Метанол как топливо для авто
Получаемая при помощи данного описания жидкость — метанол (метиловый спирт). Метанол в чистом виде применяется в качестве растворителя и как высокооктановая добавка к моторному топливу, а также как самый высокооктановый (октановое число равно 150) бензин. Это тот самый бензин, которым заправляют баки гоночных мотоциклов и автомобилей. Как показывают зарубежные исследования, двигатель, работающий на метаноле, служит во много раз дольше чем при использовании обычного автобензина, мощность его повышается на 20% (при неизменном рабочем объеме двигателя). Выхлоп двигателя, работающего на этом топливе, экологически чист и при проверке его на токсичность вредные вещества практически отсутствуют.Малогабаритный аппарат для получения этого топлива прост в изготовлении, не требует особых знаний и дефицитных деталей, безотказен в работе. Его производительность зависит от различных причин, в том числе и от габаритов. Аппарат, схему и описание сборки которого предлагаем вашему вниманию, при Д=75мм дает три литра готового топлива в час, имеет вес около 20 кг, и габариты приблизительно: 20 см в высоту, 50 см в длину и 30 см в ширину.
Внимание: метанол является сильным ядом. Он представляет собой бесцветную жидкость с температурой кипения 65оС, имеет запах, подобный запаху обычного питьевого спирта, и смешивается во всех отношениях с водой и многими органическими жидкостями. Помните о том, что 30 миллилитров выпитого метанола смертельны!
Принцип действия и работа аппарата:
Водопроводная вода подключается к «входу воды» (15) и, проходя далее, разделяется на два потока: один поток через краник (14) и отверстие (С) входит в смеситель (1), а другой поток через краник (4) и отверстие (Ж) идет в холодильник (3), проходя через который вода, охлаждая синтез-газ и конденсат бензина, выходит через отверстие (Ю).
Бытовой природный газ подключается к трубопроводу «Вход газа» (16). Далее газ входит в смеситель (1) через отверстие (Б), в котором, смешавшись с паром воды, нагревается на горелке (12) до температуры 100 — 120оС. Затем из смесителя (1) через отверстие (Д) нагретая смесь газа и водяного пара входит через отверстие (В) в реактор (2).
Отверстие (Т) в конденсаторе (8) служит для установки манометра (10), который необходим для контроля давления в конденсаторе. Оно поддерживается в пределах 5-10 атмосфер или больше в основном с помощью краника (11) и частично краника (9). Отверстие (Х) и краник (11) необходимы для выхода из конденсатора не прореагировавшего синтез газа, который идет на рециркуляцию обратно в смеситель (1) через отверстие (А). Краник (9) регулируют так, чтобы постоянно выходил чистый жидкий бензин без газа.
Лучше будет, если уровень бензина в конденсаторе будет увеличиваться, чем уменьшаться. Но самый оптимальный случай, когда уровень бензина будет постоянным (что можно проконтролировать путем встроенного стекла или какого-либо другого способа). Краник (14) регулируют так, чтобы в бензине не было /воды/ и в смесителе пара образовывалось лучше меньше, чем больше.
Запуск аппарата:
Открывают доступ газа, вода (14) пока закрыта, горелки (12), (13) работают. Краник (4) полностью открыт, компрессор (5) включен, краник (9) закрыт, краник (11) полностью открыт.
Затем приоткрывают краник (14) доступа воды, а краником (11) регулируют нужное давление в конденсаторе, контролируя его манометром (10). Но не в коем случае не закрывайте краник (11) полностью!!! Далее, минут через пять, клапаном (14) доводят температуру в реакторе (6) до 200-250оС. Затем чуть-чуть приоткрывают краник (9), из которого должна пойти струя бензина. Если она будет идти постоянно — приоткройте краник больше, если будет идти бензин в смеси с газом — приоткройте краник (14).
Вообще, чем на большую производительность настроите аппарат, тем лучше. Содержание воды в бензине (метаноле) вы можете проверить с помощью спиртометра. Плотность метанола равна 793 кг/м3.
Горючее для автомобиля, CO
| |||
Горючее для автомобиля — своими руками
Метиловый спирт (метанол) представляет собой бесцветную воспламеняющуюся жидкость со слабым спиртовым запахом, температура замерзания -98°С, кипения +65°С. Хорошо смешивается с водой. Как и все спирты он обладает высокой детонационной стойкостью, октановое число метанола составляет 114,4 единицы.
Для сравнения, октановое число этанола (винный, этиловый спирт) — 111,4 ед. Из всех антидетонационных компонентов бензина, метанол является наиболее эффективной добавкой в отношении снижения выбросов СО, СН и N0х. Может метанол использоваться и как самостоятельное автомобильное горючее, в этом случае метанол имеет определенные достоинства.
Метанол представляет собой «чисто» сгорающее топливо, обладает лучшими топливными характеристиками чем бензин, вследствие чего, при его применении повышается КПД двигателей внутреннего сгорания Современные бензиновые двигатели могут хорошо работать на метаноле, при этом технические характеристики двигателя улучшаются.
Это, в первую очередь: высокая детонационная стойкость, абсолютное отсутствие сернистой коррозии двигателя и выбросов серы и сажи в выхлопе, минимальное нагарообразование в двигателе, на 50% меньшая токсичность продуктов сгорания, повышается КПД, благодаря внутреннему охлаждению и повышению степени сжатия высокий коэффициент наполнения цилиндров горючей смесью (по сравнению с бензином выигрыш в мощности при работе на метаноле достигает 10%) и проч.
Вместе с тем метанол имеет и недостатки. Безводный метанол хорошо смешивается с бензином в любых соотношениях, но при попадании в топливный бак влаги, топливо расслаивается и в баке получаются две несмешиваемые жидкости, для ликвидации этой причины желательно дополнять бак фильтром–осушителем или устанавливать отдельный бак с топливопроводом.
Другим недостатком метанола является более низкая, чем у бензина, испаряемость, что вызывает затруднения при пуске двигателя на холоде. Для улучшения пуска на холоде, приходится выполнять подогрев пускового объема холодного топлива (чаще всего электрический) или производить запуск двигателя на бензине. Для горения метанола требуется в два раза меньше воздуха, чем для бензина, поэтому при работе на чистом метаноле необходима перерегулировка карбюратора бензинового двигателя.
Отрицательным свойством метанола является его ядовитость, хотя многие химики, авиамоделисты и гонщики, десятилетиями вплотную обращающиеся с ним (естественно, с соблюдением правил техники безопасности и санитарии) без каких либо последствий для собственного здоровья, не относят его к особо ядовитым веществам и подозревают, что его опасность специально раздута из-за склонности российского народа употреблять внутрь все, что пахнет спиртом и горит синим пламенем. Превосходят метанол по опасности многие применяемые в автомобиле вещества. По токсичности метанол уступает используемой в системе охлаждения жидкости (смертельная доза этиленгликоля около 100 мл) и аккумуляторному электролиту. Опаснее метанола, выбрасываемый в большом количестве бензиновым выхлопом тетраэтилсвинец, предельно допустимая концентрация (ПДК) которого в воздухе составляет 0,005 мг/м3, в то время как ПДК метанола — 5 мг/м3. В плохо проветриваемом помещении, при работающем автомобиле, человек может погибнуть от отравления выхлопными газами двигателя, содержащих смертельно опасные оксид углерода (СО, угарный газ, кровяной яд) и оксиды азота.
Санитарными правилами при работе с метанолом запрещается: изготовление политур на метаноле; выпуск продуктов (мастик, нитролаков, клеев и др.), применяемых в быту и выпускаемых в торговую сеть, в состав которых входит метанол; применение метанола для разжигания нагревательных приборов; применение метанола в качестве растворителя. Применение метанола для использования его в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания санитарными правилами не запрещается.
Однако в обращении с метанолом требуется осторожность. По классу опасности химических веществ метанол относится к умеренно опасным. Без своевременно оказанной медицинской помощи смертельная доза 100% метанола при приеме внутрь составляет 100-150 мл. При употреблении меньших доз метанола возможна слепота из-за поражения зрительного нерва.
В значительно меньшей степени указанные недостатки присутствуют в бензино-метанольных смесях.
В США сейчас находит применение топливо М-85, содержащее 85% метанола и 15% бензина и в меньших объемах чистый метанол.
Сейчас государственные метанольные программы существуют в Японии, Китае, Европе, США и некоторых других странах.
В России отсутствию государственной программы по широкому использованию метанола в качестве моторного топлива препятствует то обстоятельство, что для перевода автомобильного парка страны на метанол потребуется дополнительное строительство метанольных заводов, в то время как сейчас, Россия имеет большое количество действующих нефтеперерабатывающих предприятий и обладает значительными запасами нефти.
В тоже время, получение метанола возможно даже в кустарных условиях, по типу получения домашнего этилового спирта (самогона).
Производиться метанол может из углекислоты или любого органического вещества: уголь, древесина, сельскохозяйственные отходы и т.п., но наиболее простой метод заключается в получении метанола из природного (сетевого) газа. Одновременная подача углекислоты (или, что тоже самое, двуокиси углерода, ее формула СО2.
Не путать СО2 с СО, окисью углерода. СО токсичный газ, а СО2 нетоксична, углекислотой питьевые напитки газируют) и природного газа снижает расход природного газа и повышает выход метанола. Возможно использование комбинированной метанольно-углекислотной установки, в этом случае эти два производства дополняют друг друга. На метанольную установку подается углекислота от производства СО2, а сбрасываемый на сжигание с метанольной установки отходящий некондиционный газ подается в углекислотную установку для получения углекислоты. Основными действующими веществами в превращении природного газа в метанол являются катализаторы.
Упрощенно, технология получения метанола заключается в очистке природного газа от катализаторных ядов, затем в последовательном превращении очищенного природного газа, в результате каталитических реакций, в промежуточные продукты, а затем в необходимый вид готовой продукции.
Также как и при получении самогона необходимы вода, для охлаждения змеевика, и электросеть, для работы небольшого компрессора.
Какие-либо утечки газа, запахи и испарения при производстве метанола абсолютно исключаются и, поскольку процесс связан с получением горючей, токсичной жидкости, работу необходимо проводить в нежилом проветриваемом помещении, с соблюдением всех правил пожарной и санитарной безопасности.
Производительность аппарата (литр/час) зависит от массы подаваемого на переработку сырья и объема участвующих в процессе катализаторов. Выход метанола составляет 0,6-0,7 л из 1 м3 природного газа. При повышенных требованиях к чистоте метанола его очистку от влаги и примесей можно выполнять пропусканием продукта через дополнительный фильтр.
Размеры установки зависят от ее производительности, при получении метанола в количестве 1-2 канистр в сутки, установку вполне можно разместить на столе.
Установка не требует дефицитных деталей, материалов и каких-то особых знаний, изготовить ее можно в любом гараже.
Использование метанола собственного производства в качестве горючего, является недорогим вариантом заправки двигателей внутреннего сгорания.
С целью наибольшей оптимизации процесса сгорания топлива возможна установка дополнительных устройств в топливной системе ДВС (устройства смесеобразования и гомогенизации топливной смеси, газогенерация метанола и т.п.), но это уже на любителя.
В тех случаях, когда токсичность метанола вызывает озабоченность, возможно использование в качестве автомобильного горючего этанола (этилового спирта), получаемого также из природного газа. Этанол сохраняет преимущества метанола для двигателя, но стоимость получения этанола и оборудования для его производства в 2 раза выше, чем при производстве метанола.
Из органических веществ возможно получение синтетического бензина. Получаться бензин может также и из природного газа в результате каталитических реакций. Октановое число получаемого бензина до 95 единиц. При использовании синтетического бензина вносить какие-либо изменения в топливную систему автомобиля не требуется, качество работы двигателя не ухудшается, а износ двигателя не увеличивается, но процесс получения бензина и сама установка для получения бензина сложнее и дороже, чем при получении метанола.
Выход бензина составляет 0,3 л из 1 м3 природного газа. Выбор используемого вида горючего находится исключительно за владельцем автомобиля.
Возможно изготовление установок и катализаторов для получения горючего не только из природного газа, но и из древесных и растительных отходов, животного навоза и птичьего помета.
Другой возможностью кустарного изготовления моторного топлива является получение метана. В отличии от многих горючих газов, метан даже при высоких давлениях не сжижается и находится в баллонах или в газовой сети в газообразном состоянии.
Почти 100% метаном (с небольшим количеством недоочищенных примесей) является используемый на кухнях квартир природный газ. Как горючее для автомобилей, метан (не путать, с также широко применяемыми в качестве автомобильного топлива сжиженными баллонными газами пропаном и бутаном) давно уже имеет широкое распространение, как в России, так и за рубежом.
Метан является высококаллорийным топливом. По теплотворной способности 1 кг метана превышает 1 кг бензина в 1,2 раза, сжиженного газа в 1,6 раза.
А если судить по объему, то теплотворная способность 1 м3 газообразного метана в 1,29 раза превышает 1 л бензина и почти в 1,8 раза 1 л сжиженного газа. Октановое число метана составляет 110, что позволяет использовать его в двигателях с высокой степенью сжатия. Метан не токсичен и не имеет запаха (для его обнаружения обонянием в него специально добавляют сильно пахнущий газ этилмеркаптан, имеющий сильный неприятный запах). В отличие от сжиженного газа (пропан-бутан) он не скапливается в салоне или багажнике автомобиля, так как легче воздуха в 1,8 раза. Выхлоп двигателя, работающего на метане, является экологически чистым, содержит только водяной пар и нетоксичный СО2. Пробег двигателя на метане до капремонта превышает пробег двигателя на бензине. При небольшом изменении ДВС, на метане может работать и дизельный двигатель. Заправка автомобиля метаном значительно дешевле его заправки бензином. Многие автомобили уже сейчас оснащены газобаллонным оборудованием (ГБО) для работы на сжиженном газе, добавление к ГБО баллона высокого давления с редуктором, дает возможность использовать этот автомобиль для его работы на метане.
Неудобство для заправки автомобиля метаном в основном заключается в том, что метановых АЗС пока что еще в России не много и находятся они в основном в крупных городах. За рубежом и странах СНГ уже допускается заправка автомобилей от домашней сети природного газа, но в России газовые службы на это пока разрешения не дают.
Для жителей небольших городов и сел, имеющих частные подворья, выходом из положения является использование небольших домашних биогазовых установок. В биогазовых установках можно производить биогаз из всех хозяйственно-бытовых отходов: навоз, птичий помет, ботва, листья, солома, стебли растений и других органических отходов индивидуального хозяйства. Биогаз представляет по химическому составу смесь газов, состоящий в основном из метана (до 75%) и углекислого газа. Простую биогазовую установку несложно изготовить самостоятельно, их описания в большом количестве приведены в интернете. Биогаз является горючим газом и может использоваться как топливо. Для повыщения его теплотворной способности биогазовую установку желательно дополнить углекислотной установкой, что позволит разделить биогаз на очищенные метан и СО2 и использовать полученные газы по их прямому назначению.
Для наполнения баллонов метаном или СО2 может применяться один и тот же компрессор высокого давления. В случае применения компрессора для заправки автомобиля метаном экономически выгоднее приобретать компрессор небольшой производительности, так он имеет значительно меньшую стоимость и предъявляет меньшие требования к домашней электрической сети. Компрессор производительностью 1-2 м3/час (что соответствует расходу природного газа в отопительном котле частного дома) включенный на постоянную работу обеспечивает наполнение метаном баллона, установленного в автомобиле. С целью ускорения заправки автомобиля газом, целесообразно подключить компрессор к батареи, состоящей из нескольких кислородных, углекислотных или метановых баллонов, из которых затем заправлять баллон в автомобиле.
Расход электроэнергии на наполнение баллона сжатым метаном зависит от конечного давления газа в баллоне. При давлении наполнения 200 атм. расход электроэнергии составляет приблизительно 0,5 квтч на 1 м3 закачанного газа.
Работающий компрессор должен находиться в помещении с вентиляцией, батарея баллонов должна быть под навесом.
С целью безопасности, баллоны, как заправочные, так и в автомобиле, должны периодически проходить испытание повышенным давлением. Для этой цели применяется гидравлическое испытание баллонов водой с подачей давления от устройства, состоящего из цилиндра с плунжером. Гидравлическое испытание для литых стальных баллонов проводится при давлении в 1,5 раза превышающим рабочее. Время выдержки под давлением не менее 10 мин. При испытании, внимательным осмотром проверяют баллон на появление мокрых мест в его корпусе. Отсутствие мокрых мест на баллоне, при его испытании повышенным давлением, означает что корпус баллона не имеет микротрещин и гарантирует владельца от случаев разрыва баллона при его дальнейшей эксплуатации.
Хранение метанола \ Акты, образцы, формы, договоры \ Консультант Плюс
]]]]]]]]>]]]]]]>]]]]>]]>Подборка наиболее важных документов по запросу Хранение метанола (нормативно–правовые акты, формы, статьи, консультации экспертов и многое другое).
Подборка судебных решений за 2019 год: Статья 82 «Хранение вещественных доказательств» УПК РФ
(ООО юридическая фирма «ЮРИНФОРМ ВМ»)Принимая решение о взыскании убытков, причиненных незаконными действиями сотрудников органов следствия, суд в порядке статьи 82 УПК РФ, пунктов 7, 9, 10 информационного письма Президиума ВАС РФ от 31.05.2011 N 145 исходил из факта изъятия у истца сотрудниками ответчика метанола в качестве вещественного доказательства и возвращения метанола после прекращения уголовного дела в меньшем объеме, учитывая, что в рамках договора хранения изъятого метанола, согласно которому охрана наливной станции возложена на сотрудников органов следствия, обязательства по охране изъятого имущества исполнены ненадлежащим образом. Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Подборка судебных решений за 2018 год: Статья 4 «Качество товара (работы, услуги)» Закона РФ «О защите прав потребителей»
(Р.
Б. Касенов)Как следует из материалов дела, общество в нарушение ст. 4 Закона РФ «О защите прав потребителей» осуществляло на складе приемку, хранение и реализацию стеклоомывающей жидкости, содержание метанола в которой превышает допустимый уровень в 690 раз. При этом в материалах дела отсутствуют доказательства, однозначно свидетельствующие о том, что допущенное нарушение требований технических регламентов не зависело от общества применительно к осуществляемой им деятельности и не могло быть предотвращено. Таким образом, суд признал общество надлежащим субъектом ответственности и удовлетворил требование Роспотребнадзора о привлечении общества к административной ответственности.Статьи, комментарии, ответы на вопросы: Хранение метанола Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:Статья: Дефекты нормотворчества в области промышленной безопасности: сложности правоприменения
(Тихомирова Л.
А.)(Подготовлен для системы КонсультантПлюс, 2016)В Постановлении Арбитражного суда Волго-Вятского округа от 28.04.2015 N Ф01-1333/2015 по делу N А29-4846/2014 суд приходит, на наш взгляд, к иному выводу: предметом регулирования ФНП N 96 являются требования промышленной безопасности, установленные именно для объектов, на которых обращаются, в том числе хранятся, взрывопожароопасные вещества. При этом по смыслу общих положений пунктов 1.1 — 1.4 ФНП N 96 они подлежат применению при эксплуатации любых указанных опасных производственных объектов, независимо от того, используются они в рамках основной или вспомогательной деятельности предприятия. Суды установили, что общество эксплуатирует в процессе своей основной деятельности по добыче природного газа и газового конденсата опасный производственный объект, на котором осуществляется хранение метанола, используемого предприятием во вспомогательных целях, а именно для предотвращения и ликвидации гидратных пробок в трубопроводах. Соответственно, при эксплуатации указанного опасного производственного объекта как объекта, на котором обращается (хранится) взрывопожароопасное вещество — метанол, общество обязано соблюдать требования промышленной безопасности, установленные в отношении таких объектов ФНП N 96.
Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:Статья: Незаконный оборот ядовитых веществ и товаров, их содержащих: проблемы квалификации
(Говоров И.Г.)
(«Уголовное право», 2019, N 6)В качестве примера надлежащего вменения ст. 234 УК РФ можно сослаться на приговор в отношении организованной группы, незаконно хранившей в целях сбыта и сбывавшей ядовитое вещество (метанол). Из материалов дела следует, что «А.В. Взнуздаев, реализуя разработанный «Организатором» преступный план, получив от «К» информацию о счетах для перечисления денежных средств за сбываемое ядовитое вещество метиловый спирт (метанол), договорился о поставке ядовитого вещества метиловый спирт (метанол) в неустановленном количестве в адрес неустановленного лица, при этом сообщив информацию о счетах для перечисления денежных средств за поставляемое ядовитое вещество, полученную от «К». В утреннее время ДД.ММ.ГГ К.А.С. на автомобиле — тягач «DAF», государственный регистрационный знак NN, с прицепом автоцистерной, государственный регистрационный знак NN, проследовал в для доставки неустановленному лицу ядовитого вещества метиловый спирт (метанол), массой 32 335 кг ДД.
]——1 № ; !Рис. 5. Изотермы вязкости расплавов Ее-С-О с добавкой 0,3 — 0,5 % Мп [4]
Как следствие уменьшения вязкости и плотности жидкой стали при 0,1 — 0,2 % углерода наблюдается и большая усадка стали при кристаллизации, а в затвердевающих слоях сляба, соответственно, большие внутренние напряжения. Эти напряжения могут вылиться в поверхностные трещины, если прочность корочки окажется меньше внутренних напряжений.
Авторы [1] считают, что стали с содержанием марганца до 2 и более % относятся к классу перлитных и склонны к воздушной подкалке, т.е. к охруп-чиванию, и в первую очередь корки слябов. Наблюдается так называемая «синеломкость» стали. В работе [2] проведен анализ качества стали, выплавленной на нескольких заводах и разливаемой в слитки. Выявлено, что у стали с содержанием углерода 0,15 — 0,20 % наблюдается наибольшее количество брака, обнаруженного при прокатке (трещины и др.
). В работе [3] отмечается, что при температурах 700 -800 °С у подобных сталей наблюдается провал пластичности, т. е. происходит охрупчивание металла.
Из вышеизложенного следует, что проявление сетчатых трещин на партии плавок стали 8152 не является случайным, а имеет теоретические предпосылки. Неоптимальное соотношение технологиче-
ских параметров разливки и охлаждения отлитых слябов вызвало массовое поражение слябов сетчатыми трещинами.
Выводы:
1. Стали с содержанием углерода 0,10 — 0,20 % и марганца — более 1 % по своим физико-химическим и структурным свойствам склонны к образованию трещин в период перекристаллизации.
2. Существующая в КП ЧерМК технология разливки и охлаждения слябов из низкоуглеродистой с повышенным содержанием марганца стали требует серьезной доработки, так как металл на поверхности сляба не приобретает необходимой прочности.
3. Согласно литературным данным, для отливок из подобных сталей охлаждение со средними скоростями является наиболее опасным. Поэтому скорость охлаждения в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ и продолжительность охлаждения слябов в стопке следует либо снизить, либо увеличить. Выбрать лучший вариант можно только опытным путем.
4. Наиболее вероятным способом предотвращения образования сетчатых трещин можно признать направление слябов в ЛПЦ-2 «горячим всадом», т.е. не допускать охлаждения слябов менее 700 — 800 °С.
Литература
1. Арсеньев, П.П. Металлические расплавы и их свойства / П.П. Арсеньев, Л.А. Коледов. — М., 1976.
2. Еланский, Г.Н. Строение и свойства жидкого металла — технология — качество / Г.Н. Еланский, В.
А. Кудрин. — М., 1984.
3. Людковский, В.М. «Механизм образования «холодных» трещин на поверхности непрерывнолитых слябов из низкоуглеродистых сталей» / [В.М. Людковский и др.] // Труды VI конгресса сталеплавильщиков (г. Череповец, 1719 ноября 2000 г). — М., 2000. — С. 516 — 518.
4. Циммерман, Р. Металлургия и материаловедение / Р. Циммерман, К. Гюнтер. — М., 1982.
УДК 620.9.002.68
В.Ю. Сухарев, В.Р. Аншелес
БЕНЗИНОВО-МЕТАНОЛЬНЫЕ СМЕСИ — ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ И ЭКОЛОГИЧНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ
В статье рассматриваются проблемы использования бензиново-метанольных смесей в качестве энергоэффективного и экологичного топлива для автомобилей в условиях северных российских регинов, в частности — Вологодкой области.
Показано, что наиболее эффективным является применение бензиново-метанольных смесей с содержанием спирта 15 — 30 %.
Бензиново-метанольные смеси, топливо для автомобилей, спирты, охрана окружающей среды.
The article considers the problems of the use of gasoline-methanol mixtures as the energy efficient and environmental friendly fuel for cars in the Northern Russian regions, Vologoda region in particular. It is shown that the use of gasoline — methanol mixtures with the alcohol content of 15 — 30 % is considered to be the most effective.
Gasoline-methanol mixtures, fuel for cars, alcohols, environmental protection.
Эффективность, экологичность и экономичность применения двигателей и эксплуатационные характеристики производственных машин на их основе определяется не только конструктивными особенностями их моторов, но и компонентным составом топлива, применяемым в ходе их эксплуатации.
Широко использумые чистые углеводородные топлива (бензины) имеют ряд известных недостатков по сравнению со смесевыми. В качестве таких добавочных компонентов или ближайшими заменителями традиционных топлив признаются метанол, этанол, диме-тилэфир, некоторые виды биотоплива, также в перспективе — водород. Применение спиртов, например, метанола, получаемых из возобновляемой растительной биомассы (отходов деревопеработки) или синтезируемых из природного газа, имеет ряд конкурентных преимуществ, особенно в услових Вологодской области, в том числе ее Череповецкого промышленного комплекса [1] .
Известно, что спирты имеют меньшую теплотворную способность и более низкую температуру кипения по сравнению с бензином, но обладают более высоким октановым числом. Большая теплота испарения спиртов или их смесей с бензином сопровождается значительным охлаждением топливовоз-душного заряда. Не влияет на мощностные и экономические характеристики моторного топлива добавка от 3 до 5 % метанола к бензину, что практически позволяет замещать часть базового топлива и работать на бензине с несколько меньшим октановым числом.
Стабилизатор метанольно-бензиновой смеси (например, изобутиловый спирт) в этом случае можно исключить из состава. При этом, конечно, низкая температура кипения спиртов увеличивает риск возникновения паровых пробок в топливопроводах [4]. Так при температуре -20 °С доля топлива (метанола) в воздухе составляет 1 %, а при температуре +40 °С достигает 35 %. Для смеси чистого метанола с воздухом практические пределы воспламеняемости составляет от 6,7 до 35 % в пределах температур 9 — 40 °С. Это свидетельствует о том, что смесь воздуха со спиртом над поверхностью жидкого топлива в баке находится в пределах воспламеняемости. Экологические свойства спиртов говорят о том, что метиловый спирт наркотически воздействует на центральную нервную систему. Прием его внутрь организма в количестве 5 — 10 мл опасен для жизни, ведет к тяжелому отравлению, а 30 мл приводит к смерти. Использование метанол-бензиновой смеси позволяет избежать летального исхода, так как вызывает сильную рвоту при введении ее внутрь человеческого организма [4].
Метанол можно хранить и транспортировать в емкостях различными способами аналогичными бензину, но этот спирт имеет резкий запах (сходный с этанолом — порог восприятия запаха составляет 30 -50 мг/дм3). Применение спиртов в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением более целесообразно в смесях с углеводородным бензином, поскольку использование метанола в качестве топлива приводит к существенному обедне-
нию горючей смеси. Такой бензометанольный состав топливной смеси позволяет применять существующие бензиновые двигатели с минимальной степенью модернизации. Правда, пластмассовые детали двигателя, соприкасающиеся с метанольной смесью, надо заменить на более стойкие элементы. При одновременном увеличении степени сжатия и добавке к бензину 15 % метанола мощность двигателя увеличивается на 8 — 10 %. Экономичность работы двигателя на малых и средних нагрузках можно повысить на 7 и 3 % соответственно, путем улучшения смесеобразования бензина и метанола.
Этим же методом возможно уменьшение расхода топлива на 1,5 — 2,0 % на больших нагрузках. Известно, что обеднение горючей смеси до 10 % происходит даже при неизменных дозирующих элементах системы питания. Введение 15 % метанола в такую топливную смесь повышает октановое число на 3 — 8 ед., что позволяет компенсировать ухудшение энергетических показателей за счет повышения степени сжатия [3].
Применение метанола улучшает процесс сгорания топлива из-за образования радикалов, активизирующих цепные реакции окисления, что, в свою очередь, уменьшает количество используемого воздуха (как источника кислорода). Добавка метанола сокращает период задержки воспламенения и продолжительность сгорания топлива. Теплоотвод из зоны реакции горения снижается, а предел обеднения смеси расширяется и становится максимальным для чистого метанола. Применение бензо-метанольной смеси БСМ-15, состоящей из 78 % бензина А-76 %, изобутана и 15 % метанола, на автомобиле «Волга» ГАЗ-3110 обеспечивает снижение расхода бензина на 14 % по сравнению с бензиновым вариантом (чистый А-76).
Высокая теплота испарения обеспечивает возможность повышения коэффициента наполнения и применение высокой степени сжатия. Антидетонационный эффект добавки метанола в бензин выше по сравнению с простым подмешиванием высокооктанового топлива. Это влияние на работу двигателя можно объяснить легкостью разложения метанола в двигателе при высоких температурах. Мощность двигателя увеличивается на 8 — 10 % при добавлении к бензину 15 % метанола и одновременном увеличении степени сжатия. Содержание СО в этом случае понижается до 40 — 50 %, но при некотором увеличении содержания N0 [3].
Метанол позволяет применять его в качестве топлива без присадок бензина, например, в гоночных автомобилях. В отличие от бензиново-метанольных смесей при работе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на чистых спиртах расход топлива увеличивается из-за их низкой теплотворной способности (например, на метаноле на 120 %, а на этаноле на 66 %) [6]. Поэтому необходимо увеличить вместимость топливного бака, расширить проходные сечения топливных трубопроводов и размеры поплавковой камеры для сохранения запаса хода автомобиля.
Использование метанола сопровождается увеличением эффективного КПД двигателя и его мощности, но ведет к ухудшению топливной экономичности.
При работе двигателя со степенью сжатия равной 8,5 на метаноле мощностные показатели возросли на 4 %, а расход топлива в весовом отношении возрос почти в два раза. Так, весовой расход метанола на автомобиле ГАЗ-33075 при движении с установившейся скоростью 60 км/час в дорожных условиях составил 37,5 л/100 км пути против 25 л/100 км при работе на бензине. В этом случае необходимо увеличить подогрев горючей смеси, улучшить пусковые характеристики холодного двигателя, а также изменить состав смеси. Сравнительные испытания двигателя на бензине, метаноле и их смеси приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительная оценка работы ДВС на различных видах топлива [4]
Вид топлива Вредные примеси, г/км Расход топлива, л (кг)/100км
СО СтНп КОх СО2
Бензин 57,0 6,2 6,9 338 15,0/10,8
БСМ-15 50,0 5,6 6,2 318 16,1/12,2
Метанол 35,5 4,2 5,8 246 22,5/18,0
Таким образом, в целом использование метилового спирта (метанола) в качестве компонента к бензину повышает топливную экономичность на 5 — 14 %, уменьшает содержание СО в отходящих газах на 7 -14 %, понижает температуру отходящих газов на 5 -10 % и улучшает динамику автомобиля на 57 %.
При добавке метанола эффективный КПД двигателя возрастает на величину 35 — 40 %. Устойчивая работа двигателя на бензиново-метанольной смеси, содержащая 20%, имеет место при изменении а от 1,02 до 1,1. Если увеличить содержание метанола до 50 %, то такая смесь станет обедненной, что приводит к перебоям в работе двигателя из-за пропусков воспламенения. Можно обеспечить состав горючей смеси и приблизить рабочий состав к максимальной степени воспламеняемости, изменяя а, но подобного эффекта можно достичь также добавкой в состав таких смесей воды 5 — 8 % и метанола 10 — 12 %. Октановое число топлива в этом случае повышается на 3 пункта. Кроме того на 3 — 5 % обеспечивается улучшение топливной экономичности работы бензинового двигателя простой добавкой воднометаноль-ной смеси.
Как показали испытания, содержание метанола в смеси в пределах 4 — 5 % по объему не требует вообще проведения конструктивных мероприятий, но путем коррекции регулировок элементов систем питания можно добиться, чтобы добавка метанола в количестве 10 — 15 % стала оптимальной величиной.
Еще более высоких результатов возможно добиться, используя смесь бензина, содержащей 15 % метанола и 7 % изобутилового спирта, добавляемого в качестве стабилизатора. Эта топливная смесь обеспечивает большую (на 3 — 5 %) мощность двигателя, меньший выброс КОх и СтНп на 30 — 35 % и 20 % соот-
ветственно, повышение на 6 % динамических качеств автомобиля при одновременной экономии бензина до 14 %. Подтвердилось мнение [4], что наиболее пригодна бензометанольная смесь с содержанием 15 и 30 % (БМС-15 и БМС-30) к бензину АИ-95, но увеличить степень сжатия до 12 — 14 ед. позволяет только перевод двигателей на чистые спирты. Применение спиртов обеспечивает высокую детонационную стойкость во всем диапазоне рабочих смесей, но при добавке метанола до 35 — 40 % эффективный КПД возрастает. Уменьшение КПД на 6 — 7 % замечено при повышении неравномерности распределения горючей смеси, но величина 5 % неравномерности не влияет на показатели работы двигателя.
п- СО2 + (т/2) • Н2О.
Благоприятное соотношение С/Н (углерода к водороду) по сравнению с бензином имеют углеводородные газы (как и биологические виды топлива). Так углеродное число современных газа сжиженного нефтяной (ГСН) и попутного газа (ПГ) составляет 4,9 и 2,99 соответственно, а бензинов — 6,0. Более полное сгорание горючей смеси обеспечивает высокое содержание водорода в топливе. Так, всего 2,8 кг СО2 выделяется при сжигании 1 кг метана, а при сжигании бензина выделяется 3,1 кг СО2. Удельные выбросы СО2 при использовании попутного газа на 30 % меньше по сравнению с базовым топливом. Выброс СО2 при полном сгорании одного кг различных топлив и потребление кислорода приведено в табл. 2 [6].
Таблица 2
Потребление кислорода и выброс С02 при сгорании 1 кг топлива [4]
Топливо Параметр
Потребление О2, кг Выброс СО2, кг
Водород 7,94 —
Метанол 1,50 1,37
Бензин 3,04 3,1
Дизтопливо 3,34 3,16
Мазут 3,17 3,05
Каменный уголь 2,48 3,0
Требует принципиально новых технических решений тот факт, что с 2012 г.
норма выброса парниковых газов СО2 составляет 135 г/км, а в недалеком будущем может стать 95 г/км. Так как образование СО2 происходит в соответствии с нижеприведенной известной химической реакцией, то выброс СО2 пропорционален расходу топлива и содержанию в нем углерода
С+О2 ~ СО2.
Поэтому важным условием развития автомобильного транспорта является применение энергоносителей с низким содержания углерода в базовом топливе. Расход жидкого топлива для выполнения норм выброса СО2 должен составлять 5,3 и 3,4 л/100 км, соответственно, так как известно, что 3,67 кг диоксида углерода выделяется при полном сгорании 1 кг углерода в результате химической реакции. Применение спиртов, содержащих в два раза меньше углерода (например, метанола), заметно снижает выброс СО2. Использование спиртов целесообразно рассмотреть с учетом складывающейся экологической ситуации, а экологичность применяемого топлива можно оценить с помощью предложенного показателя парникового эффекта топлива:
С
К = п
пэт С
Сбт
где Кпэт — показатель экологической эффективности топлива; Ссп — концентрация углерода в спирте, %; Сбт — концентрация углерода в базовом топливе, %.
Показатель парникового эффекта топлива изменяется в пределах от 0 (водород Н2 — 100 %) до 1,0 (содержание С — 100 %). Применение спиртов в автомобильных смесях целесообразно по следующей причине: спирты представляют собой простейшие органические соединения, содержащие в молекулах на одну или нескольких гидроксильных групп ОН на один или несколько атомов углерода. Наиболее эффективно с этой точки зрения использование одноатомного спирта — метанола, особенно в северных регионах страны, например, Вологодской области.
Как показано в [2], на территории этой области нет месторождений нефти и газа, и она является энергозависимой от других регионах, как по ресурсам электроэнергии, так и по энергоресурсам, таким как моторное топливо (бензин, дизельное топливо и мазут). И если в качестве топлива для электростанций, промышленных и бытовых котельных может быть использован природный газ, который в больших объемах транспортируется через территорию этой области, то создание собственных производств бензина и дизельного топлива (потребности в авиационном керосине незначительны) является серьезной проблемой.
Недавние «бензиновые кризисы» в мае и сентябре 2011 г. показали всю глубину этой проблемы. Получение высококачественных нефтепродуктов с изрядно устаревших нефтеперерабатывающих предприятий с территорий других регионов
очень опасны для экономики области, особенно с учетом прогнозируемого высокого уровня мировых цен на нефть, устарелостью и изношенностью нефтеперерабатывающих предприятий страны (средний возраст — 60 лет).
А. А. Макаров, академик РАН, директор Института энергетических исследований РАН отмечает [5]: в настоящее время «быстрая циклическая перестройка производственной структуры мировой энергетики сменилась медленной эволюцией с уменьшением доли нефти в пользу экологически благоприятных энергоресурсов — природного газа и новых возобновляемых источников энергии», например, углекислого газа и отходов деревопереработки, ресурсы которых в Северо-Западном регионе страны очень велики.
Конечно, при таком ресурсозамещении необходима разработка и реализация инновационных процессов по наиболее эффективным схемам. Современное состояние рынка заставило многие фирмы, эксплуатирующие установки по производству аммиака, в связи с необходимостью снижения удельных энергозатрат на производство единицы продукции, рассмотреть возможность и коммерческую целесообразность частичного или полного перепрофилирования агрегатов аммиака на производство метанола.
Так, на «ФосАгро-Череповец» работают два крупнотоннажных агрегата по производству аммиака мощностью 1360 т/сут. Основным сырьем для производства продукции является природный газ. Водород природного газа используется для синтеза аммиака, а углерод в виде СО2 используется для синтеза карбамида. Однако анализ производств аммиака и карбамида, с учетом создания до 2017 г. нового сверхмощного производства аммиака (760 тыс.т/год), позволяет сделать следующий вывод: производство СО2 тремя агрегатами аммиака превышает потребность в нем двух уже запущенных установок карбамида, поэтому целесообразно найти способы переработки диоксида углерода в какой-либо продукт, так как на производство этого побочного продукта затрачивается много энергетических ресурсов, он не будет полностью использоваться, а в больших количествах будет сбрасываться в атмосферу.
Одним из способов утилизации СО2 может стать проект совместного производства аммиака и метанола на одном из существующих производств аммиака [2]. Сущность данного проекта заключается в том, что к действующему агрегату аммиака необходимо пристроить технологическую линию по производству метанола таким образом, чтобы часть оксидов углерода (СО и СО2) перерабатывать в товарный продукт — метанол. Этот спирт уже широко используется в очистных установках предприятия, имеется емкостное оборудование для его безопасного хранения и использования [2]. Создание мощного производства метанола целесообразно и с точки зрения решения топливных проблем Вологодской области на основе организации производства бензиново-метанольных автомобильных энергоэффективных и экологичных топлив.
Литература
1. Аншелес, В.Р. О развитии газохимического комплекса Вологодской области РФ / В.
Р. Аншелес, Г.А. Ков-шикова // Материалы четвертой научно-практической конференции «Полимеризационные пластмассы — 2013: сырьевая база, производство и переработка» ОАО «Пласт-полимер» Санкт-Петербург. — 2013. — С. 104 — 105.
2. Аншелес, В.Р. Практика управления инвестиционными процессами в Вологодской области России / В.Р. Аншелес, М.А. Жарко // Научно-практическая конференция «Актуальные проблемы менеджмента в России на современном этапе: Развитие новых принципов и методов управления мезоэкономикой и проблемы их внедрения в социально-экономических системах». — СПБ., 2009. -С. 55 — 56.
3. Двигатель с искровым зажиганием, работающий на испаренных спиртах. Поршневые и газотурбинные двигатели Экспересс-информ. ВИНИТИ. — 1983. — № 44. — С. 7 — 13.
4. Лукшо, В.А. Пути улучшения показателей карбюраторного двигателя, работающего на метаноле и бензомета-нольных смесях / В.
А. Лукшо, Е.В. Шатров // Автомобильная промышленность. — М., 1983. — № 11. — С. 5 — 11.
5. Макаров, А.А. Возможности и стратегические приоритеты инновационного развития энергетики / А.А. Макаров // Инновации. — 2010. — № 12(246). — С. 3 — 6.
6. Тереньев, Г.А. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов / Г.А. Тереньев, В.М. Тюков, Ф.В. Смаль. — М., 1989. — С. 132 — 154.
Системы впрыска водо-метанола, азота на ST/RS
Системы впрыска водо-метанола — это системы предназначенные для впрыска смеси дистилированной воды и метилового спирта во впускную систему (впускной тракт) двигателя (обычно в соотношении 50 на 50%, иногда вместо метилового спирта используют этиловый (водка), но метиловый работает лучше).Примечание: Метиловый спирт имеет октановое число порядка 140, этиловый 105 -110 на сколько я помню.. цифры неточные но находятся где то в этом диапазоне.
Итак, зачем нужна такая система и как она работает. Работает система очень просто, ее основными компонентами является насос выского давление 10-15 атм и форсунка распыления смеси + элементы управления этой системой и разная мелочевка для установки все этого дела. Метанол имеет довольно плохую текучесть в отличии от безнинов, и поэтому очень плохо распыляется при низких давлениях, поэтому насос должен создавать высокое давления для полноценного распыления смеси. Под высокими давлением насоса, форсунка атомизирует смесь водо-метанола, при это молекулы воды и метилового спирта соединяются с молекулами воздуха (который идет во впускной коллектор двигателя, обычно форсунку распыления размещают неподалеку от дроссельной заслонки), таким образом соединяясь молекулы воды с воздухом — поглощают тепло воздуха и тем самым охлаждают воздух, молекул метилового спирта же соединяются с воздухом и дальше с молекулами бензина и тем самым очень повышают октановое число топливо-воздушной смеси которая сгорает в цилиндрах двигателя.
Другим позитивным качеством работы этой системы есть то что метиловый спирт растворяет и удаляет нагар из цилиндров…
Если говорить коротко, благодаря этому впрыску вы получаете более холодный воздух + более высокое октановое число топлива! Эти 2 основных фактора ведут к значительно более высокой стойкости смеси к возникновению детонации, если говорить об эфекте, то заливая обычный 95 с этой системой, у вас будет такое впечатление что вы ездите на 115м бензине.
Как следствие, благодаря высокой стойкости смеси к детонации, у вас появляется возможность настроить топливно воздушную смесь более бедно, и в тоже время настроить углы зажигания более резкие — эти 2 фактора очень сильно влияют на мощность двигателя — и позволяют значительно ее увеличить.
Системы впрыска водометанола бывают разных видов, базовые — Stage 1, прогрессивные — Stage 2, и Stage 3 — Прогрессивные 3D Системы.
Отличаются все они лишь методом управления системой впрыска водометанола, стейдж 1 — идет механическое управления — буст свитч — активация системы на 100% при достижении определенной точки наддува турбины (то есть скажем включение впрыска на 100% при наддуве 0.6 атм)
стейдж 2 — идет электронное управление системой впрыска, тут у вас уже есть возможность регулировать мощность впрыска (скажем можно настроить начало впрыска на 0.5 атм с мощностью 20% и пропорционально с наддувом увеличивать мощность до 100% скажем к 1.5 атм наддува)
стейдж 3 — идет электронное управление впрыска, причем дозировка водо-метанольной смеси идет в зависимости от Дьюти цикла ваших топливных форсунок, другими словами контроллер смотрит сколько бензина было влито — и пропорционально дозирует водо-метанола в заданном соотношении.
Системы универсальные и могут устанавливаться на автомобили любого производителя. Системы делятся на системы для Атмосферных и Турбированных двигателей, в том числе и для дизельных. Системы очень просты в установке, абсолютно безопасны в работе, стоят относительно недорого и имеют очень значительный эффект при настройке двигателя!
Вода-метанол, детальное изучение.
Цель этой статьи – разобраться для чего используется система впрыска воды, какие виды бывают, что лучше лить (вода, вода/метанол, водка – русский вариант), на каких двигателях лучше всего использовать (бензиновый, LPG — газ, дизельный).
Многих наверное может насторожить само понятие – лить воду в мотор. Не надо этого боятся. Не важно, какой вид топлива – бензин, газ, дизель, этанол или метанол – все это углеводороды. Для лучшего понимания давайте разберемся, что такое идеально сгорание и что получается на выходе.
Воздух состоит из 78.09% азота, 20.95% кислорода и 0.96% других газов. В двигатель мы подаем воздух и топливо, сжимаем и зажигаем. Когда смесь горит, атомы водорода и углерода отдельно друг от друга начинают искать атомы кислорода, чтобы с ними соединиться “пожать им руки”. 2 атома водорода находят 1 атом кислорода и образуют воду 2Н + 1О= Н2О. Один атом углерода начинает дружить с двумя атомами кислорода — 1С +2О = СО2 и образуется углекислый газ.
В идеальном случае азот не вступает в реакцию с другими атомами и выходит из выхлопной трубы в виде N2. Идеальное сгорание смеси образует только СО2 и Н2О, но в реальности воздух и топливо смешиваются не совсем равномерно (но это не относится к нашей теме). Главное это то, что вода является продуктом распада и не надо ее боятся, она всегда есть и будет в ДВС при использовании углеводородного топлива.
Теперь пришло время рассмотреть каким же образом установка системы впрыска воды или вода/метанола может улучшить характеристики двигателя (повысит его мощность, снизит расход топлива). Не буду сильно Вас нагружать формулами из раздела физики о термодинамики, но принцип понять необходимо. Давайте представим, что вы находитесь летом на пляже под лучами палящего солнца и вдруг на вашу кожу попадают маленькие капельки воды. Вы сразу почувствуете резкий холод, но это не из-за того что вода холодная, а по причине того, что когда жидкость переходит в газообразное состояние она в этот момент поглощает большое количество тепла.
Разные жидкости поглощают различное количества тепла, как много ответ найдём в ниже приведенной таблице.
Вообще эта таблица из учебника “Internal Combustion Engine Fundamentals” очень полезная. В ней указаны основные характеристики различных углеводородных видов топлива. В Данный момент нас интересует столбец под названием Heat of Vaporization (kJ/kg) — Удельная теплота парообразования.
Для примера – у бензина (gasoline) теплота парообразования 307 kJ/kg, а у метанола 1147 kJ/kg – в 3.74 раза больше. Так как вода не является топливом, поэтому ее и нет в этой таблице. Для информации у воды удельная теплота парообразования – 2350 kJ/kg, в 7,65 раз больше чем у бензина и более чем в 2 раза выше удельной теплоты парообразования метанола.
Из выше сказанного следует, что вода в разы имеет лучшие показатели в плане охлаждения.
Установка системы впрыска воды отлично работает на всех видах двигателях, но выполняет различные задачи в зависимости от типа двигателя (Отто или Дизель) и конечно от вида подачи топлива.
Для начала давайте рассмотрим самый популярный пример (для России) – бензиновый (Отто) турбо двигатель. Чем больше массы воздуха поступает в ДВС тем больше мощность на выходе. Чем холоднее поступающий воздух, тем выше плотность и соответственно масса воздуха и количество молекул кислорода. Пока не будем рассматривать вопрос детонации (меньше температура – меньше шансов для возникновения детонации), а просто давайте рассчитаем степень понижения температуры при испарении.
В качестве примера рассмотрим что-то посерьезней. Возьмем реальный компрессорный двигатель с самолета, который имеет 900 Киловатт при 3600 об/мин. В качестве основного компонента топлива (углеводорода) используется изооктан С8Н18. Рассчитаем, как сильно понизится температура при испарении топлива
Qevap = Nf*Mf*Hfg = Na*Ma*Cp*deltaT
Qevap – теплопередача (heat transfer), в данном случае при охлаждении испарением (Evaporative cooling from C8h28)
Nf – количество молекул топлива
Mf – масса молекул топлива
Hfg – коэффициент теплопередачи (heat transfer coefficient). В данном случае имеется ввиду теплота парообразования (heat of vaporization) – для изооктана 290 KJ/Kg смотри таб. Выше.
Na – количество молекул воздуха
Ma – масса молекул воздуха
Cp – теплоемкость газа при постоянном давлении – 1005 КJ/Kg – K (таблица в предыдущем посте)
Q= масса молекул топлива * Hfg
Delta T = Q / масса молекул воздуха * Ср
С8Н18 – для идеального сгорания топлива необходимо 25 атомов кислорода и 94 атома азота
Теперь найдем массу молекул топлива и воздуха. Напоминаю: H -1 gr, C – 12 gr, N–14 gr, O–16 грамм.
Масса топлива = (8*12) + 18*1 – 114, следовательно Q = 114 *290 = 34996
Масса воздуха = 25 * 16 + 94 * 14 = 1717
Делта Т = 34996/1717*1.005 = 20.38 градусов.
При испарении топлива температура понизится на 20 градусов.
Данные типы самолетных двигателей используют систему впрыска воды для охлаждения смеси в количестве 25% от массы топлива. Предлагаю рассчитать дельту Т для воды:
Hfg — heat transfer coefficient. В данном случае имеется ввиду- heat of vaporization – для воды 2350 KJ/Kg, обратите внимание насколько больше чем у изооктана (290)
Масса топлива осталась неизменна -114
Масса воду = (0.25) * (114) = 28.5
Qevap – heat transfer, в данном случае Evaporative cooling from h3O
Q = масса молекул воды * 2350 = 114 *2350 = 66975
Дельта Т = Q / массу молекул воздуха * Ср= 66975 / 1717 * 1.005 = 40 градусов
А это уже не плохо. Переведем в прирост мощности. Как было показано в предыдущих постах, уменьшение температуры увеличивает плотность воздушного заряда. Соответственно, увеличивается количество молекул воздуха и, конечно же, кислорода. В свою очередь это способствует увеличению мощности двигателя.
Допустим, что температура на впуске была 60 градусов Цельсия:
Wwith = Wwithout * (Twithout/Twith) = 900 Kw * (338 K / 297 K ) = 1024 Kw
Прирост составил 124 киловатт или 124 * 1.36 = 168 л/сил. Неплохо.
Хочу заметить, это реальный расчет для системы впрыска воды, которая применяется в самолетном двигателе. Раньше уже писал, что эта система с успехом использовалась еще во времена второй мировой войны. Если обратится к примерам использования впрыска воды на серийных автомобилях, так этим занималась компания SAAB (кстати, если кто не знает, имя и репутацию эта компания заработала как производитель самолетов). Цель была повысить экономичность на высоких скоростях и при акселерации. Результаты были не плохи – 20- 30% экономии топлива.
Данный пример хорошо показывает, на сколько поднимется мощность двигателя за счет охлаждения топливно-воздушной смеси при использовании системы впрыска воды на двигателях с распределенным впрыском топлива. Но сейчас наступила эра двигателей с непосредственным, прямым впрыском топлива (Gasoline Direct Injection GDI) где топливо подается непосредственно в камеру сгорания в момент, когда воздух уже сжат и фаза охлаждения воздушного заряда во впускном тракте отсутствует. Следовательно, использование системы впрыска воды на таких двигателях будет еще более эффективна.
Тот факт, что бензин при испарении забирает тепло и охлаждает, используется на турбо двигателях для борьбы с самовозгоранием смеси при сжатии, калильным зажиганием и детонаций. Стоит отметить, что на двигателях Gasoline Direct Injection GDI самовозгорание смеси при сжатии и калильное зажигание физически просто невозможно. Поэтому такие ДВС имеют более высокую степень сжатия и работают на более высоком бусте и очень бедных смесях.
Большая ошибка многих специалистов по установке газового оборудования на бензиновые двигателя использовать принцип настройки, как на классическим топливе чем богаче смесь, тем безопаснее. Нет, это в корни не правильно – чем беднее, тем безопаснее т.к. топливо подается уже в виде газа и при смешивании с воздухом смесь не охлаждается. И вот здесь использование системы впрыска воды (особенно на турбо моторах) будет очень полезно.
Один из самых эффективных способов безопасного увеличение мощности на дизельных моторах – установка системы впрыска воды, но в отличие от бензиновых двигателей обязательна перенастройка ЭБУ. Дизельные двигателя работают на очень бедных смесях более 20/1 – поэтому и экономичны. Поднять мощность на них проще простого – добавить топлива, обогатить смесь и все, главное вовремя остановится, пока не взорвался двигатель или не будет проблем с турбиной из-за высокого ЕГТ. Если на дизельном моторе вы просто поднимете буст то мощность понизится т.к. смесь станет еще беднее и как следствие упадет температура в КС и ЕГТ. Поэтому увеличение наддува, и всех модернизаций в системе впуска по улучшению подачи воздуха используется при тюнинге дизельных двигателей – для охлаждения двигателя. Получается ситуация обратная бензиновому двигателю, где топливом охлаждают.
Современный дизельный двигатель имеет степень сжатия 17 — 19 и работает на избыточном давлении более 1.5 бар и к тому же используют турбо нагнетатель с изменяемой геометрией – который очень не любить высокую температуру выхлопных газов ЕГТ. Использование впрыска воды позволяет значительно понизить ЕГТ и как следствие безопасно увеличить подачу топлива для повышения мощности.
Эффект использования системы впрыска воды или смеси вода/метанол (в дальнейшем буду использовать только выражение впрыск воды) вызван тем, что когда жидкость переходит в газообразное состояние она в этот момент поглощает большое количество тепла. И вот здесь, главным является добиться очень хорошего распыления. Это же очевидно, что чем меньше размер капель, тем легче молекулы воды при встрече с молекулами воздуха (стенок системы впуска, впускных клапанов, камеры сгорания, поршней) перейдут в газообразное состояние и поглотят тепло. За счет чего получается такое распыление (лучше, чем распыление скажем у тех же топливных форсунок) рассмотрим немного позже, а пока предлагаю взглянуть на принципиальную схему.
Для достижения качественного распыления необходимо создать в системе высокое давление. Для этого используются водяные насосы поддерживающие давление от 8 до 13.8 БАР в системе. Все основные производители систем впрыска воды, такие как Coolingmist, Devils Own, AEM и т.д. используют одни и те же водяные насосы фирмы Aquatec , если быть более точным, то вот этот, из серии 5800 (PDP5843-2S0D-B744)
В данном насосе встроен регулируемый перепускной клапан (BYPASS), который вы можете настроить на необходимое вам давление (но не более 200 PSI или 13.8 Bar). В большинстве случаев производители систем впрыска воды используют насосы, настроенные на максимальное давление 200 PSI (чем выше давление, тем конечно лучше распыление). Но есть и исключение, к примеру, всем хорошо знакомый производитель Aquamist использует давление 160 PSI, правда у них есть на то причина (об этом поговорим позже).
Те, кто желает сэкономить пару долларов, покупают насос фирмы Shurflo (P/N — ¬8009-543-236) можно купить на ebay, но я бы лично не делал этого т.к. максимальное давление данного насоса всего 60 PSI.
С насосом определились, не так важно где вы его купите, все они делаются на одном заводе в Америке (если речь идет о производителе Aquatec) . Следующим элементом системы впрыска воды, отвечающим за распыление является сопло или форсунка.
Самый дешевый источник приобретения (который мне известен) является McMaster.com .
Маленькое сопло — P/N 3178K62 подойдет для атмо мотора,
Среднее сопло (мощность 150 – 300 л/с) — P/N 3178K75.
200-400 л/с — P/N 3178K76.
А для большого буста можно использовать форсунку P/N 3178K76 или 3178K77
Цена за каждую в пределах 4-4.5 доллара.
Если вы приобретете форсунки отдельно, то Вам необходимо позаботится и о том, что бы система не протекала и во избежание возможного в таком случае гидроудара – необходимо установить в систему водяной соленоид
Он работает в режиме Вкл/Выкл. Включается вместе с насосом и выключается (смотри схему подключения). Приобрести можно на Ebay или в том же McMaster.com — P/N 7876K12 – цена около 40 долларов.
Также возможно подобрать подходящий обратный клапан, выполняющий данную защитную функцию
После этого сопло устанавливается перед дроссельной заслонкой, часто приходится изготавливать переходник, если нет возможности монтажа в сток систему.
Если нет времени, желания в покупке форсунок, обратного клапана и соленоида по отдельности, в таком случае есть возможность покупки комплектов у основных производителей систем впрыска воды. Многие из них продают сразу держатель, фильтр, обратный клапан и несколько сопл в комплекте. Выглядит это так. По мне так это отличное решение
Теперь предлагаю вернутся к разбору основной схемы простейшей системы впрыска воды. Там есть реле (можно купить в любом авто магазине). Контакт 86 идет к замку зажигания, 85 – главный выключатель (устанавливается в салоне автомобиля), и он же подключается к реле давления. Чтобы система заработала необходимо включить зажигание, основной выключатель, а также последнее условие – достижение заранее выставленного давления (буст) при котором начнет работать насос и откроется соленоид.
Принцип работы реле давления показан на схеме
Одним из самых популярных и не дорогих настраивающихся на определенное давление реле — является продукция фирмы NASON
Цена в пределах 20 баксов и широкий выбор
К примеру, мы запланировали, что впрыск воды будет включатся при достижении избыточного давления 1 бар (14,5 PSI) покупаем реле SQ-2, настраиваем на 14.5 PSI и при достижении данного давления реле давления выполняет последнее условие, для основного реле (Электра цепь замыкается).
Ну и последнее, что бы я добавил для простейшей системы впрыска воды – защиту, на случай если закончится вода в баке. Для этого можно установить свич в бак, который замыкается при малом количестве жидкости
Далее в зависимости от ваших пожеланий можно вывести лампочку, в салон автомобиля сигнализирующую о том, что бак уже пустой. Или как вариант, через дополнительное реле отключить соленоид, управляющий актуатор вестгейта турбины и тем самым автоматически будет убираться буст при недостатке воды в баке системы впрыска воды. Начало темы Впрыск вода, метанол
Автор: Владимир Шарандин
Метанольное топливо – HiSoUR История культуры
Метанол – это альтернативное топливо для внутреннего сгорания и других двигателей, либо в сочетании с бензином, либо непосредственно («аккуратно»). Он используется в гоночных автомобилях во многих странах. В США метанольное топливо получает меньше внимания, чем топливо из этанола, в качестве альтернативы топливу на нефтяной основе. В общем, этанол менее токсичен и имеет более высокую плотность энергии, хотя метанол дешевле производить устойчиво и является менее дорогостоящим способом снижения углеродного следа. Однако для оптимизации работы двигателя, наличия топлива, токсичности и политических преимуществ смесь этанола, метанола и нефти, вероятно, будет предпочтительнее использования любого из этих отдельных веществ. Метанол может быть изготовлен из углеводородных или возобновляемых ресурсов, в частности природного газа и биомассы, соответственно. Он также может быть синтезирован из CO2 (углекислого газа) и водорода.
Метанол часто используется в качестве топлива, обычно смешивается с бензином, но из-за недостатков он не так популярен, как другие, как это может быть этанол. Наиболее выдающимся преимуществом, которое представляет, является его простое производство, начиная с метана или пиролизом органического вещества. Однако пиролиз не удобен, если вы не работаете на промышленном уровне, иначе это было бы неэкономично. Другим недостатком является высокая токсичность, поэтому вы должны уделять пристальное внимание и заботу при обращении с ним или использовании его. Метанол считается продуктохимическим основного типа, из которого получают различные вторичные продукты.
История и производство
Исторически метанол был впервые получен деструктивной дистилляцией (пиролизом) древесины, в результате чего было распространено английское название древесного спирта.
В настоящее время метанол обычно получают с использованием метана (главной составляющей природного газа) в качестве сырья. В Китае метанол производится для топлива из угля.
«Биометанол» может быть получен путем газификации органических материалов с синтез-газом с последующим традиционным синтезом метанола. Этот маршрут может обеспечить производство метанола из биомассы с эффективностью до 75%. Широко распространенное производство по этому маршруту имеет предлагаемый потенциал для предложения метанольного топлива по низкой цене и с выгодой для окружающей среды. Однако эти методы производства не подходят для мелкосерийного производства.
Недавно метанольное топливо было произведено с использованием возобновляемой энергии и углекислого газа в качестве исходного сырья. Компания Carbon Recycling International, исландско-американская компания, в 2011 году завершила производство первой в мире возобновляемой метанольной установки.
Основное использование топлива
Во время нефтяного кризиса ОПЕК 1973 Рид и Лернер (1973) предложили метанол из угля в качестве проверенного топлива с хорошо зарекомендовавшими себя технологиями производства и достаточными ресурсами для замены бензина. Хаген (1976) рассмотрел перспективы синтеза метанола из возобновляемых ресурсов и его использования в качестве топлива. Затем в 1986 году шведская Motor Motor Technology Co. (SBAD) широко рассмотрела использование спиртов и спиртовых смесей в качестве моторных топлив. В нем рассмотрены возможности производства метанола из природного газа, очень тяжелых масел, битуминозных сланцев, углей, торфа и биомассы. В 2005 году лауреат Нобелевской премии 2006 года Джордж А. Олах и его коллеги выступали за всю экономику метанола, основанную на хранении энергии в синтетическом метаноле. Институт метанола, организация по торговле метанолом, публикует доклады и презентации по метанолу. Директор Грегори Долан представил в 2008 году глобальную индустрию метанольного топлива в Китае.
26 января 2011 года Генеральный директорат Европейского союза по конкуренции одобрил награду Шведского энергетического агентства за 500 миллионов шведских крон (около 56 миллионов евро по состоянию на январь 2011 года) на строительство 3 миллиардов шведских крон (около 335 миллионов евро) производство биотоплива промышленного производства для производства биометанола и BioDME на биоресурсном комплексе Domsjö Fabriker в г. Орнскёльдсвик, Швеция, с использованием технологии газификации черного щелока Chemrec.
Пользы
Топливо внутреннего сгорания
Оба метанола и этанола сгорают при более низких температурах, чем бензин, и оба они менее летучие, что затрудняет запуск двигателя в холодную погоду. Использование метанола в качестве топлива в двигателях с искровым зажиганием может обеспечить повышенный тепловой КПД и увеличенную мощность (по сравнению с бензином) из-за высокого уровня октанового числа (114) и высокой температуры испарения. Однако его низкое энергопотребление 19,7 МДж / кг и стехиометрическое соотношение воздух-топливо 6,42: 1 означают, что расход топлива (на объемных или массовых основаниях) будет выше, чем углеводородное топливо. Дополнительная получаемая вода также делает заряд довольно влажным (подобно двигателям с водородным и кислородным двигателем) и с образованием кислотных продуктов во время сгорания, износ клапанов, седла клапанов и цилиндра может быть выше, чем при сжигании углеводородов. Некоторые добавки могут добавляться в топливо для нейтрализации этих кислот.
Метанол, такой как этанол, содержит растворимые и нерастворимые примеси. Эти растворимые примеси, галогенидные ионы, такие как ионы хлорида, оказывают большое влияние на коррозионную активность спиртовых топлив. Ионы галидов усиливают коррозию двумя способами; они химически атакуют пассивирующие оксидные пленки на нескольких металлах, вызывающих коррозионную коррозию, и повышают проводимость топлива.Повышенная электропроводность способствует электрической, гальванической и обычной коррозии в топливной системе. Растворимые примеси, такие как гидроксид алюминия, сами по себе являются продуктом коррозии галогенидными ионами, засоряют топливную систему с течением времени.
Метанол (в автомобильных условиях) гигроскопичен, то есть он будет поглощать водяной пар непосредственно из атмосферы. Поскольку поглощенная вода разбавляет топливное значение метанола (хотя и подавляет стук двигателя), и может вызвать разделение фаз смеси метанол-бензин, контейнеры с метанольным топливом должны быть плотно закрыты.
По сравнению с бензином метанол более терпим к рециркуляции выхлопных газов (EGR), что повышает топливную эффективность двигателей внутреннего сгорания с использованием цикла Отто и искрового зажигания.
Кислота, хотя и слабый, метанол атакует оксидное покрытие, которое обычно защищает алюминий от коррозии:
6 CH 3 OH + Al 2 O 3 → 2 Al (OCH 3 ) 3 + 3 H 2 O
Полученные соли метоксидов растворимы в метаноле, что приводит к чистой поверхности алюминия, которая легко окисляется растворенным кислородом. Кроме того, метанол может действовать как окислитель:
6 CH 3 OH + 2 Al → 2 Al (OCH 3 ) 3 + 3 H 2
Этот обратный процесс эффективно подпитывает коррозию до тех пор, пока металл не будет съеден или концентрация Ch4OH незначительна. К коррозионной активности метанола обращаются с материалами, совместимыми с метанолом, и топливными добавками, которые служат ингибиторами коррозии.
Органический метанол, полученный из древесины или других органических материалов (биоалкогольный), был предложен в качестве возобновляемой альтернативы углеводородам на нефтяной основе. Низкие уровни метанола могут использоваться в существующих транспортных средствах с добавлением сорастворителей и ингибиторов коррозии.
гоночный
Чистый метанол требуется по правилам для использования в шампанах, Monster Trucks, американских спринтерских машинах (а также в карманах, модификациях и т. Д.) И других сериях дорожек грязи, таких как World of Outlaws и Motorcycle Speedway, главным образом потому, что в в случае аварии метанол не создает непрозрачного облака дыма. Начиная с конца 1940-х годов, метанол также используется в качестве основного топливного компонента в силовых установках для радиоуправления, контрольной линии и самолета с бесплатной летной моделью (см. Ниже), автомобилей и грузовиков; такие двигатели используют платину накаливания платиновой нити, которая воспламеняет пары метанола в результате каталитической реакции. Драйверы, гонщики и тяжело модифицированные тракторные съемники также используют метанол в качестве основного источника топлива. Метанол требуется с двигателем с наддувом в Top Alcohol Dragster, и до конца сезона 2006 года все транспортные средства в Indianapolis 500 должны были работать на метаноле. В качестве топлива для грейдеров, метанол, смешанный с бензином и закисью азота, производит больше энергии, чем бензин и закись азота.
Начиная с 1965 года, чистый метанол был широко распространен в автомобильной конкуренции USAC Indy, которая в то время включала Indianapolis 500.
В результате аварии на семи автомобилях второго круга 1964 года в Индианаполисе в 500 году было принято решение USAC по поощрению и последующему применению метанола. Эдди Сакс и Дейв Макдональд умерли в результате аварии, когда их бензиновые автомобили взорвались. Сгоревший от бензина огонь создал опасное облако густого черного дыма, которое полностью заблокировало вид трека для встречных автомобилей. Джонни Резерфорд, один из других задействованных водителей, загнал машину с метанолом, которая также просочилась после аварии. Пока этот автомобиль горел от удара первого огненного шара, он образовывал гораздо меньший афер, чем бензиновые автомобили, и тот, который горел невидимо. Это свидетельство и давление со стороны писателя из Индианаполиса Джорджа Мура привели к переходу на алкогольное топливо в 1965 году.
Метанол использовался схемой CART в течение всей своей кампании (1979-2007). Он также используется многими организациями с короткой дорожкой, особенно карликовыми, спринтерскими автомобилями и велосипедами с быстрым ходом. Чистый метанол использовался IRL с 1996 по 2006 год.
В 2006 году в партнерстве с этанольной промышленностью IRL использовала смесь 10% этанола и 90% метанола в качестве топлива. Начиная с 2007 года, IRL переключился на «чистый» этанол, E100.
Метанольное топливо также широко используется в гонках с трещинами, главным образом в категории «Верхний алкоголь», в то время как от 10% до 20% метанола можно использовать в классах Top Fuel в дополнение к нитрометан.
Гонка Формулы-1 продолжает использовать бензин в качестве топлива, но в предвоенных Гран-при метанол часто использовался в топливе.
Метанол также используется в гонках Monster Truck.
Безопасность в автомобильном топливе
Чистый метанол использовался в автогонках с открытым колесом с середины 1960-х годов. В отличие от нефтяных пожаров, метанольные пожары могут быть погашены простой водой.Метанольный огонь горит невидимо, в отличие от бензина, который горит видимым пламенем.Если на дорожке происходит пожар, нет никакого пламени или дыма, чтобы препятствовать просмотру быстро приближающихся водителей, но это также может задержать визуальное обнаружение огня и инициирование подавления огня. Решение о постоянном переключении на метанол в американских гонках IndyCar было результатом разрушительного краха и взрыва на 1964 Indianapolis 500, в результате которого погибли водители Эдди Сакс и Дейв Макдональд.В 2007 году IndyCars переключились с метанола на этанол.
Топливо для модельных двигателей
Самые ранние модельные двигатели для самолета с самолетом, летящие до конца Второй мировой войны, использовали смесь белого и тяжелого моторного масла с белым газом и тяжелой вязкостью 3: 1 для двухтактных двигателей с искровым зажиганием, используемых для хобби в то время. К 1948 году новые двигатели модели зажигания с зажиганием начали захватывать рынок, требуя использования метанольного топлива для реакции в каталитической реакции с намотанной платиновой нитью в свече зажигания для запуска двигателя, обычно с использованием касторового масла содержащуюся в топливной смеси при соотношении 4: 1. Модель моторного двигателя с воспламенением от воспламенения, поскольку для него больше не требуется встроенная батарея, катушка зажигания, точки воспламенения и конденсатор, требуемые двигателем с искровым зажиганием, экономия ценного веса и позволяющая модельным самолетам улучшать летные характеристики. В своих традиционно популярных двухтактных и все более популярных четырехтактных формах в настоящее время выпускаемые одноцилиндровые бензиновые двигатели с метанолом являются обычным выбором для радиоуправляемых самолетов для рекреационного использования, для размеров двигателей, которые могут варьироваться от 0,8 см3 (0,049 куб. Дюймов .) до смещения от 25 до 32 см3 (1,5-2,0 куб. дюймов) и значительно больших смещений для двигателей с двойным и многоцилиндровым двигателями с противоположным цилиндром и радиальной конфигурацией, многие из которых имеют четырехтактную конфигурацию. Большинство модельных двигателей, работающих на метаноле, особенно из-за Северной Америки, можно легко запустить на так называемом метанольном топливе спецификации FAI. Такие топливные смеси могут потребоваться FAI для определенных событий в так называемом международном соревновании FAI «Class F», которые запрещают использование нитрометана в качестве компонента топлива для свечения двигателя.Напротив, фирмы в Северной Америке, которые производят двигатели модели, работающие на метаноле, или которые находятся за пределами этого континента и имеют большой рынок в Северной Америке для таких миниатюрных силовых установок, имеют тенденцию создавать двигатели, которые могут и часто лучше всего работать с определенным процентом нитрометана в топливе, который при использовании может составлять всего лишь 5-10% объема и может составлять от 25 до 30% от общего объема топлива.
токсичность
Метанол встречается естественным образом в организме человека и в некоторых плодах, но ядовито в высокой концентрации. Проглатывание 10 мл может вызвать слепоту и 60-100 мл может быть фатальным, если состояние не лечить. Как и многие летучие химические вещества, метанол не должен быть проглочен, чтобы быть опасным, поскольку жидкость может быть поглощена через кожу, а пары – через легкие. Метанольное топливо намного безопаснее при смешивании с этанолом даже при относительно низком содержании этанола.
Максимально допустимая экспозиция на воздухе (40 ч / неделю) США составляет 1900 мг / м³ для этанола, 900 мг / м³ для бензина и 1260 мг / м³ для метанола. Однако он намного менее летучий, чем бензин, и поэтому имеет более низкие выбросы в результате испарения, что создает более низкий риск воздействия эквивалентного разлива. В то время как метанол предлагает несколько разные пути воздействия токсичности, эффективная токсичность не хуже, чем у бензола или бензина, а отравление метанолом гораздо легче лечить успешно.Одна из существенных проблем заключается в том, что метанольное отравление обычно нужно лечить, пока оно все еще бессимптомно для полного выздоровления.
Ингаляционный риск смягчается характерным острым запахом. При концентрациях, превышающих 2000 ppm (0,2%), это, как правило, довольно заметно, однако более низкие концентрации могут оставаться необнаруженными, в то же время будучи потенциально токсичными при более длительных воздействиях и могут все еще представлять опасность пожара / взрыва. Опять же, это похоже на бензин и этанол; существуют стандартные протоколы безопасности для метанола и очень схожи с таковыми для бензина и этанола.
Использование метанольного топлива снижает выбросы выхлопных газов некоторых связанных с углеводородами токсинов, таких как бензол и 1,3-бутадиен, и значительно снижает долгосрочное загрязнение подземных вод, вызванное разливами топлива. В отличие от бензол-семейного топлива, метанол будет быстро и нетоксично разлагаться без длительного вреда для окружающей среды, если он достаточно разбавлен.
Сравнения
| газ | Плотность энергии | Соотношение смешивания воздуха – Топливо | Удельная энергия | Теплота парообразование | RON | ПН |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Бензин и биогазолин | 32 МДж / л | 14,6 | 2,9 МДж / кг воздуха | 0,36 МДж / кг | 91-99 | 81-89 |
| бутанол | 29,2 МДж / л | 11,1 | 3,2 МДж / кг воздуха | 0,43 МДж / кг | 96 | 78 |
| Этиловый спирт | 19,6 МДж / л | 9,0 | 3,0 МДж / кг воздуха | 0,92 МДж / кг | 107 | 89 |
| метанол | 16 МДж / л | 6,4 | 3,1 MJ / кг воздуха | 1,2 МДж / кг | 106 | 92 |
биометанола
Метанол является альтернативным топливом для двигателей внутреннего сгорания и другими, либо в сочетании с бензином, либо непосредственно («чистым»). Он используется в гоночных автомобилях и в Китае. В США метанольное топливо получает меньше внимания, чем топливо из этанола, в качестве альтернативы топливу на нефтяной основе; поскольку в 2000-х годах, в частности, при поддержке этанола на основе кукурузы, он предлагал определенные политические преимущества. В общем, этанол менее токсичен и имеет более высокую плотность энергии, хотя метанол дешевле производить устойчиво и является менее дорогостоящим способом снижения углеродного следа. Однако для оптимизации производительности двигателя, наличия топлива, токсичности и политических преимуществ смесь этанола, метанола и нефти, вероятно, будет предпочтительнее использования любого из этих отдельных веществ. Метанол может быть изготовлен из ископаемых или возобновляемых ресурсов, в частности природного газа и биомассы, соответственно.
Пожарная безопасность
Метанол гораздо труднее воспламеняться, чем бензин, и горит примерно на 60% медленнее.Метанольный огонь высвобождает энергию примерно на 20% от скорости горения бензина, что приводит к значительно более пламенному пламени. Это приводит к значительно менее опасному огню, который легче содержать с надлежащими протоколами. В отличие от бензиновых пожаров, вода является приемлемой и даже предпочтительнее в качестве огнегасящего вещества для метанольных пожаров, поскольку это как охлаждает огонь, так и быстро разбавляет топливо ниже концентрации, где оно будет поддерживать самовоспламеняемость. Эти факты означают, что в качестве топлива для транспортных средств метанол обладает большими преимуществами безопасности перед бензином. Этанол разделяет многие из этих же преимуществ.
Поскольку пары метанола тяжелее воздуха, он будет задерживаться вблизи земли или в яме, если не будет хорошей вентиляции, и если концентрация метанола выше 6,7% на воздухе, то она может быть освещена искрами и взорвется выше 54 F / 62 C. Когда-то пылающий, неразбавленный метанольный огонь выделяет очень мало видимого света, что делает его очень трудно увидеть огонь или даже оценить его размер в яркий дневной свет, хотя в подавляющем большинстве случаев существующие загрязняющие вещества или воспламеняющиеся вещества в огонь (например, шины или асфальт) будет окрашивать и улучшать видимость огня. Этанол, природный газ, водород и другие существующие виды топлива предлагают аналогичные противопожарные проблемы, и для всех таких видов топлива существуют стандартные протоколы безопасности и пожаротушения.
Снижение последствий экологического ущерба после аварии облегчается тем фактом, что метанол с низкой концентрацией является биодеградируемым, с низкой токсичностью и неустойчивым в окружающей среде. Очистка после пожара часто просто требует больших дополнительных количеств воды для разбавления пролитого метанола с последующим вакуумированием или абсорбционной абсорбцией жидкости. Любой метанол, который неизбежно выходит в окружающую среду, будет иметь мало долгосрочного воздействия, и при достаточном разбавлении быстро биодеградирует с незначительным экологическим ущербом из-за токсичности. Разброс метанола, который сочетается с существующим разливом бензина, может привести к тому, что смешанный разлив метанола / бензина будет сохраняться на 30-35% дольше, чем только один бензин.
использование
Соединенные Штаты
В штате Калифорния была проведена экспериментальная программа с 1980 по 1990 год, которая позволила любому конвертировать бензиновый автомобиль [сгусток] в 85% метанола с 15% -ными добавками. Более 500 автомобилей были преобразованы в высокое сжатие и выделенное использование метанола и этанола 85/15.
В 1982 году для крупных трех из них было выделено 5 000 000 долл. США на разработку и заключение контрактов на 5000 автомобилей, которые будут закуплены государством. Это было раннее использование автомобилей с низким сжатием гибкого топлива.
В 2005 году губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер прекратил использование метанола, чтобы присоединиться к расширению использования этанола, производимого производителями кукурузы. В 2007 году этанол стоил от 3 до 4 долларов за галлон (от 0,8 до 1,05 доллара за литр) на насосе, а метанол, произведенный из природного газа, оставался на уровне 47 центов на галлон (12,5 центов на литр) навалом, а не на насосе.
В настоящее время в Калифорнии нет действующих бензоколонков, поставляющих метанол в свои насосы. Член палаты представителей Элиот Энгель [D-NY17] ввел в Конгресс «Закон о стандарте открытого топлива»: «Требовать от производителей автомобилей обеспечить, чтобы каждый из этих изготовителей производил или продавал не менее 80 процентов автомобилей, произведенных или проданных в Соединенных Штатах Америки на топливные смеси, содержащие 85 процентов этанола, 85 процентов метанола или биодизеля ».
Европейский Союз
Измененная Директива по качеству топлива, принятая в 2009 году, допускает до 3% об. / Об. В метаноле в бензине.
Бразилия
Привод, чтобы добавить заметный процент метанола к бензину, очень приблизился к реализации в Бразилии после экспериментального испытания, проведенного группой ученых, включающих смешивание бензина с метанолом в период с 1989 по 1992 год. Более крупный экспериментальный эксперимент, который должен был быть проведенный в Сан-Паулу, был наложен вето в последнюю минуту мэром города из-за заботы о здоровье заправочных станций, которые не ожидали соблюдения мер предосторожности. По состоянию на 2006 год эта идея не появилась.
Индия
Нити Айог, Плановая комиссия Индии от 3 августа 2018 года объявила, что, если это возможно, пассажирские транспортные средства будут работать на 15% смешанном топливе метанола. В настоящее время транспортные средства в Индии используют до 10% топлива, смешанного с этанолом. Если он будет одобрен правительством, он сократит ежемесячные расходы на топливо на 10%. В Индии этанол стоит Rs 42 за литр, а цена метанола оценивается менее чем на 20 рупий за литр.
Поделиться ссылкой:
- Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
- Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
Метанол в качестве автомобильного топлива
Во всем мире метанол становится экологически чистым и экологически безопасным транспортным топливом будущего. Метанол можно смешивать с бензином в небольших количествах и использовать в существующих дорожных транспортных средствах, или его можно использовать в смесях с высокой долей, таких как M85 в транспортных средствах с гибким топливом или M100 в специальных транспортных средствах, работающих на метаноле. Также коммерциализируется технология использования метанола в качестве заменителя дизельного топлива. Methanex работает с партнерами по всему миру, чтобы продвигать метанол как экологически чистое и экологически чистое дорожное топливо.
Преимущества метанольного топлива
Это топливо с низким уровнем выбросов
Метанол — это экологически чистое топливо, которое производит меньше вредных для смога выбросов, таких как оксиды серы (SOx), оксиды азота (NOx) и твердые частицы, и может улучшить качество воздуха и связанные с этим проблемы со здоровьем человека.
Его можно получить из различных источников
Метанол чаще всего производят в промышленных масштабах из природного газа.Его также можно производить из возобновляемых источников, таких как биомасса и переработанный углекислый газ, а также из всего, что является или когда-либо было растением!
Высокооктановый
В качестве высокооктанового автомобильного топлива метанол обеспечивает отличное ускорение и высокую мощность. Это также повышает эффективность автомобиля.
Экономично
Метанол можно производить, распространять и продавать потребителям по ценам, конкурентоспособным с ценами на бензин и дизельное топливо, без необходимости в государственных субсидиях.
Используется в автомобилях по всему миру
Топливные смеси на основе метанола используются в транспортных средствах по всему миру, особенно в Китае, который является крупнейшим в мире потребителем метанола для автомобильного топлива.
Доступен по всему миру
Метанол входит в пятерку основных химических товаров, ежегодно отгружаемых по всему миру, и, в отличие от некоторых альтернативных видов топлива, легко доступен через существующую глобальную терминальную инфраструктуру.
Почему автогонщики любят метанол
Метанол был предпочтительным топливом для автогонщиков и команд на протяжении десятилетий по разным причинам.
В фильме «НАСОС» гоночные команды объясняют, что более низкая стоимость по сравнению с бензином является большим преимуществом. Кадры, на которых запечатлен 91-й забег «Гонки в облака» на Пайкс-Пик в Колорадо в 2013 году, включают интервью с одним механиком, который говорит, что его команда работает на метаноле в течение 19 лет.«Это просто лучшее топливо для гонок», — говорит он.
Мы могли бы продолжить о безопасности метанола — он горит чище, чем бензин, менее воспламеняется и горит «холоднее» — но давай. Что действительно вызывает слюноотделение редукторов, так это чистая сила метанола.
Метанол содержит меньше энергии, чем обычный бензин, поэтому транспортные средства расходуют примерно половину миль на галлон из топлива. Но у него более высокое октановое число.
Как объясняют умные люди из журнала Hot Rod, двигатели гоночных автомобилей созданы для того, чтобы выжать больше мощности из менее энергоемкого метанола за счет регулировки соотношения воздух-топливо.
Хотя это правда, что бензин имеет более высокую плотность энергии (около 18 400 БТЕ / фунт), чем метанол (9 500 БТЕ / фунт), если вы можете сжечь в три раза больше метанола, чем бензин за один рабочий такт, вы сможете получить больше энергии. Двигатель, который пропускает 1000 кубических футов воздуха в минуту (стоимостью около 70 фунтов), означает, что на бензине двигатель будет потреблять около 5,6 фунтов топлива, исходя из максимальной мощности 12,5: 1, что дает общий выход энергии (5,6 фунтов x 18 400 БТЕ ) или 103040 БТЕ энергии.Если мы сделаем тот же расчет для метанола, мы получим 17,5 фунтов сожженного топлива и (17,5 фунтов x 9 500 БТЕ) или 166 250 БТЕ энергии — это на 60 процентов больше энергии.
Эти люди забыли о двигателях больше, чем большинство людей когда-либо узнает, так что вот еще кое-что: метанол — лучшее топливо для сохранения тепла внутри двигателя. С бензином тратится больше тепла.
Бензин, когда он претерпевает фазовый переход, может высасывать около 150 БТЕ тепловой энергии на фунт топлива, что приводит к падению температуры.С другой стороны, метанол требует 506 БТЕ на фунт тепловой энергии, чтобы осуществить фазовый переход. Когда мы посмотрим на приведенный выше пример двигателя, пропускающего 1000 кубических футов в минуту, 5,6 фунта бензина потребуют около 840 БТЕ энергии по сравнению с 8 855 БТЕ для метанола — более чем в 10 раз больше. Это то, что делает метанол таким эффективным топливом в приложениях с принудительной индукцией, таких как турбонаддув и наддув, и он поглощает так много тепла, что промежуточный охладитель часто даже не нужен.
Метанольное топливо »Безопасность
Наибольшую опасность от использования бензина в качестве автомобильного топлива представляют возгорания.Пожары бензина в транспортных средствах ежегодно приводят к гибели сотен людей и материальному ущербу на миллионы долларов. Метанол не испаряется и не образует пары так быстро, как бензин, и пары метанола должны быть в четыре раза более концентрированными в воздухе, чем бензин, чтобы воспламениться. Метанол горит на 75% медленнее, чем бензин, а при возгорании метанола выделяется лишь одна восьмая скорости горения бензина. В отличие от возгорания бензина, возгорания метанола можно потушить водой. Метанол по своей природе труднее воспламенить, чем бензин, и гораздо менее вероятно, что он вызовет смертельный или разрушительный пожар в автомобиле, если он воспламенится.По оценкам Агентства по охране окружающей среды США, если бы все наши автомобили заправлялись метанолом, количество возгораний снизилось бы на 90%, что спасло бы сотни жизней в год.
Метанол, как бензин или дизельное топливо, никогда не должен попадать внутрь, и он токсичен. Сообщалось о смертельных случаях при употреблении всего 13 мл. бензина (менее одной унции), что аналогично смертельному диапазону проглатывания метанола. Наши тела содержат метанол естественным образом, и он содержится во многих частях нашего рациона, включая свежие фрукты, овощи, ферментированные продукты и напитки.И метанол, и бензин могут абсорбироваться через кожу человека, и реакция для них одинакова: снимите всю загрязненную одежду и постирайте ее водой с мылом. Были разработаны форсунки для предотвращения проливания метанола, которые не позволят потребителю даже вступить в контакт с метанольным топливом. Во время десятилетней программы производства метанольного топлива в Калифорнии не было зарегистрировано ни одного случая отравления метанолом в результате эксплуатации тысяч автомобилей на метаноле, проехавших в общей сложности 200 миллионов миль.Точно так же в Китае было наработано более 200 миллионов миль транспортных средств на метаноле без единого зарегистрированного случая отравления метанолом. Проще говоря, мы не пьем топливо.
Вот почему слишком много метанола в топливе — это плохо
ИЗОБРАЖЕНИЕ Министерство энергетики
В течение некоторого времени мы слышим тревожные сообщения о широкомасштабной незаконной продаже метамфетамина в стране. Нет, не шабу. Скорее, метанол .Есть сообщения о том, что некоторые недобросовестные дистрибьюторы бензина включают в свои продукты большое количество метанола.
Это обязательно плохо?
Читать ниже ↓
Метанол — это, по сути, спирт — точно так же, как этанол , который правительство уже требует от поставщиков бензина для добавления в свой продукт. В отличие от этанола, который часто перегоняют из пищевых культур, метанол часто получают из метана. Но, как и этанол, он помогает повысить октановое число бензина.Это связано с тем, что и метанол, и этанол имеют эффективное октановое число по исследованиям 109, в отличие от обычного неэтилированного бензина, у которого базовое октановое число составляет 87.
Читать ниже ↓
Рекомендованные видео
Смешивание этих двух компонентов повышает октановое число бензина, сводя к минимуму детонацию в двигателе — это состояние, при котором бензин воспламеняется до того, как загорится свеча зажигания, из-за избыточного тепла или давления. Это хорошо для двигателя. Действительно, метанол сам по себе часто используется в качестве топлива в гонках, поскольку он горит медленнее и холоднее, чем бензин, и является более безопасным в случае пожара с подачей топлива.Еще лучше, если огонь метанола можно залить водой. Бензиновый огонь не может. А поскольку метанол производить даже дешевле, чем этанол, есть экономический смысл смешивать его с бензином.
Читать ниже ↓
Говорят о летальной токсичности метанола, но, честно говоря, бензин уже канцерогенный, а чистый этанол также токсичен и потенциально смертен. Ни одна из этих жидкостей не должна попадать внутрь. Тем не менее, разбавленный этанол используется в пищевых продуктах, а метанол — в горелках для жаровни в ресторанах.При правильном использовании с этим топливом можно безопасно обращаться.
Пока все хорошо, правда?
Не совсем так. Согласно отчетам Министерства энергетики (DOE), некоторые станции смешивают до 16% метанола в свое топливо. Такой высокий процент снижает удельную энергию топлива до точки, когда жесткий запуск и остановка становятся проблемами для некоторых автомобилистов.
Еще большую озабоченность вызывает коррозионное воздействие метанола на . Конечно, этанол также вызывает коррозию алюминиевых компонентов, прокладок и резиновых шлангов.Но с метанолом тем более. И то, и другое безопасно использовать в небольших количествах, но неконтролируемое и нерегулируемое смешивание может привести к достаточно высоким концентрациям, чтобы со временем вызвать дополнительный износ и повреждение чувствительных прокладок и шлангов в топливной системе.
Читать ниже ↓
В будущем в нашем топливном запасе может появиться место метанолу. Его также можно производить из биомассы, такой как этанол, в соответствии с экологическими и экологическими требованиями закона E10-law .Действительно, этанол в природе уже содержит следовые количества метанола. А метанол используется в гоночных самолетах, самолетах с дистанционным управлением и в системах впрыска метанола, которые, как доказано, увеличивают мощность и снижают выбросы в дизельных двигателях. Но недобросовестные владельцы станций и дистрибьюторы используют это, чтобы сэкономить деньги и вывести потребителей из строя с помощью разбавленных, менее эффективных видов топлива, в то же время подрывая усилия правительства по продвижению местного производства этанольного сырья.
Так что нет, метанол сам по себе не проблема.Но в данном случае это похоже на покупку контрафактной продукции lambanog : вы не совсем понимаете то, за что, как вы думаете, платите. А если там достаточно метанола, это может иметь действительно неприятные последствия для вашей машины.
Читать ниже ↓
Также читают
Читать далее
Оставить комментарий
AMF
Метанол является многоцелевым топливом, поскольку его можно использовать напрямую, в качестве компонента смеси в топливах или для производства компонентов топлива.Метанол также считается топливом для электромобилей на топливных элементах. Для обычных двигателей использование метанола не вызывает затруднений при преобразовании в бензиновый компонент под названием МТБЭ или в дизельный компонент под названием FAME. Смеси метанола с высокой концентрацией, такие как 85 об.% Метанола в бензине (M85), могут использоваться в специальных транспортных средствах с гибким топливом (FFV). Метанол используется в Китае в виде различных смесей от M5 до M100, а на некоторых рынках рассматриваются смеси бензин / этанол / метанол (GEM).Во многих регионах, например в Европе и Северной Америке, смешивание метанола с бензином ограничено несколькими процентами. Если метанол используется с бензином в высоких пропорциях, в транспортных средствах необходимы ингибиторы коррозии, сорастворители и спиртосодержащие материалы, чтобы противостоять фазовому разделению, поддерживать стабильность и безопасность. Разработаны технологии использования метанола в дизельных и двухтопливных двигателях, и метанол уже используется в качестве судового топлива на нескольких судах. Свойства метанола позволят автопроизводителям разрабатывать высокоэффективные двигатели для компенсации низкой плотности энергии метанола.Если метанол будет применяться в качестве автомобильного топлива с более высокими коэффициентами смешивания или в качестве чистого топлива, потребуются технические корректировки существующей топливной инфраструктуры. Как правило, при сжигании метанола выделяются низкие выбросы окиси углерода, углеводородов, оксидов азота и твердых частиц. Выбросы формальдегида имеют тенденцию к увеличению, особенно при холодном пуске. Метанол биоразлагаем.Производство
Сырье — Метанол обычно производится из природного газа или угля, но это также может быть возобновляемый метанол, полученный из биомассы.Метанол иногда называют «древесным спиртом», потому что когда-то он производился как побочный продукт при перегонке древесины. (Институт метанола). Биометанол также производится из глицерина, который является побочным продуктом при производстве метиловых эфиров жирных кислот (FAME) (BioMCN). В Исландии возобновляемый электротопливный синтетический метанол производится из геотермального CO 2 и возобновляемого водорода компанией Carbon Recycling International (CRI). Некоторые мелкомасштабные предприятия по производству метанола из возобновляемых источников уже действуют или планируются.
Воздействие на климат — Даже при производстве из природного газа метанол имеет небольшое преимущество в выбросах парниковых газов (ПГ) по сравнению с бензином. Для возобновляемого метанола выбросы парниковых газов потенциально относительно низкие по сравнению со значениями по умолчанию Европейской директивы по возобновляемым источникам энергии, RED II (с 2021 года). В целом, потенциал сокращения выбросов парниковых газов от возобновляемого метанола, производимого в промышленных масштабах, может быть конкурентоспособным по сравнению с существующими возобновляемыми видами топлива при использовании подходящих ресурсов, таких как древесные отходы и культивированная древесина.(Шредер и др., 2020).
Объем — Метанол — одно из самых распространенных химических веществ в мире. Под влиянием роста спроса в Китае глобальный спрос на метанол увеличился с 61 до 125 миллионов метрических тонн с 2012 по 2016 годы. Производственная мощность экологически безопасного возобновляемого метанола составляет всего менее 1 миллиона тонн в год. (Исследование глобального рынка IHS, Шредер и др., 2020 г.).
Цена — Цены на метанол конкурентоспособны с ценами на бензин, даже если рассматривать их в эквиваленте энергии (Bromberg and Cheng 2010).Возобновляемый метанол обычно дороже, чем ископаемый метанол, как и другие возобновляемые виды топлива. При рассмотрении производства передовых возобновляемых видов топлива метанол является одним из наиболее экономичных вариантов. Одна из возможностей снизить затраты на метанол — использовать более низкую чистоту, чем 99,85%, требуемую для химической промышленности. Двигатели внутреннего сгорания работают даже при чистоте метанола 90% и с высоким содержанием воды. (Шредер и др., 2020).
Законодательство, стандарты и свойства
Стандарты — Большинство действующих стандартов на метанол, относящихся к автомобильному сектору, доступны в США, Италии, Израиле, Китае и Индии.В Европе макс. 3 об.% Метанола разрешено смешивать с бензином в соответствии с Директивой о качестве топлива (2009/30 / EC) и стандартом CEN (EN 228). В США ASTM D 4814-10a ограничивает содержание метанола до 0,3 об.% Или до 2,75 об.% С равным объемом бутанола или спирта с более высокой молекулярной массой. Исключения Агентства по охране окружающей среды США в соответствии с практически аналогичным правилом допускают уровни метанола выше, чем ASTM D4814-10a, с исключением «Octamix», допускающим максимум 5% по объему метанола с минимум 2,5% по объему сорастворителей (один или смесь высших спиртов, включая этанол, пропанолы, бутанолы и пентанолы).Стандарты ASTM D5797-07, определяющие смеси топливного метанола (M70-M85), в настоящее время обновляются рабочей группой ASTM. Также существуют спецификации для чистого метанола, например ASTM D-1152/97 и спецификация Международной ассоциации производителей и потребителей метанола. В Китае для использования в качестве моторного топлива одобрен национальный стандарт топлива M85, содержащего до 85% метанола (Green Car Advisor 2009, Methanol Institute 2011). Кроме того, в нескольких провинциях Китая действуют стандарты, регулирующие использование метанола в различных смесях с бензином в диапазоне от 5% до 100%, в то время как национальный стандарт для топлива M15 находится на заключительной стадии разработки.В рекомендациях автопроизводителей по качеству топливного бензина в издании WWFC 2019 указано, что «Метанол не разрешен». Метанол включен в правила для судового топлива с низкой температурой вспышки (Moirangthem, 2016).
Свойства топлива — Метанол — прозрачная, бесцветная, легковоспламеняющаяся и летучая жидкость со спиртовым запахом. Смешивается со многими органическими растворителями и в любых пропорциях с водой. Некоторые свойства метанола более благоприятны для использования в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания, чем другие (Schröder et al.2020):
- Высокое октановое число и детонационная стойкость метанола являются положительными характеристиками двигателей ОТТО. У метанола октановое число значительно выше, чем у бензина.
- Низкое цетановое число делает метанол непригодным для обычных дизельных двигателей без модификации топлива или двигателя.
- Высокая летучесть метанола в смесях, но низкое давление паров при высоких концентрациях влияет на характеристики двигателей при холодном запуске и выбросы в результате испарения (см. Обсуждение ниже в таблице 1).
- Высокая теплота испарения метанола охлаждает всасываемый воздух, что позволяет сжигать большее количество топлива. Следовательно, степень сжатия двигателей может быть увеличена и могут быть разработаны более компактные, более экономичные и высокопроизводительные двигатели.
- Отсутствие углерод-углеродных связей и высокое содержание кислорода в метаноле теоретически приводит к сжиганию без образования сажи. Кроме того, внутренние меры двигателя, такие как рециркуляция выхлопных газов (EGR), могут эффективно снизить выбросы NO x в концепциях двигателей с воспламенением от сжатия.С другой стороны, неполное сгорание метанола может привести к увеличению выбросов формальдегида и уксусной кислоты, что можно контролировать с помощью катализатора окисления.
- Предел воспламеняемости низкой бедной смеси
- Низкое объемное энергосодержание метанола по сравнению с бензином, дизельным топливом или этанолом сокращает дальность движения транспортного средства, если не компенсируется за счет использования больших баков или двигателей с высоким КПД. Топливная система двигателя требует доработки из-за более низкой теплотворной способности.
- Вопросы разделения фаз смесей метанола с бензином обсуждаются ниже в таблице 1.
- Плохая совместимость с дизелем
- Тенденция к испарению в топливопроводах
- Коррозионное и химическое разложение материалов
- Плохие смазывающие свойства метанола и ухудшение смазывающих свойств масла могут привести к повышенному износу компонентов топливной системы двигателя. Нужны смазывающие добавки.
В таблице 1 показаны избранные топливные свойства метанола.
Таблица 1. Избранные топливные свойства метанола.
Метанол | |
Формула | СН 3 ОН |
Молекулярная масса, г / моль | 32.0 |
Углерод / водород / кислород, мас.% | 37,5 / 12,5 / 49,9 |
Чистота метанола, мас.% | > 99,7 |
Вода,% мас. | <0,1 |
Хлориды в виде иона CL, частей на миллион | <0.5 |
Сера, частей на миллион | <0,5 |
Плотность при 15 ° С, кг / дм 3 | 0,796 |
Вязкость динамическая при 20 ° C, сП | 0,544 а |
Кинематическая вязкость при 20 ° C, м 2 / с | 7.37 х 10 -7 |
Температура кипения, ° C | 64,6 |
Температура замерзания, ° С | -97,6 |
Температура вспышки (закрытый сосуд), ° С | 11, 12 |
RON, в чистом виде | 107–109 |
Смешение RON * | 127–136 |
Смешивание MON * | 99–104 |
Цетановое число ** | 3 |
Давление чистого пара при 37.8 ° C, кПа | 32 |
Давление паров смеси при 37,8 ° C, кПа * | 214 |
Теплотворная способность НТС, МДж / кг (МДж / л) | 20,0 (15,9) |
Теплота испарения, кДж / кг | 1160–1174 |
Теплота сгорания, нетто, кДж / кг | 19 930 |
Теплоемкость (25 ° C, 101.3 кПа), Джмоль -1 K -1 — жидкость / пар | 81,08 / 44,06 |
Теплота сгорания, нетто, кДж / кг | 19 930 |
Температура самовоспламенения, ° С | 464, 470 |
Пределы воспламенения, топливо в воздухе, об.% | 7 — 36 (6 — 36.5) |
Стехиометрическое соотношение воздуха и топлива | 6,4 |
Растворимость в воде | полностью смешивается |
Коэффициент разделения октанола, kow | -0,82 |
Порог запаха в воздухе, среднее значение ppm | 160 |
Критическая температура (° C), давление (МПа) и плотность (г / см 3 ) | 239/8.084 / 0,2715 |
Критический коэффициент сжимаемости | 0,224 |
Поверхностное натяжение при 25 ° C, мНм -1 | 22.07 |
Показатель преломления при 25 ° C | 1,32652 |
Температура самовоспламенения, ° С | 464–470 |
Теплопроводность, мВтм -1 K -1 — жидкость при 25 ° C / пар при 100 ° C | 200/14.07 |
Коэффициент кубического теплового расширения, на ° C | 0,00149 (20 ° С) 0,00159 (40 ° С) |
Скорость распространения пламени, м / с | 2–4 |
Скорость ламинарного пламени (1 бар, 300 К), м / с | 0.50 |
* Институт метанола, Graboski 2003, Owen 1995, Bromberg and Cheng (2010), Bechtold 1997
a Кинематическая вязкость = динамическая вязкость / плотность; кВ = (0,544 x 10 -3 кг / мс) / (796 кг / м 3 ) = 7 x 10 -7 м 2 / с
Летучесть — Давление смешиваемых паров метанола высокое. Это означает, что, несмотря на низкое давление паров чистого метанола (32 кПа при 37.8 ° C), добавление метанола в бензин приводит к увеличению давления паров смешанного топлива (рис. 1). Это связано со способностью метанола образовывать азеотропы с углеводородами бензина. Однако, когда соотношение спирта в смеси увеличивается, давление пара постепенно снижается, как показано в главе об этаноле.
Рис. 1. Повышение давления пара при смешивании метанола, этанола и смесей спирта с бензином. (Институт метанола а).
Разделение фаз — Метанол более склонен к разделению фаз, чем этанол, при смешивании с бензином (глава, посвященная этанолу).Для получения стабильной топливной смеси метанол требует смешивания сорастворителей с бензином даже при низких концентрациях. Примерами возможных сорастворителей являются изопропанол и третичный бутанол (рис. 2).
Рисунок 2. Водостойкость метанола с сорастворителями в бензине. ТВА = третичный бутанол; NBA = нормальный бутанол; IPA = изопропанол. (Институт метанола а).
Материалы и безопасность
Материалы — При рассмотрении использования метанола в качестве компонента бензина, ингибиторы коррозии, сорастворители и совместимые со спиртом материалы в транспортных средствах необходимы для предотвращения разделения фаз, поддержания стабильности и безопасности.В отличие от углеводородов, метанол является полярной молекулой и поэтому вызывает коррозию отдельных металлов и сплавов, а также эластомеров и полимеров, которые широко используются в топливных системах двигателей и цепях распределения топлива, разработанных для обычных углеводородных топлив.
Рекомендуемые материалы для метанола зависят от цели использования. Эластомеры и полимеры, которые не рекомендуются, включают фторсиликон (FVMQ), фторкаучук (FPM, FKM), гидрированный нитрилбутадиеновый каучук (HNBR), неопрен (CR), нитрилбутадиеновый каучук (NBR), полиуретан (PUR) и поливинилхлорид (PVC). .Металлы, несовместимые с метанолом, — это алюминий, медь, титан, цинк и некоторые из их сплавов в зависимости от их назначения. Электропроводность метанола увеличивает риск гальванической коррозии некоторых металлов. (Шредер и др., 2020). Согласно Бромбергу и Ченгу (2010) метанольное топливо может быть агрессивным по отношению к магнию, а при наличии воды — к алюминию. Присадки-ингибиторы коррозии и разработанные моторные масла снижают коррозионное воздействие метанола.
Безопасность — Чистый метанол горит невидимым пламенем, что является аспектом риска.В противном случае метанол может считаться даже более безопасным топливом, чем бензин, более трудным для воспламенения, более медленным сгоранием и производящим одну восьмую тепла от бензина.
Метанол, как и все транспортное топливо, токсичен и не должен попадать внутрь. Метанол легко разлагается микроорганизмами как в аэробной, так и в анаэробной среде, а его период полураспада в грунтовых и поверхностных водах составляет от одного до шести дней. Дополнительная информация по безопасному хранению метанола задокументирована в Техническом бюллетене для метанольных бочек и в Руководстве по безопасному обращению с метанолом Института метанола (MI 2016 и 2017).
Двигатели на метаноле
Метанол был основным альтернативным топливом, которое использовалось в транспортном секторе в 1970-х и 1980-х годах для снижения зависимости от ископаемой нефти. Метанол использовался в качестве транспортного топлива до середины 1990-х годов в Северной Америке и Европе. В бассейне транспортного топлива Китая используются различные смеси метанола от M5 до M100. В Китае массовое производство автомобилей на метаноле позволяет производить до 500 000 двигателей для M100. Топливо, смешанное с метанолом, также исследуется многими другими странами, например, Данией (отчет в Приложении 56).
Метанол может использоваться в виде смесей с низкой или высокой концентрацией для автомобильного транспорта и морских судов, с традиционными или специальными технологиями двигателей (таблица 2). В отчете по Приложению 56 AMF подробно представлены варианты использования метанола для различных транспортных секторов. Здесь дается сжатое представление,
Таблица 2. Концепции двигателей, работающих на метаноле (Schröder et al. 2020).
Тип двигателя | Режим | Топливо | Транспортный сектор |
Искровое зажигание (SI) | Канальный впрыск топлива (PFI) Прямой впрыск (DI) Прямой впрыск (обедненный впрыск DI) | от M0 до M85, GEM, MTBE * | ПК, LDV, HDV |
Компрессионное зажигание (CI) | Двухтопливное топливо (DF) | M0-M50 | HDV, морской |
Прямой впрыск (DI) | M100, MD95, FAME * | HDV, морской | |
Новые концепции (HCCI, PPC) | M100 | HDV, морской | |
Топливный элемент (FC) | M100 | ПК, LDV, HDV, морской |
* Топливные компоненты, произведенные из метанола
Двигатели с искровым зажиганием — Топливные свойства метанола больше напоминают бензин, чем дизельное топливо (см. Раздел о свойствах топлива).Однако смешивание метанола с бензином ограничено низкими концентрациями для использования в обычных двигателях SI, например, в Европе и Северной Америке, до нескольких процентов. Инфраструктура и автомобили в этих регионах не предназначены для использования метанола. Метанол совместим с обычным бензином в виде эфира МТБЭ. Из-за высокого октанового числа метанола он используется в гоночных автомобилях и в некоторых других специальных двигателях.
Высокие концентрации метанола, e.грамм. M85 используется в специальных транспортных средствах с гибким топливом (FFV), которые сначала были разработаны для метанола, а затем оптимизированы для этанола. Спиртовое топливо среднего уровня (A20-A30) и топлива с высоким содержанием спирта — это высокооктановое топливо, которое позволит автопроизводителям оптимизировать автомобили с более высокой степенью сжатия двигателя, уменьшенными двигателями, усиленным турбонаддувом и улучшенным прямым впрыском. Высокая эффективность двигателя может компенсировать низкую удельную энергию метанола. Бромберг и Ченг (2010) подчеркнули потенциал двигателей с непосредственным впрыском искрового зажигания для тяжелых транспортных средств.
В Приложении 44 AMF (Fanand Donglian 2017) смеси метанола (M15 и M30) были изучены в сравнении с чистым бензином с использованием двух автомобилей PFI и двух автомобилей GDI. Испытания проводились при нормальной (25 ℃) и низкой температуре окружающей среды (-7 ℃). Также были изучены смеси этанола, но эти результаты здесь не приводятся. Многие компоненты выбросов были высокими во время первого разгона, но снизились почти до нуля, когда катализатор загорелся. При обеих температурах испытаний выбросы углеводородов (HC), окиси углерода (CO) и метана несколько снизились по мере увеличения доли спирта в топливе, в то время как выбросы оксидов азота (NO X ) незначительно увеличились.Выхлопная труба СО 2 существенно не изменилась. Выбросы несгоревшего метанола, формальдегида и ацетальдегида увеличивались пропорционально увеличению содержания спирта, в то время как выбросы бензола, толуола, этилена, пропилена, 1,3-бутадиена и изобутена уменьшались незначительно. При испытаниях на выбросы испарений наблюдались лишь незначительные различия в выбросах углеводородов между M15 и бензином.
В более ранней работе увеличение содержания метанола в топливе привело к снижению CO, HC и NO x по сравнению с бензином, в то время как выбросы формальдегида увеличились, особенно при холодном пуске (Bromberg and Cheng 2010, Bechtold et al.2007 и Ohlström et al. 2001).
На некоторых рынках основное внимание уделяется смесям бензина, этанола и метанола (GEM). В этой концепции этанол выступает в качестве сорастворителя для метанола. Эти трехкомпонентные смеси имеют постоянное соотношение воздух-топливо 9,7: 1, что соответствует соотношению воздух-топливо для топлива E85 (Рисунок 3). Поведение виртуальных и физических датчиков алкоголя, используемых в FFV, было изучено со смесями GEM, а также характеристики автомобилей при низких температурах, выбросах и затратах.Результаты показывают, что смеси GEM могут использоваться в автомобилях FFV в качестве альтернативы топливу E85 (Turner et al. 2012).
Рис. 3. Смеси бензина, этанола и метанола (GEM) с соотношением воздух-топливо, эквивалентным обычному топливу E85. (Тернер и др., 2012 г.).
Двигатели с воспламенением от сжатия — Топливные свойства метанола не похожи на свойства дизельного топлива, например, цетановое число метанола чрезвычайно низкое. Однако есть варианты использования метанола в двигателях с ХИ.Один из вариантов использования метанола в обычных дизельных двигателях — преобразование его в метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Другие варианты включают добавление усилителя воспламенения к метанолу, так называемая концепция MD95 и концепция двухтопливного дизельного двигателя на метаноле. Другие варианты описаны Schröder et al. (2020).
Концепция MD95 — Концепция добавления усилителя воспламенения к метанолу была изучена в Приложении 46 AMF (Nylund et al., 2016) с использованием этанолового двигателя Scania и добавленного метанола, а затем в проекте SUMMETH для морского сектора (Aakko-Saksa 2020).Эта концепция двигателя доказала свою эффективность при работе с чистым метанолом, обработанным присадками. Однако с этим топливом на метаноле двигатель не достиг полной мощности, и периоды впрыска при частичной нагрузке были более продолжительными по сравнению с работой на этаноле. Метанол увеличивает выбросы твердых частиц (ТЧ), что считается признаком полулетучих компонентов или артефактов, поскольку метанол не содержит сажи, образующей углерод-углеродные связи. Стандартный катализатор окисления, скорее всего, восстановил бы эти PM с помощью метанола.Смесь 70% этанола и 30% метанола обеспечивает более низкие выбросы CO, HC и NO x по сравнению с этанольным топливом по базовому сценарию. Однако следует отметить, что Scania не одобряет использование топлива на основе метанола.
Двухтопливные двигатели — В судостроении метанол рассматривается как многообещающая альтернатива судового топлива (Moirangthem 2016, Ellis and Tanneberger 2015). Также доступны двигатели для использования метанола в судостроении. Wärtsilä разработала концепцию модернизации дизельного топлива на метанол, технологию двух видов топлива, которая имеет преимущество использования дизельного топлива в качестве резервного топлива.Помимо прочего, необходимы система Common Rail для впрыска метанола, головки блока цилиндров, топливные форсунки и замена топливных насосов. (Харальдсон 2013). Эта концепция продемонстрирована в Stena Germanica в Швеции. Компания MAN разработала технологию двигателя на метаноле, которая используется в семи танкерах дедвейтом 50 000 т. Компанией Waterfront Shipping в Канаде. Альтернативы для морского сектора обсуждались в Приложении 41 AMF (McGill et al. 2013).
Продолжаются разработки в области горения с частичным предварительным смешиванием (PPC), в котором пониженная температура горения ограничивает образование NO X и обеспечивает высокую эффективность при использовании 100% метанола без усилителя воспламенения (Schröder et al.2020).
В целом, специальные технологии двигателей, обсуждаемые для этанола, могут рассматриваться также для использования метанола, как обсуждается в Приложениях 44, 46, 54 и 56. Дальнейшее обсуждение представлено в Приложении 56 отчета, включая использование метанола в электромобилях на топливных элементах (Schröder et al. . 2020).
Список литературы
Бехтольд, Р. Л. (1997) Руководство по альтернативным видам топлива — Свойства, хранение, дозирование и модификации транспортных средств. Общество автомобильных инженеров, Inc.
Бехтольд Р., Гудман М. и Тимбарио Т. (2007) Использование метанола в качестве транспортного топлива. Отчет подготовлен для Института метанола.
BioMCN 2013 (http://www.biomcn.eu/our-product/bio-methanol.html)
Бромберг, Л. и Ченг, В. (2010) Метанол в качестве альтернативного транспортного топлива в США: варианты экологически безопасного и / или энергобезопасного транспорта. Заключительный отчет. UT-Battelle Номер субподряда: 4000096701
Эллис Дж. И Таннебергер. K. (2015) Исследование использования этилового и метилового спирта в качестве альтернативного топлива в отчете о судоходстве, подготовленном для Европейского агентства по безопасности на море (EMSA).Заключительный отчет.
Фан З. и Донглиан Т. (редакторы) (2016) Исследование нерегулируемых загрязнителей от транспортных средств, работающих на спиртовом топливе. Отчет по Приложению 44 AMF.
Graboski, M. (1999) Таутомерия и октановое число карбонилсодержащих оксигенатов. Ind. Eng. Chem. Res. 38 (1999) 3776-3778.
Советник по экологическим автомобилям (2009 г.) Китай утверждает, что метанол является альтернативой бензину для экологически чистого сжигания. 10 ноября 2009 г. blogs.edmunds.com.
Харальдсон, Л. 2014. «Метанол как судовое топливо — взгляд производителей двигателей.”В семинаре по метанолу как морскому топливу, 8 мая 2014 г., Гётеборг.
Ландельв, И. (2017) Метанол как возобновляемый энергетический ресурс — синтез знаний. Шведский центр знаний по возобновляемым видам топлива для транспорта. Отчет f3 2015: 08. http://www.f3centre.se/sites/default/files/f3_2015-08_landalv_final_170918_0.pdf.
МакГилл Р., Ремли В. и Винтер. К. (2013) Альтернативные виды топлива для морского применения. Отчет АИФ по Приложению 41.
Институт метанола (2011).онлайн www.methanol.org.
Институт метанола а. Технический бюллетень Института метанола: Использование метанола в бензине — смешивание, хранение и обращение с бензином, содержащим метанол. Доступно в Интернете: http://www.methanol.org/…/Blending-Handling-Bulletin-(Final).aspx
Институт метанола б. Технический бюллетень Института метанола: смеси метанола и бензина — альтернативное топливо для современных автомобилей и более чистое октановое число для сегодняшних нефтеперерабатывающих заводов. Доступно в Интернете: http: // www.methanol.org/…/Blenders-Product- Bulletin- (Final) .aspx
Институт метанола, 2017. Medina E, Wellon GC, Evergren F. Руководство по безопасному обращению с метанолом. 4-е изд.
Мойрантхем, К. (2016) Альтернативные виды топлива для морских и внутренних водных путей. Европейская комиссия — Технические отчеты Объединенного исследовательского центра. DOI: 10.2790 / 227559.
Николс Р. (2003) История метанола: устойчивое топливо для будущего. Журнал научных и промышленных исследований. Vol. 62, стр. 97-105.
Нюлунд, Н.-О., Муртонен, Т., Вестерхольм, М., Седерстрём, К., Хухтисаари, Т. и Сингх, Г. 2015. «Испытания различных вариантов топлива и присадок в мощном спиртовом двигателе с компрессионным зажиганием». В 21-м Международном симпозиуме по алкогольному топливу, 10 марта 2015 г., Кванджу, Корея., 1–15. Отчет АИФ по Приложению 46.
Ольстрём М., Мякинен Т., Лаурикко Дж. И Пипатти Р. (2001) Новые концепции биотоплива на транспорте. Производство метанола на основе биомассы и снижение выбросов в современных транспортных средствах.Записки исследования VTT 2074.
Оуэн К. и Коли Т. (1995) Справочник по автомобильному топливу. 2-е издание. Варрендейл, США: Общество автомобильных инженеров. 963 с. ISBN 1-56091-589-7.
Розенблатт, Д. и Карман, Д. (2020) Двигатели GDI и спиртовое топливо. Отчет АИФ по Приложению 54.
SAE (2007) Альтернативные автомобильные топлива. Отчет с информацией о наземном транспортном средстве J1297. Общество Автомобильных Инженеров.
Шредер, Дж., Мюллер-Лангер, Ф., Аакко-Сакса, П.Винтер, К. Баумгартен, В. и Линдгрен, М. (2020) Метанол как моторное топливо — Сводный отчет. Отчет АИФ по Приложению 56 .
Turner, JWG, Pearson, RJ, McGregor, MA, Ramsay, JM, Dekker, E., Iosefa, B., Dolan, GA, Johansson, K. и Bergström, K. ac (2012) GEM Ternary blends: Testing Iso -стехиометрические смеси бензина, этанола и метанола в производственном автомобиле с гибким топливом, оснащенном физическим датчиком содержания алкоголя. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ SAE 2012-01-1279.
$ 460K Gumpert Nathalie EV работает на метаноле, а не на батарее
- Gumpert Nathalie — детище Роланда Гумперта, который когда-то руководил подразделением Audi Sport.
- В полноприводном спортивном автомобиле будет использоваться система топливных элементов на метаноле, которая вырабатывает водород и преобразует его в электричество.
- Всего будет построено 500 экземпляров по цене около 460 000 долларов за штуку.
На горизонте нет недостатка в электрических суперкарах и спорткарах от небольших автопроизводителей.Сколько из них действительно выйдут на рынок — другой вопрос. Но одно, что бросилось в глаза, — это Натали из Гумперт Эйвэйс. У него есть электрическая трансмиссия, но вместо того, чтобы размещать большой аккумулятор под пассажирским салоном или использовать водородные топливные элементы, Nathalie работает на метаноле.
Генеральный директорРоланд Гумперт (который в своей предыдущей работе в Audi помогал придумать систему Quattro для автопроизводителя) хотел автомобиль со всей мощностью и крутящим моментом, которые обеспечивает электрическая трансмиссия, не заставляя водителей справляться с задержками зарядки или необходимости искать куда-нибудь подключить их машину.
Натали использует топливный элемент на метаноле для производства водорода и преобразования его в электричество. В автомобиле все еще есть аккумулятор, но он действует как буфер между метанольным топливным элементом и четырьмя двигателями. Таким образом, если водителю требуется больше мощности для колес, чем может сразу обеспечить топливный элемент, аккумулятор отправляет необходимое электричество. По словам Гумперт Айвейс, во время езды по городу или в круизе на большие расстояния аккумулятор использовать не нужно.
Gumpert Aiways
Результатом использования этого двойного источника электроэнергии для двигателей стал автомобиль мощностью 536 лошадиных сил, который, по заявлению компании, может разогнаться с нуля до 62 миль в час за 2 секунды.5 секунд. Как и следовало ожидать от продукта ветерана разработки Quattro, это полноприводный автомобиль, и каждое колесо оснащено собственным двигателем.
Стиль больше похож на Nissan GT-R, чем на Lamborghini Aventador, с каркасом безопасности и карбоновым шасси, чтобы создать трек-автомобиль, который также будет чувствовать себя как дома на улице.
По словам автопроизводителя, Nathalie имеет запас хода 510 миль, может развивать максимальную скорость 184 миль в час и может дозаправляться за три минуты.Это если у вас есть доступ к заправке метанолом — а это большое «если». Хотя зарядка занимает больше времени, чем дозаправка, а водородная инфраструктура не так велика, как хотелось бы некоторым автопроизводителям, получить метанол не так просто, как бензин, мягко говоря.
Решение автопроизводителя — построить сеть заправок на метаноле в городах, где продается автомобиль. Первоначально он намеревается продавать Nathalie в Германии, Швейцарии, Польше, Скандинавии и Бельгии / Люксембурге / Нидерландах.Покупателям из Швейцарии повезло; там уже строятся станции.
Как и для всех, кто живет за пределами мегаполиса, у Gumpert будет услуга ночной доставки. Все эти решения бесплатны в течение первого года владения.
Gumpert Aiways
Но если вы относитесь к тому типу людей, которые могут потратиться на одну из 500 Натали, которые будут построены по цене от 460 000 долларов США и не проживают в этих странах, вы, возможно, сможете получать топливо из сделанная на заказ станция метанола.
Nathalie официально дебютирует с запуском Nathalie 1st Edition 18 марта. Мы будем следить, чтобы увидеть, взлетит ли идея метанола.
Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Почему в метаноле есть сила
Метанол вернулся с огромным успехом: многие гоночные автомобили переключаются на него, и даже некоторые уличные автомобили работают на нем. Возникает вопрос: что такого особенного в метаноле, что дает ему преимущество перед бензином?
Среди энтузиастов топлива популярно обсуждают вопрос о том, насколько плотным является то или иное топливо. Хотя это важно при обсуждении эффективности двигателя или удельного расхода топлива при торможении (BSFC), гораздо более важным вопросом при обсуждении выходной мощности является соотношение воздух / топливо максимальной мощности.Например, в бензиновом двигателе соотношение воздух-топливо примерно 12,5: 1 (12,5 частей воздуха на 1 часть топлива) примерно соответствует максимальной мощности двигателя. В случае метанола соотношение воздух-топливо 4: 1 (4 части воздуха на 1 часть топлива) считается немного более богатым, но позволяет двигателю развивать максимальную мощность.
Хотя это правда, что бензин имеет более высокую плотность энергии (около 18 400 БТЕ / фунт), чем метанол (9 500 БТЕ / фунт), если вы можете сжечь в три раза больше метанола, чем бензин за один рабочий такт, вы можете получить больше энергии.Двигатель, который пропускает 1000 кубических футов воздуха в минуту (стоимостью около 70 фунтов), означает, что на бензине двигатель будет потреблять около 5,6 фунтов топлива, исходя из максимальной мощности 12,5: 1, что дает общий выход энергии (5,6 фунтов x 18 400 БТЕ ) или 103040 БТЕ энергии. Если мы сделаем тот же расчет для метанола, мы получим 17,5 фунтов сожженного топлива и (17,5 фунтов x 9 500 БТЕ) или 166 250 БТЕ энергии — это на 60 процентов больше энергии.
Метанол горит холодно
Любой, кто объясняет, что метанол «горит холодно», на самом деле говорит об энтальпии или скрытой теплоте испарения топлива.Когда жидкость превращается в пар (как это происходит в двигателе внутреннего сгорания) для этого преобразования требуется тепловая энергия. А поскольку тепло является врагом двигателей и приводит к разного рода проблемам, таким как перегрузка системы охлаждения, детонация и даже оплавление поршней, — чем больше тепловой энергии топливо может высосать из процесса сгорания, тем лучше.
Бензин, когда он претерпевает фазовый переход, может высасывать около 150 БТЕ тепловой энергии на фунт топлива, что приводит к падению температуры.С другой стороны, метанол требует 506 БТЕ на фунт тепловой энергии, чтобы осуществить фазовый переход. Когда мы посмотрим на наш приведенный выше пример двигателя, пропускающего 1000 кубических футов в минуту, 5,6 фунта бензина потребуют около 840 БТЕ энергии по сравнению с 8 855 БТЕ для метанола — более чем в 10 раз больше. Это то, что делает метанол таким эффективным топливом в приложениях с принудительной индукцией, таких как турбонаддув и наддув, и он поглощает столько тепла, что промежуточный охладитель часто даже не нужен.
Широкое окно настройки
Бензин предлагает довольно узкое окно настройки.Соотношение воздух / топливо при максимальной мощности, равное примерно 12,5: 1, составляет около 85 процентов от его стехиометрического значения 14,7: 1. С другой стороны, метанол может доходить до 4: 1, что составляет около 62 процентов от его стехиометрического значения 6,45: 1. Фактически, многие гоночные двигатели работают до 3,5: 1 без снижения мощности. В бензиновом двигателе работа на богатой смеси может вызвать хлопки, спотыкание и обратный огонь, тогда как метанол обычно проходит через любую слишком богатую смесь и просто продолжает вырабатывать мощность. Хотите перестраховаться и разбогатеть? У метанола очень мало недостатков.
Так почему бы нам всем не использовать метанол?
Поскольку метанол производит больше энергии и более безопасен для применений с наддувом и турбонаддувом, почему бы нам не использовать его вместо бензина? Потому что есть недостатки. Поскольку он имеет более высокое соотношение воздух / топливо, чем бензин, использование метанола означает снижение расхода топлива. Он также очень агрессивен и может разъедать топливопроводы, если оставить его в сидячем положении. Однако для гонок метанол является очень хорошим топливом, поэтому ожидайте увидеть больше его на трассе рядом с вами.
Метанол в действии
Чтобы увидеть реальный пример того, насколько эффективным может быть топливный метанол в приложении для повышения производительности, Ричард Браун из Ривердейла, Калифорния, взял свой 9-секундный двигатель 434Ci с двигателем Small-Block-Chevy 1932 Ford Coupe и сделал переход.