLC SIC «Engineer»; LLC «Oniko-M», 2012. 791 p. (in Russ.)
4. Biojenergetika: Mirovoj opyt i prognozy razvitija [Bioenergy: international experience and prospects for development]. L.S. Orsik, N.T. Sorokin, V.F. Fedorenko, etc. Under the editorship of V.F. Fedorenko. M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2008. 404 p (in Russ.)
5. Gusakov C.V. Perspektivy primenenija v dizeljah al'ternativnyh topliv iz vozobnovljaemyh istochnikov [Propspects of using alternative fuel from renewable resources in Diesel engines: Textbook]. M.: RUDN, 2008. 318 p. (in Russ.)
6. GOST 305--2013 Diesel Fuel. Specifications. M.: Standartinform Publ., 2014. 12 p.
7. Fomin V.M., Atrash Rami. Razrabotka binarnyh topliv na osnove biouglevodorodnyh kompozicij optimizirovannogo komponentnogo sostava dlja jenergeticheskih ustanovok transportnyh sredstv [Developing binary fuel on the basis of optimized biohydrocarbon compositions for transport engines]. Transport on Alternative Fuel. 2012. № 4 (28). P. 28--30. (in Russ.)