Влияние на показатели поршневых двигателей биокомпонентов и наноматериалов различного типа

Abstract

Очевидность конечности энергетических ресурсов планеты заставляет постоянно заботиться поиском новых источников энергии и рачительного их использования. Основной преобразователь энергии – ДВС вопреки прогнозам продолжает занимать лидирующие позиции, поэтому вопросы совершенствования его рабочих процессов, улучшение показателей токсичности, сокращение потребления минерального топлива и возможность применения альтернативных топлив, повышение качества моторного топлива продолжают рассматриваться во всем энергетическом мире. Широкое развитие получила концепция использования для этих целей наночастиц с повышенными энергетическими свойствами. Улучшение показателей двигателя, работающего на штатном нефтяном и смесевых моторных топливах, диспергированных наноматериалами различного типа, сомнений не вызывает. В статье приводится анализ современных исследований влияния биодизельных топлив на эксплуатационные показатели двигателей и анализ результатов внедрения практики насыщения нефтяного и биотоплива наночастицами в качестве потенциального энергоносителя. Представлены результаты выполненного в лаборатории ИПМаш НАН Украины исследования показателей дизеля 1Ч 8,5/11 при его работе на дизельном топливе, диспергированном углеродными сфероидальными нанодобавками разной концентрации, и некоторые сравнительные результаты исследований показателей дизельных двигателей с прямым впрыском 2Ч 10,5/12 и 4ЧН 7.9/7,5 ALH, работающих на штатном и на смесевых топливах с биокомпонентами, синтезированными из рапсового, подсолнечного, горчичного и кукурузного масел. Теплофизические свойства топлива (теплота сгорания, теплопроводность, теплоемкость, плотность, кинематическая вязкость, конвективная теплопередача, температура воспламенения, цетановое число) в случае введения в него наночастиц претерпевают значительные изменения. Оптимальное количество наночастиц металлов, оксидов металлов, углеродных трубок, графена в минеральном, биодизельном или смесевом топливе способствует более полному сгоранию, значительно улучшает характеристики двигателя и снижает уровень вредных выбросов.The obviousness of the finiteness of the planet's energy resources makes us constantly concern ourselves with the search for new energy sources and their rational use. The main energy converter is the internal combustion engine and contrary to forecasts, continues to occupy a leading position. Therefore, the issues of improving its working processes, reducing the consump tion of mineral fuel, the possibility of using all kinds of alternative fuels and improving the quality of motor fuel continue to be considered throughout the energy world. On the agenda is the dissemination of advances in nanotechnology to the propulsion industry. Improvement of engine performance when using fuel dispersed with nanomaterials of various types is beyond doubt and is used both for pure petroleum and biodiesel and for their mixtures. In the article, against the background of the analysis of studies on the use of alternative biofuels and the introduction of the practice of introducing nanoparticles into petroleum fuel and biofuels as a potential energy carrier to improve the characteristics of toxicity and engine performance, the results of studies of a number of biofuels have been presented. Presented are the results of a study of the performance of a 1Ch 8.5 / 11 diesel engine carried out in the laboratory of IPMash NAS of Ukraine when operating on diesel fuel dispersed with carbon spheroidal nanoadditives of various concentrations, and some comparative results of studies of the indicators of diesel engines with direct injection 2Ch 10.5 / 12 and 4ChN 7.9 / 7.5 ALH, operating on standard and mixed fuels with biocomponents synthesized from rapeseed, sunflower, mustard and corn oils. The thermophysical properties of the fuel (heat of combustion, thermal conductivity, heat capacity, density, kinematic viscosity, convective heat transfer, ignition temperature, cetane number, etc.) undergo significant changes when nanoparticles are introduced into it. The optimal amount of metal nanoparticles, metal oxides, carbon tubes, graphene in mineral, biodiesel or mixed fuel promotes more complete combustion, significantly improves engine performance, and reduces harmful emissions.