Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов
Розроблено спосіб та обладнання для отримання рідких біопалив на основі рослинних олій та спиртів. Суть способу полягає у створенні стабільних сумішей олій та спиртів, які за своїми фізичними властивостями максимально наближені до традиційних палив з нафти, що дозволить використовувати їх в існуючих...
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61024 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов / Л.Н. Грабов, А.И. Шматок // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 36-40. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859981888257523712 |
|---|---|
| author | Грабов, Л.Н. Шматок, А.И. |
| author_facet | Грабов, Л.Н. Шматок, А.И. |
| citation_txt | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов / Л.Н. Грабов, А.И. Шматок // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 36-40. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Розроблено спосіб та обладнання для отримання рідких біопалив на основі рослинних олій та спиртів. Суть способу полягає у створенні стабільних сумішей олій та спиртів, які за своїми фізичними властивостями максимально наближені до традиційних палив з нафти, що дозволить використовувати їх в існуючих двигунах внутрішнього згорання. Отримані експерименттальні дані, які дозволяють виробляти новий вид біопалива.
Разработан способ и оборудование для получения жидких биотоплив на основе растительных масел и спиртов. Суть способа заключается в создании стабильных смесей масел и спиртов, которые по своим физическим свойствам максимально приближены к традиционным топливам из нефти, что должно позволить использовать их в существующих двигателях внутреннего сгорания. Получены экспериментальные данные позволяющие производить новый вид биотоплива.
The way and the equipment for reception liquid biofuels on the basis of vegetable oils and spirits is developed. The essence of a way consists in creation of stable mixes of oils and spirits which on the physical properties are as much as possible approached to traditional fuels from oil that should allow to use them in existing internal combustion engines. Experimental data allowing to make a new kind of biofuel are received.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:26:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №736
УДК 662.758
Грабов Л.Н., Шматок А.И.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ИННОВАЦИОННЫЙ СПОСОБ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И СПИРТОВ
Розроблено спосіб та обладнання для отримання рідких біопалив на основі рослинних
олій та спиртів. Суть способу полягає у створенні стабільних сумішей олій та спиртів,
які за своїми фізичними властивостями максимально наближені до традиційних
палив з нафти, що дозволить використовувати їх в існуючих двигунах внутрішнього
згорання. Отримані експерименттальні дані, які дозволяють виробляти новий вид
біопалива.
Разработан способ и оборудование для получения жидких биотоплив на основе
растительных масел и спиртов. Суть способа заключается в создании стабильных
смесей масел и спиртов, которые по своим физическим свойствам максимально
приближены к традиционным топливам из нефти, что должно позволить
использовать их в существующих двигателях внутреннего сгорания. Получены
экспериментальные данные позволяющие производить новый вид биотоплива.
The way and the equipment for reception liquid biofuels on the basis of vegetable oils and
spirits is developed. The essence of a way consists in creation of stable mixes of oils and spirits
which on the physical properties are as much as possible approached to traditional fuels
from oil that should allow to use them in existing internal combustion engines. Experimental
data allowing to make a new kind of biofuel are received.
ДТ – дизельное топливо;
ДВС – двигатель внутреннего сгорания;
РПА – роторно-пульсационный аппарат.
Украина относится к странам, которые за-
висят от импорта нефти и газа. Поэтому очень
актуально разработать отечественные способы и
создать мощности по производству биотоплива
из возобновляемых сырьевых ресурсов нашей
страны.
В соответствии с «Программой развития
производства биодизельного топлива на период
до 2010 года» Украина должна производить и по-
треблять в 2010 году более 520 тыс.т. биодизель-
ного топлива.
В настоящее время в мире широкое приме-
нение находит использование растительных ма-
сел и продуктов их переработки в качестве заме-
ны традиционного дизельного топлива (ДТ).
Использование чистых необработанных
растительных масел на автомобильном транс-
порте не находит широкого применения в связи
с их отличными от дизельного топлива физико-
химическими характеристиками. Поэтому пре-
имущественно используются либо смеси рас-
тительного масла с дизельным топливом, либо
продукты химической переработки раститель-
ных масел путем их переэтерификации метило-
вым спиртом в присутствии щелочных катализа-
торов. В результате такой переработки получают
метиловые эфиры жирных кислот (биодизель)
и остаточный «черный» глицерин. Получаемые
метиловые эфиры по своим физико-химическим
свойствам значительно ближе к традиционному
дизельному топливу чем исходные масла, что
позволяет их использовать в существующих ди-
зельных двигателях без их модернизации [1-5].
Использование растительных масел или
продуктов их переработки в качестве топлива
дает возможность потреблять солнечную энер-
гию, накопленную растениями в процессе фото-
синтеза, и поглощать углекислый газ, выделяе-
мый в процессе сгорания таких топлив.
Исследования
Целью данной работы является создание
нового типа топлива для использования в двига-
телях внутреннего сгорания (ДВС) путем полу-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 37
чения стабильных смесей растительных масел и
спиртов.
Введение спирта в растительное масло по-
зволяет снизить плотность и вязкость смеси по
сравнению с исходным маслом, что сделает воз-
можным использование такого топлива в суще-
ствующих ДВС. Кроме того, присутствие в смеси
спирта снизит нагарообразование на форсунках
и в камерах сгорания ДВС, которое имеет место
при использовании чистых растительных масел
в качестве топлива.
В Институте технической теплофизики На-
циональной академии наук Украины проведены
экспериментальные исследования по получению
растворов растительных масел и спиртов. В табл.
1 приведены данные по взаимной растворимости
рапсового масла и этилового спирта в зависимо-
сти от температуры.
Табл. 1. Экспериментальные данные по раство-
римости этилового спирта в масле рапсовом в за-
висимости от температуры
Состав раствора, мл
Спирт, % t, °Смасло cпирт
10 0,50 4,76 26
10 1,0 9,09 42
10 1,5 13,01 52
10 2,0 16,37 60
10 2,5 20,27 68
10 3,0 23,08 72
10 3,5 25,93 75
10 4,0 28,57 77
10 4,5 31,03 78
На рис. 1 приведена температурная зависи-
мость растворимости этилового спирта в рапсо-
вом масле.
Из полученных данных видно, что раство-
римость этилового спирта в рапсовом масле не
превышает 32 % даже при температуре кипения
спирта, а при температуре 25 ˚С составляет не
более 5 %.
Известны работы, в которых выполнены ис-
следования возможности создания эмульсий рас-
тительных масел и спиртов путем их смешивания
и обработки на роторно-пульсационном аппарате
(РПА), который обеспечивает дробление капель
жидкостей и их гомогенизацию. Удалось полу-
чить эмульсии с размером капель 3…8 мкм, но
Рис. 1. Температурная зависимость
растворимости спирта этилового в рапсовом
масле.
полученные эмульсии оказались нестабильными
(расслоение наблюдалось после 40…50 минут).
В ИТТФ НАН Украины разработан способ и
оборудование для получения устойчивой смеси
растительного масла и спирта при любом соотно-
шении компонентов. Получение смеси возмож-
но с различными спиртами, предпочтительно с
1…5 атомами углерода. Устойчивость смесей
обеспечивается благодаря введению присадки-
стабилизатора в количестве 0,5…3 % от массы
масла.
Путем смешения растительных масел и
спиртов методом предложенным ИТТФ НАНУ,
возможно получить топливо, которое по своим
физико-химическим показателям будет макси-
мально приближенное к традиционному ди-
зельному топливу и может быть использовано,
предпочтительно для двигателей внутреннего
сгорания. При этом благодаря возможности ва-
рьирования соотношения растительное масло-
спирт можно получать топливо для двигателей
внутреннего сгорания с воспламенением от сжа-
тия (дизелей) или двигателей с искровым зажи-
ганием, преимущественно двухтактных. Получа-
емое топливо может использоваться как в чистом
виде, так и в смеси с углеводными топливами не-
фтяного происхождения.
На рис. 2 приведена фотография образцов
полученных смесей с различным содержанием
растительного масла и спирта. Необходимо от-
метить высокую стабильность полученных сме-
сей. Расслоение или другое заметное изменение
смесей не наблюдается длительное время (более
4 месяцев). Расслоение не наблюдается также
при охлаждении смесей до -4 ˚С и при нагрева-
нии до 75 ˚С.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №738
Проведены исследования реологических
свойств полученных смесей.
На рис. 3 приведены зависимости плотно-
сти и кинематические вязкости смесей рапсо-
вого масла и этилового спирта от процентного
содержания спирта в смеси при t = 20 ˚C. Для
сравнения также приведена плотность и вязкость
традиционного дизельного топлива при той же
температуре.
В ИТТФ НАН Украины разработаны черте-
жи, техническая документация и создана тепло-
масообменная установка для получения жидких
биотоплив в потоке с использованием метода
дискретно-импульсного ввода энергии. Это обо-
рудование может быть использовано как для
получения биодизеля путем переэтерификации
масел спиртами, так и для получения смесей рас-
тительных масел и спиртов, которые могут быть
Рис. 2. Фото образцов смесей масла рапсового
и этилового спирта с различным содержанием
компонентов:
БП-30(7:3); БП-40(3:2); БП-50(1:1); БП-60(2:3);
БП-80(1:4).
а) б)
Рис.3. Зависимости плотности и вязкости смесей от содержания спирта при t = 20˚C:
а) зависимость плотности от содержания спирта; б) зависимость вязкости от содержания
спирта.
использованы в качестве топлив в ДВС.
Установка состоит из двух функциональных
контуров: продуктового и контура теплоносите-
ля.
Продуктовый контур предназначен для
циркуляции продукта и осуществления физико-
химических процессов получения топлив.
Контур теплоносителя предназначен для на-
грева или при необходимости охлаждения про-
дукта через стенки трубчатого реактора.
На рис. 4 представлена гидравлическая схе-
ма установки для получения жидких биотоплив.
Принцип действия установки
Смесь масла и спирта из емкости при помо-
щи насоса Н1 через открытый кран К1 подается
в гомогенизатор ГМ, где проходит по сложной
траектории между рабочими органами аппара-
та. При этом в гомагенизаторе происходит дро-
бление капель масла и спирта (эмульгирование),
что ведет к значительному ускорению физико-
химических процессов смесеобразования.
После обработки в гомогенизаторе ГМ
смесь через нагнетательный патрубок подается в
трубчатый реактор, где возможно осуществление
следующих технологических процессов: нагрев
или охлаждение компонентов смеси, смешение
компонентов в динамическом потоке, прохожде-
ние химических реакций.
Дальше продукт через кран К3 поступает
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 39
Рис. 4. Гидравлическая схема установки для получения жидких биотоплив.
в емкость. Время обработки продукта в режиме
рециркуляции определяется в зависимости от
его физико-химических свойств и других требо-
ваний к конечному продукту. Отбор проб и вы-
грузка продукта производится через кран К2.
Теплоноситель из оболочек трубчатого
реактора, при помощи циркуляционного, насоса
Н2 подается в нагреватель Е1, где происходит
нагрев теплоносителя до заданной температуры.
Через краны К5, К6 теплоноситель посту-
пает в рубашки трубчатого реактора. Рубашки
трубчатого реактора разделены на две группы.
Соотношение поступления теплоносителя через
эти группы регулируется кранами К5, К6.
Тепловое расширение теплоносителя в си-
стеме компенсируется при помощи расшири-
тельного бачка БР.
При необходимости система циркуляции
может работать в режиме охлаждения. Для этого
в рубашки трубчатого реактора через краны К4,
К5, К6 подается холодная вода.
Общий вид установки для получения жид-
ких биотоплив показан на рис. 5.
Рис. 5. Установка для получения жидких
биотоплив (без емкости):
1 – тележка; 2 – гомогенизатор;
3 – плунжерный насос; 4 – трубчатый реактор;
5 – шкаф управления; 6 – нагреватель.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №740
Выводы
1. Предложенный способ получения топлив на
основе растительных масел и спиртов позволяет
заменить токсичний метиловый спирт на этило-
вый при производстве биодизельного топлива.
2. Данный способ позволяет значительно
упростить оборудование и технологию для по-
лучения биотоплива из растительных масел и
спиртов.
3. Предложенный способ будет рекомендован
к широкому внедрению после тщательного ис-
следования свойств получаемого топлива и про-
ведения испытаний на моторных стендах и авто-
мобильном транспорте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Долінський А.А., Грабов Л.М., Мерщій В.І.,
Грабова Т.Л. Високотехнологічне виробництво
альтернативного біопалива з рослинної сирови-
ни. // Міжнародний науково-технічний журнал
«Автогазозаправочний комплекс + альтернатив-
ное топливо». – Москва, 2005. – №3. – С. 62-64.
2. Чаплигін С.М., Грабов Л.М. Дослідження те-
плових процесів при виробництві біодизельного
палива з ріпакової олії. // Міжфакультетський
журнал «Енергетика, економіка, технології,
екологія» НТУУ «КПІ», Київ. – 2005, №1.– С.
52-57.
3. Грабов Л.Н., Шматок А.И. Производство
альтернативного биодизельного топлива и пер-
спективы его развития // Пром. теплотехника. –
2008. – т. 30, №1. – С. 60-65.
4. Долинский А.А., Грабов Л.Н., Мерщій В.І.,
Шматок А.И. Продукування енергоносіїв з
відновлювальної рослинної сировини // Енерге-
тика та електрифікація. – 2008. – №9. – 2008 р.
– С.44-50.
5. Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г.
Растительные масла и топлива на их основе для
дизельних двигателей. – Ч.: Новое слово, 2007.
– 452 с.
УДК 662.997
Гусалов М.Р.
Институт технической теплофизики НАН Украины
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАССИВНОГО СОЛНЕЧНОГО АБСОРБЕРА
Головна мета роботи – розробка методики розрахунку пасивного сонячного абсорберу та
оптимізація можливості його використання на території України.
Главная цель работы – разработка методики расчета пассивного солнечного абсорбера и
оптимизация возможности применения его на территории Украины.
The main objective – development of the methodology of calculation of passive solar absorber and
optimization of the possibility of applying it to the territory of Ukraine.
de – эквивалентный диаметр прохода;
F – площадь тепловосприятия;
GB – массовый расход воздуха;
S – площадь поперечного сечения воздуховода;
tcp – средняя температура воздуха;
tвых– теоретическая температура на выходе;
В условиях подорожания органических ви-
дов топлив всё более актуально использование
альтернативных источников теплоснабжения.
Одним из них является пассивный солнечный
абсорбер (рис.1). Использование технологий по-
догрева воздуха с утилизацией теплоты солнеч-
ной энергии и последующей подачей воздуха на
рекуператор давно известны, например такие
tрвых – реальная температура на выходе;
∆t – температурный напор;
W – скорость воздуха;
α – коэффициент теплоотдачи;
θ – относительная ошибка;
ПСА – пассивный солнечный абсорбер.
экспериментальные установки эксплуатируются
сегодня в Дании и других странах Европы. [1, 2].
Основной задачей работы было изучение
особенностей использования пассивного солнеч-
ного абсорбера (ПСА), для сокращения времени
отопительного сезона малоэтажных зданий в
условиях климата Украины.
Рассмотрено два варианта использования
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61024 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:26:11Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Грабов, Л.Н. Шматок, А.И. 2014-04-23T19:54:04Z 2014-04-23T19:54:04Z 2009 Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов / Л.Н. Грабов, А.И. Шматок // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 36-40. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61024 662.758 Розроблено спосіб та обладнання для отримання рідких біопалив на основі рослинних олій та спиртів. Суть способу полягає у створенні стабільних сумішей олій та спиртів, які за своїми фізичними властивостями максимально наближені до традиційних палив з нафти, що дозволить використовувати їх в існуючих двигунах внутрішнього згорання. Отримані експерименттальні дані, які дозволяють виробляти новий вид біопалива. Разработан способ и оборудование для получения жидких биотоплив на основе растительных масел и спиртов. Суть способа заключается в создании стабильных смесей масел и спиртов, которые по своим физическим свойствам максимально приближены к традиционным топливам из нефти, что должно позволить использовать их в существующих двигателях внутреннего сгорания. Получены экспериментальные данные позволяющие производить новый вид биотоплива. The way and the equipment for reception liquid biofuels on the basis of vegetable oils and spirits is developed. The essence of a way consists in creation of stable mixes of oils and spirits which on the physical properties are as much as possible approached to traditional fuels from oil that should allow to use them in existing internal combustion engines. Experimental data allowing to make a new kind of biofuel are received. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов Article published earlier |
| spellingShingle | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов Грабов, Л.Н. Шматок, А.И. |
| title | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов |
| title_full | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов |
| title_fullStr | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов |
| title_full_unstemmed | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов |
| title_short | Инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов |
| title_sort | инновационный способ и оборудование для получения биодизельного топлива из растительных масел и спиртов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61024 |
| work_keys_str_mv | AT grabovln innovacionnyisposobioborudovaniedlâpolučeniâbiodizelʹnogotoplivaizrastitelʹnyhmaselispirtov AT šmatokai innovacionnyisposobioborudovaniedlâpolučeniâbiodizelʹnogotoplivaizrastitelʹnyhmaselispirtov |