Posted by: Auto Galvu Remonts | 15/02/2011

Atgāzu toksiskuma novērtēšana

DEGVIELA
Iekšdedzes motora atgāzu sastāvs lielākā vai mazākā mērā ir atkarīgs no motora darbināšanai izmantotā degvielas veida. Plaši izplatītais jēdziens ”degvielas toksiskums” parasti raksturo tās ekspluatācijas īpašības, kas raksturo pašas degvielas un tās sadedzes un sadalīšanās produktu ietekmi uz apkārtējo vidi un cilvēku.
Iekšdedzes motoros izmanto degvielas divos agregātstāvokļos: šķidrā un gāzveida. Pie šķidrās degvielas parasti pieskaita dīzeļdegvielu un benzīnu, taču te varbūt arī alternatīvās degvielas: spirti (etanols, metanols), augu eļļas (rapšu, sojas pupiņu, saulespuķu, linsēklu utt.), kā arī degvielas, kuru ieguvē jau izmanto augu eļļas, piemēram, biodīzeļdegviela. Pie gāzveida degvielas parasti pieskaita dabasgāzi un naftas gāzi, taču plaši pielieto arī rūpnieciskās gāzes. Pielietojamu ir atradušas arī biogāzes, kuras iegūst pārstrādājot augu un dzīvnieku izcelsmes produktus, apstrādājot notekas un kanalizācijas ūdeņus. Pielieto arī ģeneratora gāzes, kuras iegūst koksnes atlikumu, ogļu un kūdras termiskās gazģenerācijas rezultātā.

Dīzeļmotoru darbināšanai izmanto arī degvielas, kuras ir radītas dīzeļdegvielā ievadot citas frakcijas. Tās var būt ne tikai vieglās frakcijas, bet arī daudz smagākas, kā arī abu veidu frakcijas.
Bez tradicionālajām degvielām pielietojamu pasaulē pakāpeniski gūst alternatīvās degvielas. Vienas no populārākajām alternatīvajām degvielām ir etanols C2H5OH un metanols CH3OH.
Etanols kā biodegviela var būt izmantojams dažādos veidos: kā tīrs etanols (E95, patiesībā 95 tilp.% etanols ar 4% ūdeni), kā E85 (85 tilp.% ar benzīnu), kas paredzēts lietošanai maināma sastāva degvielas automobiļos, un kā maisījums ar benzīnu līdz 5 tilp.% apmērā vai tā atvasinājuma ETBE (etil terc butil eteris) formā. Etanols ir labāk piemērots izmantošanai dzirksteles aizdedzes motoros vai benzīna motoros sakarā ar to, ka tā oktānskaitļa vērtība ir augstāka nekā benzīnam. Etanola augstais oktānskaitlis nodrošina tam labākas antidetonācijas īpašības nekā benzīns, un dod iespēju palielināt motora kompresijas pakāpi, kā rezultātā ir iespējams palielināt motora jaudu.
Savukārt, slikto uzliesmošanas īpašību dēļ, etanols ir mazāk piemērots kompresijas aizdedzes motoriem jeb dīzeļmotoriem. Taču arī šajā gadījumā eksistē rinda problēmas risinājumu, piemēram, neliela daudzuma dīzeļdegvielas iesmidzināšana, spirta fumigācija, elektriskās aizdedzes sistēmas (dzirksteles jeb kvēlsveces) uzstādīšana vai piedevu pievienošana.
Etanolā esošais skābeklis uzlabo degvielas izmantošanas efektivitāti, nodrošinot tīrāku sadegšanas procesu arī pie relatīvi zemām temperatūrām. Etanolam ir pietiekoši zems degvielas iztvaikošanas spējas rādītājs – piesātināto tvaiku spiediens, kas norāda uz degvielas lēnu iztvaikošanu. No vienas puses tā varētu būt priekšrocība, jo iztvaikojošo vielu koncentrācija gaisā ir maza un līdz ar to ir minimāla sprādzienbīstamība, bet no otras puses tas ir trūkums, jo pasliktinās motora iedarbināšana pie zemas apkārtējās temperatūras. Ja temperatūra zemāka par 20°C, motorus, kuri izmanto tīru bioetanolu, bez palīglīdzekļiem motoru nav iespējams iedarbināt. Tiek uzskatīts, ka auksta motora iedarbināšanas problēma ir viens no nozīmīgākajiem šķēršļiem attiecībā uz spirta degvielu izmantošanu par autodegvielu.
Etanola aizdegšanās spēju iespējams uzlabot piejaucot piedevas (kā, piemēram, benzīnu) vai spirtu uzsildot ar elektriskajiem sildelementiem motora ieplūdē.
Tā kā etanolam ir zemāka stehiometriskā gaisa/degvielas attiecība nekā benzīnam, tas nozīmē, ka etanola sadegšanai ir nepieciešams mazāk skābekļa. Der atzīmēt faktu, ka lai par degvielu varētu izmantot tīru etanolu atbilstoši ir jāizmaina sadegšanas kameras konstrukcija, sadales fāzes un degvielas sistēma.
Pietiekoši perspektīva degviela ir biodīzeļdegviela jeb biodīzelis, kas vairāk ir piemērota izmantošanai dīzeļmotoros, jo tās viskozitāte, blīvums un cetānskaitlis ir līdzīgi kā dīzeļdegvielai. Tomēr RME (rapšu eļļas metilestera) viskozitāte ir gandrīz 2 reizes augstāka nekā standarta dīzeļdegvielai. Tas ietekmē degvielas atomizēšanos degvielas iesmidzināšanas laikā. Temperatūrā zem 0°C, problēmas var sākt rasties ar biodīzeļdegvielas padevi no bākas uz motoru un ar auksta motora iedarbināšanu.
Dotajai degvielai ir zemāka stehiometriskā gaisa/degvielas attiecība, t.i., nepieciešams mazāk gaisa, lai sadedzinātu to pašu degvielas daudzumu.
Der atzīmēt, ka biodīzeļdegvielai blīvums ir nedaudz augstāks nekā dīzeļdegvielai. Kaut kādā mērā šāds augstāks blīvums tiek kompensēts ar biodīzeļdegvielas mazāku energoietilpību (zemāko siltumspēju), uz kuras vērtību iespaidu atstāj augstāks skābekļa saturs.
No ekoloģiskā viedokļa būtiska biodīzeļdegvielas īpašība ir augstā sadalīšanās spēja. Tā ir nozīmīga priekšrocība tās izmantošanai ekoloģiski jutīgās vai apdraudētās vietās. Diemžēl augsta sadalīšanās spēja nozīmē arī to, ka degviela ir mazāk stabila, kas ir trūkums no uzglabāšanas viedokļa.
Pielietojums atrasts ir arī vienam no biomasas pārstrādes produktiem – biogāzei.
Biogāze ir metāna (CH4) – 60-70% un oglekļa dioksīda (CO2) – 30-40% maisījums.
Tās ražošanas pamatā ir organisko vielu raudzēšana anaerobos (bezskābekļa) apstākļos ar dabīgu mikrobu asociāciju, kuras sastāvā ietilpst metānbaktērijas.
Pozitīvs faktors biogāzes izmantošanai iekšdedzes motoros ir mazāks atgāzu toksiskums, izdalās daudz mazāk ogļūdeņražu, oglekļa monoksīda un slāpekļa oksīdu nekā darbā ar benzīnu vai dīzeļdegvielu. Tādēļ biogāzi kā motordegvielu arvien plašāk ievieš pilsētu pasažieru autobusos un lielo pilsētu komunālajā transportā. Svarīga biogāzes priekšrocība ir augsts oktānskaitlis, kas ļauj izmantot motorus ar augstu kompresijas pakāpi. Biogāzes siltumspēja ir 21,6 MJ/m3, bet tīra metāna – 35,9 MJ/m3.
Tas nozīmē, ka biogāzes enerģētiskais potenciāls palielinās par 66%, ja no biogāzes attīra lieko balastu CO2. Biogāzes īpatnējais patēriņš iekšdedzes motoros ir 0,68 m3/kWh, ievērojami samazinās toksisko vielu daudzums motoru atgāzēs. Par degvielas kā ķīmiskā enerģijas avota būtiskāko atšķirību kalpo tās elementu un ķīmiskais sastāvs, kas arī nosaka radītās enerģijas daudzumu siltuma veidā, sadegot noteiktai degvielas vienībai. To parasti izsaka MJ/kg vai MJ/m3. Elementu sastāvs izsaka degvielas sastāvā esošos elementus. Katram degvielas veidam elementu daudzums un to attiecība ir atšķirīga. Jebkura veida degvielā vieni no pamatelementiem ir ogleklis un ūdeņradis, bet degvielas sastāvā var būt arī sērs, ogleklis un slāpeklis…

IEKŠDEDZES MOTORU ATGĀZU SASTĀVS
Ideālā gadījumā pie pilnīgas ogļūdeņražu degvielas sadegšanas vajadzētu rasties tikai pilnīgas sadegšanas produktiem: oglekļa dioksīdam CO2 un ūdenim H2O.
Oksidēšanās reakcijai ir jābūt sekojošai…

Viss materiāls pdf. formātā uz 40 lapaspusēm – ŠEIT

Ruslans Šmigins

twitter


Komentēt

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Mainīt )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Mainīt )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Mainīt )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Mainīt )

Connecting to %s

Kategorijas

%d bloggers like this: