Моделирование оптимального компонентного состава биодизельного топлива

В статье приведены результаты исследования по определению компонентного состава биодизельного топлива на рапсовой основе, выполнено моделирование оптимального компонентного состава с учётом низкотемпературных свойств и цетанового числа. На основе проведенных исследований получены математические модели изменения низкотемпературных свойств биодизельного топлива в зависимости от процентного содержания рапсового масла, определено и обосновано оптимальное соотношение его компонентов. Испытания проводили в 2012-2019 гг. Изучаемые температурные пределы соответствуют крайним значениям температуры центрального и южного регионов Российской Федерации. Второй важной задачей являлось определение оптимального соотношения дизельного топлива и рапсового масла при обеспечении требований ГОСТ Р52368-05 по цетановому числу биодизельного топлива. Исследования по определению оптимального процентного соотношения рапсового масла и дизельного топлива на цетановое число показали, что биодизельное топливо, в составе которого присутствует рапсовое масло в концентрации до 30 %, удовлетворяет требованиям ГОСТ Р52368-05 (ЕН 590:2009). В работе использовали сертифицированное оборудование, а методика соответствовала требованиям государственного стандарта на их проведение. Для решения задачи по определению оптимального соотношения компонентов биодизельного топлива была предложена методика оценки низкотемпературных свойств и цетанового числа, а также была проанализирована зарубежная научная литература по изучаемому вопросу. По результатам проведенных исследований были выдвинуты и подтверждены гипотезы об изменении низкотемпературных свойств и цетанового числа биодизельного топлива при увеличении в нем доли рапсового масла, а также возможности математического моделирования его оптимального компонентного состава, соответствующего температурным условиям окружающей среды при эксплуатации техники. Достоверность аппроксимации полученных зависимостей составила 0,83…0,91 при определении низкотемпературных свойств образцов биодизельного топлива в пределах заданных температур от -40 до 0 °C.

1. Шиперова Т. П., Пущин В. А. Биотопливо и его практическое применение. Автотранспортное предприятие. 2009;(3):16-18.

2. Дидманидзе О. Н., Карев А. М., Митягин Г. Е. О перспективах развития автомобильного транспорта в агропромышленном комплексе. Международный научный журнал. 2016;(1):53-65. Режим доступа: http://www.tis-journal.com/contents/2016/vypusk-no1/#c10114

3. Марков В. А., Иващенко Н. А., Девянин С. Н., Нагорнов С. А. Использование биотоплив на основе растительных масел в дизельных двигателях: Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. 2012;10(10):74-81. DOI: https://doi.org/10.18698/2308-6033-2012-10-391

4. Федченко И. А., Соловцова А. С., Лукьянов А. Н. Основные тенденции развития рынка биотоплива в мире и России за период 2000–2012 годы: аналитический отчет ОАО «Корпорации «Развитие» г. Белгород [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://portal-energo.ru/files/articles/portal-energo_ru_2.pdf (дата обращения 15.04.2020).

5. Ингендо Аксель (DE), Ротер Кристиан (DE), Хайзе Клаус-Петер (DE). Применение 2,6-ДИ-ТРЕТБУТИЛГИДРОКСИТОЛУОЛА для повышения окислительной стабильности при хранении: патент № 2340655 (Российская Федерация). 2008. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/patents/2340655

6. Девянин С. Н., Улюкина Е. А., Пуляев Н. Н. Исследование стабильности биотоплива на основе растительных масел. Вестник ФГОУ ВПО МГАУ имени В. П. Горячкина. 2012;(5 (56)):19-21. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20258746

7. Доржеев А. А., Кайзер О. А. Экологичность дизелей при использовании биотоплива на основе рапсового масла. Проблемы современной аграрной науки: сб. мат-лов Международной заочной научн. конф. Красноярск: Красноярский ГАУ, 2017. С. 37-39. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=30697077

8. Варнаков В. В., Варнаков Д. В., Платонов А. В. Устройство оперативного контроля качества биотоплива: пат. № 2471186 (Российская Федерация). №2011139934/15: заявл. 30.09.2011; опубл. 27.12.2012. Бюл. № 36. 5 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2471186&TypeFile=html

9. Варнаков В. В., Варнаков Д. В., Платонов А. В., Варнакова Е. А. Устройство контроля низкотемпературных свойств дизельных и биодизельных топлив с системой подогрева: патент на полезную модель 147779 (Российская Федерация). № 2014129446/28; заявл. 16.07.2014; опубл. 20.11.2014. Бюл. № 32. 2 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPM&rn=3339&DocNumber=147779&TypeFile=html

10. Варнаков В. В., Варнаков Д. В., Платонов А. В. Способ и система оценки стабильности качества биотоплива для дизельных двигателей. Международный научный журнал. 2013;(3):95-101.

11. Dale B., Huber D. The Fuel of the Future Is Grassoline. Scientific American 2009;(9):26-33. URL: https://www.scientificamerican.com/article/the-fuel-of-the-future-is-grassoline

12. Senthil K. M., Ramesh A., Nagalingam B. Experimental investigations on a jatropha oil methanol dual fuel engine. SAE Technical Paper Series. 2001;0153:1-7. DOI: https://doi.org/10.4271/2001-01-0153

13. Измайлов А. Ю., Дидманидзе О. Н., Митягин Г. Е., Карев А. М. Ресурсосбережение на автомобильном транспорте. М.: ООО «УМЦ «Триада», 2016. 84 с.

14. Варнаков Д. В., Варнаков В. В., Варнакова Е. А. Результаты исследований низкотемпературных свойств и цетанового числа биодизельного топлива. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2016;(2(34)):168-173. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26367447