«Альтернативные виды моторных топлив»
Скачать 347.36 Kb.
|
| Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа Кафедра топливообеспечения и горюче-смазочных материалов РЕФЕРАТ по Химмотологии тема «Альтернативные виды моторных топлив» Преподаватель ____________ И.В. Надейкин подпись, дата Студент НБ 13-06 081312036 ____________ М.В. Панаев номер зачетной книжки подпись, дата Красноярск 2015 СОДЕРЖАНИЕ Введение… ………………………………………………………………...2 1 Альтернативные виды моторных топлив ……………………………..3 1.1 Природный газ..……………………………………………………3 1.2 Газовый конденсат ………………………………………………….4 1.3 Шахтный метан ……………………………………………………..4 1.4 Синтетический бензин ……………………………………………...4 1.5 Спирты ………………………………………………………………4 1.6 Электрическая энергия ……………………………………………..5 1.7 Топливные элементы ……………………………………………….5 1.8 Биодизельное топливо ……………………………………………...6 1.9 Биогаз ………………………………………………………………..6 1.10 Отработанное масло ……………………………………………….6 2 Водород как альтернативное топливо ………………………………7 2.1 Типы и принцип работы водородных двигателей ………………...8 2.1.1 Силовые установки на основе водородных топливных элементов ……………………………………………………………………….9 2.1.2 Водородные двигатели внутреннего сгорания …………………9 2.2 Проблемы и задачи развития водородных двигателей ………….10 3 Гибридные силовые установки ………………………………………10 3.1 Принцип работы …………………………………………………..11 3.2 Классификация ГСУ ………………………………………………12 3.3 Преимущества и недостатки гибридных автомобилей ………….13 4 Электромобили ……………………………………………………….15 4.1 Принцип работы электромобиля …………………………………16 4.2 Виды исполнения электромобилей ………………………………17 4.2.1 Электромобили, оснащенные аккумуляторными батареями ………………………………………………………………………17 4.2.2 Электромобили, оснащенные топливными элементами ……..18 4.2.3 Комбинированные энергоустановки ………………………….18 4.2.4 Электромобили на солнечных батареях ………………………18 4.3 Сравнение электромобилей с ДВС ……………………………….19 4.4 Сравнение электромобилей с гибридами ………………………...22 Заключение ……………………………………………………………...24 Список использованных источников………………………………….. 25 ВВЕДЕНИЕ История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Издавна в качестве основных источников энергии, использовались дрова (и сейчас тоже), торф, древесный уголь, вода, ветер. Одним из путей экологизации автомобильного транспорта является перевод его на альтернативные виды топлива. Под собирательным термином «альтернативные топлива» понимаются, в принципе, все вещества, способные гореть, которые с большим или меньшим успехом могут быть использованы вместо классических топлив из нефти и углей в двигателях внутреннего сгорания или в энергетических установках. Целью реферата является изучение гибридных силовых установок, электродвигателей и автомобильных видов топлива, альтернативных бензину. Для достижения поставленной цели, необходимо:
1 Альтернативные виды моторных топлив В настоящее время двигатель внутреннего сгорания остаётся основной движущей силой автомобиля. В связи с этим единственный путь решения энергетической проблемы автомобильного транспорта – это создание альтернативных видов топлива. Новое горючее должно удовлетворить очень многим требованиям: иметь необходимые сырьевые ресурсы, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно меньше выбрасывать вредных веществ, по возможности сочетаться со сложившейся системой снабжения топливом и др. Нефть сегодня – основной и наиболее востребованный энергоресурс. Однако ее запасы катастрофически заканчиваются, и уже понятно, что наступает закат нефтяной эры. Уже сейчас абсолютно ясно, что XXI век станет закатом нефтяной эры. Снижение темпов нефтедобычи в ряде стран, включая Россию, и снижение ее рентабельности наблюдается уже сегодня. Все это является первопричиной увеличения стоимости нефтепродуктов и, как следствие, накладывает определенные ограничения на развитие экономик отдельных стран и мировой экономики в целом. Данное обстоятельство, с учетом того, что 80% механической энергии, которую использует в своей деятельности человек, вырабатывается двигателями внутреннего сгорания, заставляет уже сегодня серьезно задуматься об альтернативном источнике энергии, не нефтяного происхождения. В последнее время большое количество зарубежных научно-исследовательских центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на экономию топлива и замену традиционных жидких углеводородных топлив новыми видами. Рассмотрим каждый из наиболее распространенных видов альтернативного топлива более подробно. 1.1 Природный газ Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде сжатого до давления 200 атмосфер газа, так и в виде жидкого, охлажденного до -160°С газа. В настоящее время наиболее перспективным является применение жидкого газа (пропан-бутан). В Европе это топливо называется Liquefied petroleum gas (LPG). В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн. машин, работающих на Liquefied petroleum gas. 1.2 Газовый конденсат Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива. 1.3 Шахтный метан В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 миллиардов метров кубических. 1.4 Синтетический бензин Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетического моторного топлива из природного газа освоено в промышленном масштабе. Так, в Новой Зеландии на установке фирмы “Мобил” из предварительно полученного метанола ежегодно синтезируется 570 тыс. тон моторных топлив. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных. В то же время разработки по получению синтетического бензина из угля достаточно активно ведутся в настоящее время в Англии. 1.5 Спирты Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные достоинства – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – пониженная тепловая способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме того, затруднён запуск двигателя из-за плохого испарения метанола и этанола. Этанол (питьевой спирт), обладающий высокой энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол – в стране более 7 млн. автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн. – его смесью с бензином. США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется как “чистое” топливо в 21 штате, а этанол-бензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн. двигателей. Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторного топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами. Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно отрегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими. Учитывая то, что чистый метанол ядовитый, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливной системы автомобиля. Пары метанола более токсичны, чем пары бензина и вызывают сильные отравления при попадании в организм человека, слепоту и даже летальный исход. А вот для работы на чистом спирте требуется увеличение вместимости топливного бака и степени сжатия до 12-14, чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива. Низкое давление насыщенных паров и высокая теплота испарения спирта делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей уже при температуре окружающей среды ниже +10°С. 1.6 Электрическая энергия Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость и высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей. 1.7 Топливные элементы Топливные элементы – это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства. В процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В качестве топлива содержащего водород, как правило, используется либо сжатый водород, либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежных автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей на топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативой традиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть. В настоящее время стоимость зарубежного экспериментального легкового автомобиля с топливными элементами составляет порядка 1 млн долл. США. Кроме того, к недостаткам применения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасность водорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а также высокую себестоимость получения водорода. 1.8 Биодизельное топливо В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из растительного масла. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным, и спользовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановкив регионах интенсивного использования дизелей – сера в биодизельном топливе составляет 0,02%. 1.9 Биогаз Он представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов. Биогаз как альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Он предназначен для улучшения технико-эксплуатационных и экологических показателей работы двигателя внутреннего сгорания. Применение биогаза в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания позволяет снизить выбросы, а также улучшить топливную экономичность. 1.10 Отработанное масло В настоящее время на ряде предприятий различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива. Установка подмешивает очищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, в точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой топливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте, обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до его модификации в установке. 2 Водород как альтернативное топливо Водород является эффективным аккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда ресурсы ископаемого топлива будут близки к полному истощению. По сравнению с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко снижается с применением специальных присадок. Сейчас каждая автомобильная компания имеет концепт-кар, который работает на водороде. Однако некоторые фирмы предлагают комбинированные решения. Так, одни предлагает автомобиль, который имеет возможность чередовать топливо (водород и бензин). Другие автопроизводители совмещают эти виды топлива. Это позволяет увеличить мощность двигателя, экологическую чистоту и уменьшить расход топлива. Система осуществляет разложение воды, собирает водород и направляет его в камеру сгорания, обеспечивая более высокую эффективность сгорания топлива. Переход транспорта, промышленности, быта на сжигание водорода - это путь к радикальному решению проблемы охраны воздушного бассейна от загрязнения оксидами углерода, азота, серы, углеводородами. Водород, получаемый из воды, - один из наиболее энергонасыщенных носителей энергии. Ведь теплота сгорания 1 кг H2 составляет (по низшему пределу) 120 МДж/кг, в то время как теплота сгорания бензина или лучшего углеводородного авиационного топлива – 46 – 50 МДж/кг, т.е. в 2,5 раза меньше. Ещё водород как топливо и химическое сырьё обладает и рядом других ценнейших качеств. Универсальность водорода заключается в том, что он может заменить любой вид горючего в самых разных областях энергетики, транспорта, промышленности, в быту. Он заменяет бензин в автомобильных двигателях, керосин в реактивных авиационных двигателях, ацетилен в процессах сварки и резки металлов, природный газ для бытовых и иных целей, метан в топливных элементах, кокс в металлургических процессах (прямое восстановление руд), углеводороды в ряде микробиологических процессов. Водород легко транспортируется по трубам и распределяется по мелким потребителям, его можно получать и хранить в любых количествах. В то же время водород – сырьё для ряда важнейших химических синтезов (аммиака, метанола, гидразина), Очевидно, что при переходе транспорта на водородное топливо экологические проблемы больших городов были бы раз и навсегда решены. Однако, перед таким переходом стоит ряд проблем, среди которых: • потребность в огромных энергозатратах для получения водорода электролизом воды; • необходимость использования специальных сверхгерметичных емкостей для хранения и транспортировки водорода, т. к. в силу малого размера молекул он обладает высокой проникающей способностью. Необходимость создания развитой сети заправочных станций в каждом населенном пункте и вдоль крупных автомагистралей: водород — самый легкий и наименее плотный газ, поэтому автомобилю с водородным двигателем придется заправляться намного чаще чем автомобилям с бензиновым и дизельным двигателями. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | 1. Основные направления деятельности лаборатории ... | | Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «альтернативные виды... Рабочая программа дисциплины «Альтернативные виды наказания» составлена на основании |
 | Химмотология Тема: «Ассортимент топлив для реактивных двигателей. Взаимозаменяемость отечественных и зарубежных топлив» | | «История развития автомобильных топлив в России (ссср и рф, марки бензинов и дт и свойства, нд)» Тема: «История развития автомобильных топлив в России (ссср и рф, марки бензинов и дт и свойства, нд)» |
| Лубский А. В. Л 106 Альтернативные модели исторического исследования / Отв ред. Ю. Г. Волков Л 106 Альтернативные модели исторического исследования / Отв ред. Ю. Г. Волков – М.: Изд-во «Социально-гуманитарные знания», 2004.... | | Альтернативные сайты |
| Решение заседания кафедры Протокол №1 «02» сентября 2013 г. Программа... ... | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... Технологии обследования и формирования произносительной, интонационной, темпоритмической и моторных функций речи |
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Цель: сформировать у студентов профессиональные качества специалиста, владеющего технологиями обследования общих моторных функций,... | | Реферат: «Каталитические и гидрокаталитические процессы переработки нефти» Производство топлив, отвечающих современным требова ниям, невозможно без применения таких процессов, как каталити ческий крекинг,... |
| Химия и технология топлив и масел. 2002. No C. 26-29. Chemistry and... Долговременная (до месяцев) «память» об условиях формирования эмульсий обусловлена прочностью пространственных структур, содержащих... | | Тематическое планирование по географии Класс Альтернативные учебники: Алексеев А. А. Николина В. В. Население и хозяйство России. М.: Просвещение, 2000 |
| Прежде чем понять, являются ли альтернативные методы «бескровными»... Прежде чем понять, являются ли альтернативные методы «бескровными» хирургии действительно альтернативными необходимо знать, что такое... | | Реферат на тему: «Основные альтернативные источники энергии. Возможная роль в энергетике» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Реферат на тему: «Основные альтернативные источники энергии. Возможная роль в энергетике» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Блогосфера и социальные сети как альтернативные источники новостей |
