JUSTIFICATION OF THE MINERAL AND VEGETABLE-BASED FUEL LINSEED OIL OPTIMAL COMPOSITION CHOICE

Abstract


The purpose of research is justification of the mineral-organic fuel optimal composition choice, reduce wear and tear on parts. Determination of the optimal composition of the fuel, reducing tear. A brief analysis of the possible application of linseed oil as a component of the blend biofuels. The theoretical background to reduce tear of critical parts of the fuel through the use of the optimal composition of the mineral and plant-based fuel linseed oil. It is hypothesized to reduce the amount of tear depending on the increase in the concentration of linseed oil in the mineral-plant fuel. The results of laboratory studies of the influence of various compositions of mineral fuels based on vegetable linseed oil to tear, confirming the hypothesis. During the tests, the following parameters were measured: the temperature of the oil in a node of friction, the frictional force and the normal load. Produces a visual inspection of the surface of the friction and tear were measured spot sizes. Tests were carried out five different compositions of fuel in four different load conditions with fourfold replications. The obtained data is stored in the form of graphs and numerical data based on the end of each test. Wear spots to take pictures of each sample. It was lined with the dependence of the amount of tear on the percentage of linseed oil in the mineral - plant fuel. The optimum composition of the mineral and plant -based fuel linseed oil - 25% of LM + 75% diesel fuel. The results of the tests. It was found that the use of the composition of the mineral - plant fuel as the working environment is efficient and reduces the amount of wear scar for at least 6%

Full Text

Использование различных видов масел для производства биотоплива обуславливается климатическими условиями возделывания культур и их стоимостью [1, 6, 7]. В настоящее время все большее распространение получил лен масличный. Льняное масло относится к высыхающим маслам и представляет собой смесь триглицеридов следующих кислот: 9-11% пальмитиновой и стеариновой, 13-29% олеиновой, 15-30% линолевой, 44-61% линоленовой. Выделяют льняное масло из семян льна прессованием или экстракцией органическими растворителями. При высыхании масло дает гладкую, сухую, блестящую пленку, которая не плавится при нагревании до 260°С и не растворяется в диэтиловом эфире [3]. В ведущих европейских странах в ГОСТе Р52368 «Топливо дизельное ЕВРО» обозначен показатель «смазывающая способность» трущихся деталей, а в российском ГОСТе 305-82 (Л-0,2-62) данный показатель отсутствует и топливо рассматривается только как энергетический носитель [5]. Опираясь на передовой опыт, возникает интерес к использованию данного трибологического показателя при исследовании минерально-растительных топлив с различным процентным содержанием льняного масла в составе смеси. В настоящее время использование льняного масла в качестве компонента для изготовления биотоплива мало изучено, однако имеет хорошие предпосылки [4]. Для получения объективного представления о возможности применения льняного масла в качестве минерально-растительного топлива необходимо провести ряд исследований его жирнокислотного состава, сравнительный анализ физико-химических показателей топлива на его основе и исследований трибологических свойств [2]. Наиболее ответственными деталями системы питания дизеля, подверженными износу, являются плунжерные пары, распылители и нагнетательные клапаны. Цель исследований - обоснование выбора оптимального состава минерально-растительного топлива, снижающего износ деталей. Задачи исследований: - установить зависимость величины износа на четырехшариковой машине трения при использовании составов минерально-растительного топлива с различным процентным содержанием льняного масла в качестве образца; - выявить оптимальный состав топлива. Материалы и методы исследований. При проведении лабораторных испытаний по изучению влияния величины износа в зависимости от различных составов минерально-растительного топлива использовался специализированный трибометр, созданный в лаборатории наноконструированных покрытий СамГТУ и программа PowerGraph. Трибометр имеет в своем составе различные насадки и способен создавать различные режимы работы. Метод определения износных характеристик минерально-растительного топлива соответствует стандартной методике ЕН ИСО 12156.В данном исследовании он использовался в качестве четырех-шариковой машины трения. Для оценки образцов по состоянию поверхности использовались цифровой микроскоп «Микрон-500», подключенный к компьютеру посредством USB и программа Mucro-Measure. Испытания проводились при следующих режимах работы: частота вращения верхнего шарика - 1220 мин-1; продолжительность испытаний - 600 с; нормальная нагрузка: 200, 420, 480 и 500 Н. Начальная температура образцов топлива - 24 0С. В процессе испытаний посредством программы PowerGraph замерялись следующие показатели: температура масла в узле трения, сила трения и нормальная нагрузка. Производился визуальный осмотр поверхности трения и замерялись размеры пятна износа. Испытания проводились в различных средах (объем 10 ml): минеральное дизельное топливо ДТ-Л-0.2-62 (100%ДТ), технически очищенное льняное масло (100%ЛМ), а также смеси минерального топлива и льняного масла в различных соотношениях (25%ЛМ + 75%ДТ, 50%ЛМ + 50%ДТ, 75%ЛМ + 25%ДТ). Полученные данные сохранялись в виде графиков и в числовой базе данных по окончании каждого испытания. Делались снимки пятна износа каждого образца. Проведены испытания пяти различных составов топлива на четырех различных нагрузочных режимах с четырёхкратной повторностью. Результаты исследований. Ранее был проведен сравнительный анализ физико-химических показателей топлива (низшая теплота сгорания, плотность, кинематическая и динамическая вязкости) [2], который показал, что наиболее схожим по свойствам является биотопливо с содержанием 25% льняного масла и 75% минерального дизельного топлива. Низшая теплота сгорания у данной смеси ниже дизельного топлива на 1,26 МДж/кг, что лежит в пределах, допустимых для дизельного топлива, плотность выше на 27 кг/м3 и не превышает предел в 860 кг/м3. Показатели кинематической и динамической вязкости наиболее приближены к минеральному дизельному топливу марки Л-0,2-62. Этот факт наглядно показывает важное преимущество данной смеси минерально-растительного топлива, так как его применение является возможным без изменения конструкции системы питания дизелей. Данный оптимальный состав минерально-растительного топлива на основе льняного масла не ухудшает физико-химических свойств топлива и способствует снижению износа деталей [2]. Рис. 1. Величина пятна износа образцов, испытуемых при одинаковой нагрузке (500 Н) в различных средах: 1 - 100% ДТ; 2 - 100% ЛМ; 3 - 25%ЛМ+75%ДТ; 4 - 50%ЛМ+50%ДТ; 5 - 75%ЛМ+25%ДТ Результаты исследований показали, что наибольшая величина пятна износа при различных режимах нагрузки была достигнута при использовании минерального дизельного топлива (табл. 1). Таблица 1 Изменение величины пятна износа шарика в зависимости от прилагаемой нагрузки № п/п Нагрузка, Н Средняя величина пятна износа (за цикл), мм 100%ДТ 100%ЛМ 25%ЛМ+75%ДТ 50%ЛМ+50%ДТ 75%ЛМ+25%ДТ 1 500 3,4428 1,1149 2,8741 2,7081 1,5457 2 480 2,5655 0,9718 2,4376 2,4062 1,4760 3 420 1,8308 0,7676 1,2416 1,2311 1,1530 4 200 1,6369 0,5607 1,4559 1,2884 0,8035 Лучшие результаты показали образцы, исследуемые в среде технически очищенного льняного масла (100%ЛМ). Однако анализ ряда научных публикаций [1, 4] позволяет сделать вывод о том, что ухудшение пусковых свойств дизеля при работе на 100% растительных маслах и применение данного состава повлечет за собой конструктивные изменения в системе питания дизеля. Исследования составов смесей минерально-растительного топлива на основе льняного масла показали следующие результаты. При использовании минерально-растительного топлива с 25% содержанием льняного масла, при нормальной нагрузке 200 Н, средняя величина пятна износа уменьшилась на 0,5 мм в сравнении с минеральным дизельным топливом (100%ДТ), а при достижении нагрузки в 500 Н - разница составила 1 мм. Полученные данные позволяют утверждать, что минерально-растительное топливо с содержанием льняного масла 25 % уменьшает величину пятна износа минимум на 6%. Средняя величина нормальной нагрузки в ходе каждого испытания оставалась приблизительно равной приложенной в начале испытания нормальной нагрузке, создаваемой с помощью навешивания на трибометр грузиков. 200 420 480 500 Р, Н Рис. 2. Зависимость изменения силы трения с увеличением нормальной нагрузки С увеличением нагрузки температура и сила трения увеличиваются. Так, образцы составов смесей минерально-растительного топлива на основе льняного масла в сравнении с минеральным дизельным топливом показали пониженную температуру. Состав минерально-растительного топлива с 25% содержанием льняного масла при нормальной нагрузке 200 Н показал разницу температур в 50С, а при нагрузке в 500 Н - на 140С. Увеличение концентрации льняного масла в смеси обратно пропорциональны увеличению силы трения и температуры (табл. 2, рис. 2). Таблица 2 Изменение конечной температуры в зависимости от концентрации льняного масла в составе смеси № п/п Нагрузка, Н Конечная температура образца, 0С 100% ДТ 100% ЛМ 25% ЛМ + 75% ДТ 50% ЛМ + 50% ДТ 75% ЛМ + 25% ДТ 1 500 84,13 51,18 70,23 62,91 51,77 2 480 71,74 47,36 53,79 55,15 48,23 3 420 57,59 38,51 43,93 40,99 39,28 4 200 41,15 29,12 36,44 31,64 29,52 Заключение. В ходе проведенных испытаний была определена величина износа в зависимости от процентного содержания льняного масла в минерально-растительном топливе. Выявлен оптимальный состав минерально-растительного топлива на основе льняного масла - 25%ЛМ + 75%ДТ. Результаты испытаний показали, что использование данного состава минерально-растительного топлива в качестве рабочей среды является рациональным и позволит снизить износ деталей и увеличить их ресурс.

About the authors

G I Boldashev

FSBEI HVE Samara SAA

Email: SSAA_Ingener@mail.ru
446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Uchebnaya, 2 str
cand. of techn. sciences, prof. of the department «Tractors and Lorries»

E A Eschenkova

FSBEI HVE Samara SAA

Email: Eschenkova_EA@mail.ru
446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Uchebnaya, 2 str
post-graduate of the department «Tractors and Lorries»

M S Prikazchikov

FSBEI HVE Samara SAA

Email: SSAA_Ingener@mail.ru
446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Uchebnaya, 2 str
cand. of techn. sciences, associate prof. of the department «Technical Services»

References

  1. Влияние минерально-растительных топлив и смазочных комбинаций на трибологические параметры ресурсоопределяющих сопряжений в сельскохозяйственной технике : отчет о НИР (промежуточ.) / ВНТИЦентр ; исполн : Ленивцев Г. А., Володько О. С., Быченин А. П. [и др.]. - М. : ВНИПИОАСУ, 2007. - 172 с. - № ГР 01.200511089 - Инв. № 02.20080194102.
  2. Ещенкова, Е. А. Хроматографический анализ льняного масла / Е. А. Ещенкова, Г. И. Болдашев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2015. - №1, т. 17. - С. 80-82.
  3. Льняное масло [Электронный ресурс]. - URL: http://www.xumuk.ru/encyklopedia /2368.html (дата обращения: 22.04.2015).
  4. Ротанов, Е. Г. Снижение износа плунжерных пар ТНВД применением рационального состава дизельного смесевого топлива : дис. … канд. техн. наук : 05.20.03 / Ротанов Евгений Геннадьевич. - Пенза, 2012. - 159 с.
  5. Пучков, В. Н. Исследование влияния добавок наноструктурированных материалов на трибологические свойства смазочных масел / В. Н. Пучков, П. П. Заскалько // Трение и смазка в машинах и механизмах. - М. : Машиностроение 2010. - №11. - С. 25-30.
  6. Улучшение уровня очистки и трибологических свойств рабочих жидкостей при эксплуатации тракторных гидросистем : отчет о НИР / ВНТИЦентр ; исполн : Ленивцев Г. А., Володько О. С., Молофеев М. В. [и др.]. - М. : ВНИПИОАСУ, 2012. - 137 с. - № ГР 01.201062609. - Инв. № 02.201352396.
  7. Severa, G. Corecovery of Bio-Oil and Fermentable Sugars from Oil-Bearing Biomass [Электронный ресурс] / G. Severa, G. Kumar, M. J. Cooney // Hindawi Publishing Corporation International Journal of Chemical Engineering. - 2013. - URL: http://www.hnei.hawaii.edu/sites/www.hnei.hawaii.edu/files/IJChE%20Co-recovery%20paper.pdf (дата обращения: 2.05.2015).

Statistics

Views

Abstract - 30

PDF (Russian) - 4

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2015 Boldashev G.I., Eschenkova E.A., Prikazchikov M.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies