Автомобилните горива: Биодизелът

[grizzly]

Източник.

1900 година. Последната от отиващият си XIX век. Столетие, преминало под знака на огромен брой значими технически изобретения и практични нововъведения. Време, дало значителен тласък в еволюцията на човечеството, с което не може да се мери никой период до този момент. Хората с право посрещат новия век с ново самочувствие, а техническото изложение в Париж е своеобразна витрина на общия подем. Същото това изложение е най-голямото мероприятие от този характер до момента...

ЧАСТ ПЪРВА

Сред множеството важни и недотам стойностни технически изобретения и нововъдения, в Париж може да се открие и един от първите реално действащи двигатели на Рудолф Дизел - вече достатъчно усъвършенстван, за да бъдат демонстриран пред публика.

Тук ще се въздържим от преразкази за мистериозния ореол около тази личност, създала фундаментално за съвремнния свят творение, ще ви спестим и обясненията за гениалността на техническа идея, стояща зад неговия проект, но за сметка на това ще ви обърнем внимание на горивото, с което Рудолф Дизел захранва „парижкия” двигател. Горивото всъщност е... фъстъчено олио!

По това време вече мнозина предполагат огромното значение на автомобилите за бъдещето на човечеството, но никой от иначе множеството гениални творци на епохата не е наясно с какво всъщност ще се захранват двигателите на бъдещите автомобили. Много от учените по онова време считат, че най-подходящо гориво за двигателя на Ото е алкохолът. Подобна заблуда владее Рудолф Дизел и хората от неговото обкръжение, които са твърдо убедени, че са осигурили нов мощен източник на препитание за селските стопани по света. Както вече ни е известно от историята – подобно развитие на събитията бива осуетено още в зачатък...

С развитието на бензиновия двигател и постепенното навлизане на автомобила в бита (ако трябва да сме съвсем точни - в бита на американците, защото в Европа автомобилът дълги години е привилегия предимно на малобройната прослойка на свръхбогатите), нефтът успява за утвърди своите позиции, а петролните рафинерии са принудени да се съобразяват все повече със своя нов най-голям потребител, усложнявайки процесите на преработка в посока усъвършенстване производството на бензин. Още през 1914 г. е изобретен термичиния крекинг, който значително увеличава добиваното от единица петрол количество бензин. Работата по него продължава, но на определен етап рафинериите се оказват задръстени с излишно голямо количество по-тежко дестилатно гориво, отделено като остатъчен продукт при производството на бензин. Както вече сме споменавали, освен известните големи находища в САЩ и Русия, които са основните играчи на нефтената сцена в началото на века, по това време вече са открити находища на черно злато в Персия, Венецуела и Мексико. Все повече сондажи се извършват и в Тексас и Калифорния, така че светът очевидно върви към фаза на пресищане с нефт. Излишъците от току-що споменатото дестилатно гориво пък се оказват подходяща горивна субстанция за двигателите на Дизел, междувременно повсеместно навлезли в индустрията и бита. Някои от тях (например тези в корабите в Каспийско Море на братя Нобел, закупили лиценз за двигателя на Дизел) ще започнат да използват за гориво направо суров петрол, други бавнообортни дизелови машини ще се задоволят и с доста по-тежкия мазут, а трети ще използват нефт, впръскван директно в захранваните с въглища дотогава пещи на котлите на парните машини.

Съвкупността от тези обстоятелства описва достатъчно ясно енергийната картина по онова време и обяснява защо двигателят на Дизел вече не се нуждае от селскостопански продукти в качеството на гориво. Истината е, че по онова време животинските и най-вече растителните мазнини се оказват не само безмислено скъпи на фона на евтиния нефт, но и не съвсем подходящи за употреба в двигателя на Дизел.

По принцип растителните мазнини и масла могат да се използват в новоизобретената машина с висока компресия, тъй като имат сходен органичен състав с този на дизеловата фракция на нефта, но от друга страна се отличават с доста по-голямо молекулно тегло. Тези сходства не са никак учудващи на фона на обстоятелството, че най-разпространената теория за произхода на нефта е именно органичната и че мазнините сами по себе си са една от субстанциите, попаднали в земните недра и превърнали се в част от органичната материя, дала началото на „черното злато”.

Мистeриозният конструктор

Не, тук няма да говорим за Рудолф Дизел. Ще говорим за не по-малко тайнствената аура на един друг германец, която започва да витае около дизеловия двигател след смъртта на неговия изобретател – аура, принадлежаща не не по-малко екзотична от самия Дизел персона, заела се с усъвършенстването на неговото гениално откритие и допринесла най-много за утвърждаването на дизеловия двигател след неговия създател. Компанията, създадена от същия този човек и до днес е водеща сила в конструирането на дизелови машини, предназначени специално за работа с растителни масла. Името на този човек е Лудвиг Елсбет, а жизненият му път приключи преди няколко години, когато той навърши точно 90.

Една година преди избухването на Първата световна война, в малка ферма край също толкова малкото градче Залц в Долна Франкония се ражда малкият Лудвиг. Както повечето герои, намерили място в нашите разкази, той обиква техниката още от малък и се научава да ремонтира селскостопанските машини, с които най-често си има работа – съдба, доста сходна с тази на Хенри Форд. Лудвиг завършва машнно инжинерство и през 1937 година започва работа в заводите на Junkers в Десау като ръководител на отдел „Изследвания на бензинови двигатели”. Между другото, именно в този отдел се проектират първите системи за директно впръскване на бензин, използвани от немските бойни самолети, но това е друга история. В края на войната съюзниците прекършват гръбнака на германската икономика, изсипвайки тонове авиационни бомби върху важните индустриални центрове – вследствие на няколко бомбардировки над Десау, от заводите на Junkers остават само купища отломки, а Лудвиг Елсбет заедно с многолюдната си фамилия успява да се измъкне от настъпващота руска армия с бягство на велосипеди. Непосредствено след войната той започва работа в автомобилната фирма Salzinger, занимавайки се първо със сглобяване на трактори, задвижвани от оцелели от войната самолетни двигатели, а по-късно и с асемблирането на автомобили от рециклирани военни машини Jeep.

През 1951 година техническият свят е удивен от представеното на Берлинското международно автомобилно изложение возило на Елсбет с Х-образна рама. Главната причина за възторга на специалистите обаче не е в рамата, а в преставения от Елсбет двигател. Списанието “Auto, Motor und Sport” пише с изумление „Най-голям интерес на изложението предизвика автомобилът на Елсбет, с неговия четирицилиндров двутактов радиален дизелов двигател, изработен от леки сплави. Конструкцията е едновременно много лека и проста. Тя е истински революционна и с право може да се нарече технически шедьовър на германската автомобилна индустрия”. Междувременно компанията, в която Елсбет работи обявява банкрут, а самият той купува по-голямата част от нея и се превръща в независим производител на двутактови дизелови двигатели. През 1956 година той конструира дизелов двигател с “вътрешно охлаждане”, създавайки първата по рода си машина без водна риза и циркулационни охлаждащи потоци, при която цялата топлинна енергия с изключение на излъчената във вид на топлинна загуба, се предава на отработилите газове.

През 1959 година Елсбет преминава на работа в МАN, усъвършенствайки т. н. „М-процес” и разширявайки по този начин над два пъти пазарното присъствие на компанията. Още през 1973 година Елсбет конструира специални дюзи и създава дизелов двигател с директно впръскване на основата на шестцилиндров редови двигател на BMW. Моторът демонстрира отлични показатели, но BMW и Bosch, които се включват в изпълнението на горивната уредба не успявдат да превърнат този проект в серийна реалност. Bosch очевидно се повлиява от мнението на много специалисти по това време, според които на онзи етап е технически невъзможно да се конструира надежден дизелов двигател за лек автомобил с директно впръскване. В крайна сметка BMW се отказват от тази технология и едва 15 години по-късно Фердинад Пиех ще наложи тази концепция в Audi - отново разработена от Елсбет, но напълно нова и създена без помощта на Bosch.

Паралелно с тази фундаментални разработки Елсбет създава и множество други интересни технологии от рода на т. н. “Duoterm Combustion Piston”, при която горенето е термично изолирано от стените на цилиндъра и наред със специлните бутала с двойно дъно довежда до значителни икономии на гориво. Съвместно с Nixdorf Елсбет разработва и първото електронноуправлявана система за впръскване, както и системата за „интегрално впръскване”, представляваща пряка предтеча на модерните Common Rail и „помпа-дюза”.

На пръв поглед току-що изложената изчерпателна биография на Елсбет като че ли няма място в това повествование и привидно доста се отклонява от основната тема за горивата. Елсбет обаче е дотолкова уникална част от модерния технически прогрес, а неговите изобретения са до такава степен важни, че пропускането на неговото име и принос би било немислимо. Именно на основата на неговите идеи той и конструкторите на фирмата му Elsbett създават абсолютно приложими в практиката системи за захранване на дизелови двигатели с растителни масла. Обърнете внимание – не с биодизел, а с растителни масла. Фирмата Elsbett конструира както двигатели за селскостопански машини, работещи изключително с растителни масла, така и системи за дъпълнително вграждане, позволяващи използването на растителни масла като гориво от стандартни дизелови двигатели. Специалните дизели разполагат с нарочно пригодени за целта дюзи, подгреватели, променени нагревателни свещи и редица други специализирани устройства, правещи възможно безпроблемната употреба на растителни масла в качеството на гориво.

От фритюрника – директно в резервоара

Добре е още в самото начало да поясним, че дизеловият двигател може да работи с най-обикновено растително масло. Поради това първо ще ви запознаем с него, а след това и с вторичното гориво, познато като биодизел и получавано с помощта на сравнително прост химически процес на базата на растителни масла в качеството на изходна суровина.

Един от главните проблеми на растителни масла се корени в значително по-голямото им молекулно тегло и значително по-голямата им гъстота от нефтеното дизелово гориво, поради което те трябва да бъдат нагрявани предварително от специални устройства, които да ги подготвят за преминаването им през също специалните дюзи, грижещи се за подходящото им разпрашване.

Всичко това звучи доста просто за преодоляване, но не бързайте да си вадите твърде положителни изводи. Факт е, че няма меродавен източник, засягащ алтернативните горива за дизеловеи двигатели, който да се произнесе категорично „за” или „против” пригодността на тези течности в качеството им на горива. Множество автомобили в Америка и Европа ползват системи на Elsbett, а още две-три фирми произвеждат такива за употреба в двигателите на други превозни средства, но никой не твърди категорично, че употребата на нефтената дизелова алтернатива е безкраен празник. Напротив - редица информационни източници и участници в дискусионни сайтове отбелязват, че са имали проблеми с корозия на горивните помпи, проблеми с износването на буталните пръстени и цилиндрите, както и разлагане на някои полимерни елементи на различните системи и агрегати на двигателя. Поради факта, че в студено време горивото не се изпарява и не изгаря напълно, по дюзите и цилиндровите глави се образуват отлагания, а това от своя страна води до намалена мощност, влошена икономичност, по-високи емисии и намаляване на експлоатационния живот на двигателя.

Системите на Elsbett и на някои други работещи с растително масло системи имат по два горивни резеровоара. Двигателят се старира с обикновен дизел или биодизел, а резервоарът с растително масло се загрява до температира от 700 С. Когато последната бъде достигната, двигателят се превлючва за работа на растително масло, а няколко минути преди загасване на мотора се извършва обратната процедура.

Макар свойствата на много растителни масла да са подобни на тези на дизеловото гориво, повечето от тях не могат да станат достатачно редки дори при значително нагряване и водят до гореспоменатите натрупвания на отлагания в горивните резервоари, до задръстване на филтрите, до лошо запалване, до отлагания на чист въглерод във вид на сажди върху буталните пръстени в резултат от пиролиза, до разреждане на маслото и други подобни негативни ефекти.

През 1997 година американецът Джошуа Тайкъл направи обиколка на Америка със своя дизелов ван, зареждайки го с употребено растително масло от фритюрниците на крайпътните завединя от рода на KFC и McDonalds. Медиите обърнаха особено внимание на този преход, но по скоро като на куриоз, а мнозина намериха в начинанието и удобна мишена за присмех... През 2007 година обаче подобни подигравки стават все по-неуместни, работата по създаването на технологии за двигатели за работа с подобни горива поглъща все по-големи инвестиции, а в САЩ вече има немалък брой строителни и селскостопански машини, използващи за гориво именно растително масло.

Биодизелът

От всичко казано дотук става ясно, че всъщност употребата на двигатели, използващи химически непреработени и неподложени на никакви други обработки освен на филтрация растителни масла засега поне трудно могат да намерят трайно място под слънцето. Далеч по-перспективно изглежда налагането на биодизала като гориво.

Практически за неговото получаване се ползват за суровина същите растителни масла, но основно преработени чрез химическия процес, познат като транестерификация. Биодизелът има по-високо цетаново число от нефтения дизел – стойността му варира от 45,8 до 56,9 в зависимист от изходната суровина за неговото получаване. Съвременните технологии в рафинериите обаче вече успяват да доближат нефтения дизел до биодизела по този критерий, постигайки число между 50 и 55 цетана.

Провеждането на редица изследвания за качествата на биодизела започва още по време на Втората световна война, подобно на повечето други алтернативни енергийни форми, той не достига до ниво на промишелно значим фактор на този ранен етап. Нещата не се променят особено и с първите петролни кризи през 70-те, а за биодизела се заговаря отново и започват да се появяват заводи за производството му чак в началото на 90-те години.

За разлика от етанола обаче, който се използва основно в САЩ и Бразилия, водеща роля в биодизеловите технологии има Европа, която по ред причини се явява основен негов производител и потребител като гориво за леки автомобили. Тези причините са от строго специфично регионално естество - дизеловият двигател е значително по-актуален за европйците, а местната селскостопанска продукция е предпоставка за получаване на по-голямо количество мазнинни суровини, отколкото на алкохол. В САЩ от друга страна използват значително по-малкото произведено на тяхна територия количество биодизел за задвижване на автобуси, камиони и селскостпански машини. Едновременно с това обаче, американците ценят ролята на биодизела като идеален и бърз начин за повишаване нивото на цетановото число на дизеловото гориво, произведено в американските рафинерии - биодизелът е сигурно гориво и може да бъде използвано във всякакви пропорции на смесване с нефтения дизел.

Добре известен факт е, че отвъдокеанският дизел е доста нискокачествено гориво с високо съдържание на сяра и ниско цетаново число, тъй като процесите на крекиране и реформиране са насочени към приоритетно получаване на по-голямо количество бензинови фракции с високо октаново число.

Химията

Това, което превръща биодизела в интересен и изгоден енергиен източник е фактът, че може да бъде произвиден от множество различини растителни източници от рода на соя, рапица, кокосови орехи, ленено, конопено и слънчогледово семе, фъстъци и много други. Всяка една от тези суровини е широкоразпространена на различни места по света - в Америка властва соята, в Европа – рапицата, а в Малайзия – кокосът. Общото при всички тези изходни суровини е във високото им съдържание на растителни мазнтини. Въпросните мазнини, познати още като триацилглицероли, са органичини съдинения и подобно на нефтените горива съдържат водород, въглерод и кислород (в този случай в по-голямо количество). Формата на молекулата на глицерола прилича на буквата Е, към която като към скелет са закачени три вериги на мастни киселини – именно защото изграждащите ги молекули са доста големи, използването на растителни масла като горивен източник е толкова трудно. Биодизелът се произвежда чрез процеса транестерифискация, при който въпросната структура реагира със алкохол (етилов или метилов), вследствие на което дългите мастни киселини се откачат от основната конструкция и се преобразуват, изграждайки три отделни естерни молекули (плюс тази на основаната структура). Крайните продукти на процеса са глицерол и метилов (или етилов) естер на мастните киселини, като именно естерите са основния компонент на биодизела.

Основните предимства на биодизела пред нефетения дизел са в това, че първият се произвежда от възстановими източници, независим е от политически прищевки и сътресения, не съдържа никаква сяра и полициклични ароматни въглеводороди, изгаря по-качествено от нефтения дизел и отделя по-малко вредни емисии (въглероден окис и въглеводороди) поради наличието на кислород в химическия му състав. Освен това биодизелът е биоразгражадащ се - тоест при наличие на определени условия и бактерии, може да се разгради напълно без вредни за околната среда последствия. Приема се също, че това гориво е неутрално по отношение на въглеродния двуокис - консумираният при фотосинтезата на изходната суровина за производството му окис е равен на отделения при изгарянето на горивото. Далеч по-сложен е въпросът с цената на горивото, която в голяма степен зависи от степента и формите на дотация от правителствата по отношение на селското стопанство и инсталациите за получаване на биодизел.

Европа

Европа е най-големият производител на биодизел, а по европейските пътища се движат най-много автомобили, чиито двигатели ползват това гориво. Производството е концентрирано в страните, в които цените на този тип гориво се формират чрез значителни дънъчни отстъпки, а най-голямата от тях е Германия. Следват Франция, Италия, Австрия, Швеция и Обединеното кралство, но напоследък все повече се увеличава производството на биодизел в някои източноевропейски страни като Полша и Чехия. От 1992 година добивът на суровина за производство на биодизел бележи значителен ръст, след като Европейската комисия съдаде регулаторни механизми за използването на земи за отглеждане на нехранителни растения, предназначени единствено и само за производство на енергийни източници и съфинансира първите естерификационни заводи. Според тези механизми процента биогорива, добавени към основното, с нефтген произход гориво трябва да достигне 5,75% през 2010 година. Като цяло прави впечатление желанието на Европейския съюз да търси макар и много бавно изход от ситуацията на непрекъснато нарастващите цени на петролните горива, а в далечна перспектива и на цялостното им заместване с подобни „местно производство”. В същото предложение е създадена и законова рамка за поощряване на производството посредством определени намалени данъчни ставки върху биогоривата.

В момента в Германия има над 1600 станции, на които може да се зареди биодизел и затова дебатите относно проблемите с употербата му са особено шумни и ожесточени. Независимо от критиките обаче е факт, че германиците си остават хора с моралистично и силно екологично ориентирано мислене и не може да се отрече, че в момента с култури, отглеждани с цел производство на биогорива в тази страна са засяти над 1 милион хектара селскостопански земи.

Колкото и страно да звучи, основните консуматори на биодизел са нефтените компании и фирмите за пласмент на нефтени продукти – следват общественият транспорт и такситата. Нефтените компании гледат на биодизела като добавка към основното произведено от тях нефтено гориво по съвсем резонни причини. На първо място то има отлчини смазаващи свойства, а тъй като напоследък на нефтените компании им се налага да произвеждат все по-големи количества нискосерно дизелово гориво, отличаващо се с влошени мазилни качества, биодизелът се явява идеална алтернатива за компенсиране на този недостатък – още повече, че само по себе си биогоривото не съдържа серни съединения. Сред най-големите потребители на биодизел са нефтените компании TotalFinaElf, Agip и Shell, като отскоро последната добавя към част от дизеловото си гориво и 5% синтетичен дизел, произведен от природен газ. Ако погледнем в перспектива, би следвало задължително да споменем, че именно смесите от получени по различен начин сходни субстанции са най-вероятната алтернатива на досегашните класически нефтени горива. В Америка продажби на биодизел започнаха ВР и Chevron, а междувременно консумацията му се увеличава с невероятни темпове.

Въпреки че предимствата на биодизела звучат като поезия, а горивото с растителен произход е старателно рекламирана от еколозите алтерантива на изчерпващите се нефтени запаси, биодизелът има и много проблеми – започващи с неособеното желание на двигателите да го приемат без съпротива и завършващи с тежки инфраструктурни дефицити за неговото производство, разпространение и консумация. Някои компании производители дори дадоха заден ход в това отношение и засега не предлагат хранителни системи с възможност за работа с биодизелово гориво, търсейки оправдание в нерегламентираните и неясни изисквания по отношение на граничните норми за нива на вредните емисии в отработилите газове. На практика истинският проблем е че те не се нагърбват със стопроцентови гаранции относно елементите на горивната уредба поради все още различното качество на биодизела предлаган в мрежата.

ЧАСТ 2

Първите компании, които осигуриха гаранции на двигателите си при употреба на биодизел бяха прозводителите на селскостопански и транспортни машини от ранга на Steyr, John Deere, Massey –Ferguson, Lindner и Mercedes-Benz. Впоследствие диапазонът на разпространение на биогоривото бе разширено значително, включвайки последователно автобусите от обществния транспорт и такситата в някои градове.

Противоречията относно осигуряването или въздържането от гаранции от страна на автомобилните производители по отношение на пригодността на двигателите да работят с биодизел водят до множество проблеми и неяснотии. Пример за подобно недоразумение са нередките случаи, в които производителят на горивната уредба (има такъв прецедент с Bosch) не гарантира сигурността на работата на компонентите й при използване на биодизел, а автомобилният производител, вграждащ същите компоненти в своите двигатели дава такава гаранция... Истинските проблеми в такива спорни случаи започват при появата на дефекти, които нямат нищо общо с вида на използваното гориво.

Вследствие на това то може да бъде обвинено в грехове, за които няма вина или пък точно обратното – да бъде оправдано когато има такива. В случай на рекламация производителите (типичен пример за които в Германия е VW) в повечето случаи измиват ръцете си с лошото качество на използваното гориво и никой не може да докаже противното. Принципно производителят винаги би могъл да намери вратичка и да се измъкне от отговорността за евентуални повреди, за които предварително е декларирал, че са включени във фирмената гаранция. Именно за да бъдат избегнати в бъдеще недоразумения и спорове от подобен род, инженерите на VW конструираха горивен сензор (който може би ще се вгражда в Golf V) за оценка на вида и качеството на горивото, който при нужда ще подава сигнал за пренастройка на момента на впръскване на горивото на електрониката, управляваща процесите в двигателя.

Предимствата

Както вече споменахме, биодизелът не съдържа сяра, тъй като се състои изцяло от природни и впоследствие химически преработени мазнини. От една страна наличието на сяра в класическото дизелово гориво е полезно, защото помага за смазването на елементите от хранителната уредба, но от друга е вредно (особено за модерните прецизни дизелови системи) тъй като образува пагубни за техните фини елементи серни окиси и киселини. Сярата в дизеловото гориво в Европа и някои части на Америка (Калифорния) през последните години бе драстично намалено по екологични съображения, което на свой ред неминиумо оскъпи процеса на рафиниране. Мазилните му свойства също бяха влошени с намаляването на серното съдърбжание, но този негатив може лесно да бъде компенсиран с добавянето на присадки и биодизел, който в този случай се оказва чудодейна панацея.

Биодизелът е изграден изцяло от парафинови въглеводороди с прави и разклоннени връзки и не съдържа никави ароматни (моно и полициклични) въглеводороди. Именно наличието на последните (стабилни и следователно нискоцетанови) съединения в петролния дизел е една от основните причини за непълноценното горене в двигателите и отделянето на повече вредни вещества в емисиите, а поради същата причина и цетановото число на биодизела е по-високо от това на стандартното дизелово гориво. Изследванията показват, че благодарение на споменатите химични свойства, както и на наличието на кислород в молекулите на биодизеловото гориво то изгаря по-пълноценно, а отделените при горенето му вредни вещества са значително по-малко (виж таблицата).

Работа на двигателите, захранвани с биодизел

Според голям брой изследвания в САЩ и някои европейски страни, продължителната употреба на биодизел води до намаляване на износването на елементите от цилиндровата група в сравнение с случаите, в които се използува обикновен петродизел с ниско съдържание на сяра. Поради наличието на кислород в молекулата му биогоривото има леко намалено енергийно съдържание в сравнение с петродизела, но същият този кислород подобрява ефективността на горивните процеси и почти напълно компенсира намаленото енергийно съдържание. Количеството на кислорода и точната форма на метилоестерните молекули водят до известна разлика в цетановото число и енергийното съдържание на биодизеловите горива в зависимост от вида на изходната суровина. При някои от тях разходът все пак се увеличава, но пък по-голямото количество впръскано гориво, необходимо за осигуряване на същата мощност означава и по-ниска темепература на процеса, както и следващото от този фактор подобряване на ефективноста му. Динамичните параметри на работата на двигател с най-разпространеното в Европа биодизелово гориво, произведено от рапична суровина (т. н. „техническа” рапица, генетично модифицирана и неизползваема за храна и фураж) са същите като тези на петродизела. При използване на суровина от слънчогледво семе или отработено олио от фритюрниците на ресторантите (които сами по себе си са смес от различини мазнини) се забелязва средно 7 до 10% спад на мощността, но в много случаи е възможно спадът да бъде и много по-голям. Интересно е да се отбележи, че при работещите с биодизел двигатели нерядко се отбязва увеличаване на мощността в режим на максимално натоварване - при това със стойности, достигащи до 13%. Това би могло да се обясни с факта, че в тези режими съотношението между свободния кислород и впръсканото гориво значително се намалява, което на свой ред води до влошаване на ефективността на горивния процес. Биодизелът обаче носи в себе си кислород, който предотвратява настъпването на тези негативни последици.

Проблемите

И все пак защо след толкова много ласкави отзиви биодизелът не се превръща в масов продукт? Както споменахме, причините за това са преди всички инфраструктурни и психологически, но към тях трябва да се прибавят и некои аспекти от техническо естество.

Въздействията на това органично гориво върху частите на двигателя и най-вече върху тези на хранителната система все още не са категорично установени въпреки немалобройните изследвания в тази насока. Отчетени са случаи, впри които използването на високи концентрации на биодизела в общата смес води до повреди и бавно разграждане на гумените тръбопроводи и някои меки пластмаси, уплътнения и гарнитури, които стават лепкави, омекват и се раздуват. По принцип този проблем може лесно да се разреши със замяната на тръбопроводите с елементи от синтетични материали, но все още не е ясно, дали автомобилните фирми ще са готови на подобни инвестиции.

Различните суровинни източници на биодизел имат различни физични свойства при ниски температури. Поради което някои от разновидностите на биодизела са по-подходящи за използване през зимата от други, а производителите на биодизел добавят към горивото специални присадки, които намаляват температурата на помътняване и спомагат за по-лесния старт през студените дни. Друг основен проблем на биодизела е и увеличаването на нивото на азотните окиси в отработилите газове при двигателите, работещи с това гориво.

Производствената цена на биодизела зависи преди всичко от вида на суровината, ефективността на събирана на реколтата, ефективността на завода за производство и най-вече от схемата за облагане на горивата с данъци. Именно поради целево приложените данъчни облекчения в Германия например биодизелът е малко по-евтин от нормалния дизел, а американскато правителство стимулира употребата на биодизел като гориво в армията. През 2007 година в употреба вече ще навлязът и биогоривата от второ поколение при което се използува като суровина целулозната маса нса растенията-в този случай така наречения процес Biomass-to-Liquid (BTL) използуван от предприятието Choren.

В Германия вече съществуват доста станции на които може да се зарежда чисто олио, а устройства за зареждането им са патентовани от инженерната фирма SGS от Аахен, а фирмата за преоборудване Aetra от Падерборн ги предлага както на собствениците на станции за олио, така и за индивидуална употреба. Що се отнася до техническото приспособяване на автомобилите, то напоследък и в тази област бе отбелязан значителен прогрес. Ако до вчера мнозинството консуматори на олио бяха предкамерните дизели от осемдесетте години, днес към растителното масло преминават главно модерни мотори с директно впръскване - дори такива, които използват чувствителните механизми помпа-дюза и Common Rail. С търсенето расте и предлагането, а напоследък пазарът в Германия може да предложи доста подходящи модификации за всякакви автомобили с двигатели, използващи принципа на самовъзпламеняването.

На сцената вече доминират сериозните фирми, които монтират прилично функциониращи комплекти. Най-удивителната еволюция обаче протича при самия енергоносител. Цената на мазнината обаче едва ли ще спадне под 60 цента за литър, като главната причина за този праг е фактът, че същата суровина се използва и при производството на биодизела.

Изводите

Биодизелът все още е гориво, над което тежат доста противоречия и въпросителни. Противниците му го обвиняват за разядените горивопроводи и уплътнения, за кородиращите метални части и за повредените горивонагнетателни помпи, а автомобилните фирми засега се дистанцират от екологичната алтернатива –може би с цел да осигурят спокойствието си. Все още не са уредени и законовите нормативи за сертификацията на това безспорно интересно поради много причини гориво.

Не трябва да се забравя обаче, че то съществува отскоро на пазара- практически от не повече от десетина години. През този период преобладаваха ниските цени на класическите петролни горива, които по никакъв начин не стимулират инвестициите в развитие на технологиите и подобряване на инфраструктурата за популяризацията на неговата употреба. Никой до този момент не си е поставял за цел да изработи всички елементи на хранителните системи на двигателя така, че да са напълно неуязвими за атаките на агресивния биодизел.

Нещата обаче могат рязко и скокобразно да се променят - при нарастващите в момента цени на петрола и неговия дефицит независимо от отворените докрай кранове на страните от OPEC и компания, актуалността на алтернативите от рода на биодизела може буквално да експлодира. Тогава производителите на автооборудване и автомобилните фирми ще трябва да осигурят съответните гаранции за своите продукти при работа с търсената алтернатива.

И колкото по-бързо, толкова по-добре, защото други алтернативи скоро няма да има. По моя скромна преценка съвсем скоро био- и GTL-дизелите ще се превърнат в неизменна част от продукта, който ще се продава по бензоностнциите под формата на „класическо дизелово гориво”. А това ще бъде само началото...

Камило Холебек-Biodiesel Raffinerie Gmbh, Австрия: „Всички европейски автомобили, произведени след 1996 година могат да се движат безпроблемно с биодизел. В стандартното дизелово гориво, което зареждат потребителите във Франция има 5% биодизел, а в Чехия т.нар. „бионафта” съдържа 30% биодизел.””

Тери де Вишн, САЩ: “Дизеловото гориво с ниско съдържание на сяра има намалени мазилни свойства и склонност да слепва гумените детайли. Петролните фирми в САЩ започнаха да добавят биодизел с цел подобряване на мазането. Shell добавя 2% биодизел, който носи кислород и намалява вредните емисии. Биодизелът като органична субстанция има тенденция да бъде абсорбиран от естествения каучук, но през последните години последният е заменен с други полимери.”

Мартин Стийли, потребител Англия: “След като карах моето Volvo 940 (с 2,5-литров петцилиндров двигател на VW) с домашно произведен биодизел в продължение на 50 000 км разглобих мотора. По главата нямаше никави въглеродни отлагания и нагар! Всмукателните и изпускателните клапани бяха чисти, а дюзите работеха перфектно на тестовия стенд. По тях нямаше следи нито от корозия, нито от сажди. Износването на двигателя бе в рамките на нормалното и нямаше никави следи от допълнителни проблеми, свързани с горивото.”

Редактирано 11 Октомври 2011 от grizzly

[marsianec]

Горивата и техните свойства. Алтернативни горива.

™M@®©H™:

Тъй като мисля, че мн важна част от тунинга на един двигател бил той 4 или 2 тактов е точно горивото.

И реших да дам малко инфо, което съм събрал оттук оттам:

ГОРИВА, ИЗГАРЯНЕ НА ГОРИВАТА И ПРЕВРЪЩАНЕ НА ТОПЛИНАТА В МЕХАНИЧНА РАБОТА

В автомобилните двигатели се използват течни или газообразни горива. Най много се използуват въглеводородните горива, каквито са бензинът, газьолът (дизеловото гориво) и втечнената смес от газовете пропан СзН8 и бутан С4Н10. Природният газ е съставен предимно от метан (CН4). Той е много добро гориво за автомобилните двигатели, но е малко неудобен за използуване, защото се втечнява при много високо налягане и ниски температури. В редица страни като прибавка към бензина (до15-20%) се използуват метиловият (СНзОН) или етиловият (С2Н5ОН) алкохол.Чистият водород също може да се използува в автомобилните двигатели.

Бензинът е смес от няколко десетки вида различни въглеводороди със структурни формули СnН2n+2, СnН2n, СnН2n-6, като n е от 6 до 9. Освен от броя на атомите в молекулата му качествата на бензина до голяма степен зависят и от структурата на самата молекула - дали атомите са наредени в една верига, дали веригата има разклонения и междинни връзки между тях. Характерни качества на бензина са голямата му изпаряемост, малката му плътност (от 0,73 до 0,76 kg/l) , но обикновено се приема за 0,75 кg/l и голямото количество топлина, което се отделя при изгарянето му - 44000 kJ/kg.

Дизеловото гориво е също така смес от въглеводороди, но обикновено със структурна формула СnН2n+2. където n е от 9 до 12. То има значително по- лоша изпаряемост от бензина и по-го-ляма плътност - от 0,81 до 0,85kg/l. Количеството топлина, получена при изгарянето му, е почти същата - 42 000 kJ/kg.

Втечнените газове - пропан и бутан, отделят още по-голямо количество топ лина при изгарянето им 55 000 kJ/kg.Тяхната плътност е обаче много малka около 0,5 kg/l, а за да бъдат в течно състояние, те трябва да се съхраняват под налягане в херметични стоманени бутилки.

За да изгори напълно бензинът или дизеловото гориво в цилиндрите на двигателя, необходимо е всеки един атом въглерод и водород от техните молекули да се свърже с необходимото количество атоми кислород от въздуха. За пълното изгаряне на 1 кg бензин иди дизелово гориво са необходими 11,8 m3 = 15 кg въздух. В този случаи горивната смес (въздух и бензин) има стехиометричен състав и се нарича „нормална". Отношението между действителното количество въздух Сg в горивната смес спрямо теоретически необходимото количество въздух Сh, необходимо за пълното изгаряне на горивото от сместа, се нарича въздушно съотношение и се бележи ?:

? = Сg / Сh

При „нормална" горивна смес ? = 1. Когато действителното количество въздух е по-малко от необходимото за пъл¬ното изгаряне на сместа, например 10,2-11 m3 (13-14 kg) за 1 kg гориво, тя е „богата", ? = 0,85 -0,95. Когато въздухът е повече, напр. 12,6 - 13,4 m3 (16-17 kg) за 1 кg гориво, тя е бедна, и ? = 1,05- 1,15.

Въздушното отношение ? има много голямо значение за работата на автомобилните двигатели. Бензиновите двигатели развиват найголямата си мощност при обогатени горивни смеси - ?=0,9, а работят най-икономично при обеднени смеси - ? = 1,1. Дизеловите двигатели работят само с бедни и дори много бедни смеси - от ? = 1,2 до ? = 1,8. Те не могат да работят с ?, по-малко от 1,2, защото горивото не може напълно да изгори при това въздушно отношение и в отработилите газове се появява черен дим, състоящ се от неизгорял въглерод - сажди. Бедните горивни смеси, с които работят дизеловите двигатели, са също така една от причините, на които се дължи тяхната икономичност, но и по-малка мощност (при еднакъв ходов обем и работна честота) спрямо бензиновите двигатели.

Изгарянето на горивото в автомобилния двигател независимо дали е бензинов или дизелов се характеризира с няколко особености: то трябва да стане за много кратко време — от 1/60 до 1/600 от секундата (при някои особено бързоходни двигатели — до 1/1000 от секундата), и въпреки това горенето трябва да бъде колкото може по-пълно, за да няма отровни вещества в отработилите газове — въглероден окис и недоизгорели въглеводороди. Дори и в много малки концентрации въглеродният окис причинява тежки, често пъти смъртоносни отравяния, а въглеводородите могат да предизвикат ракови заболявания в дихателните органи на хората. Ето защо работата на автомобилния двигател в закрити или лошо проветрявани помещения — например в гараж — крие смъртна опасност за околните.

За да изгори горивната смес достатъчно бързо, пламъчният фронт, който се създава около източника за запалване (свещта при бензиновите двигатели), трябва да се разпространява с много голяма скорост — 40 - 60 m/s. В този случай горенето е нормално и двигателят работи тихо и икономично. При някои обстоятелства обаче, преди пламъчният фронт да е обхванал цялата горивна камера, започва спонтанно взривно изгаряне на горивната смес - появява се детонация.

Количеството топлина (а това е и енергията), което се отделя при детонационното горене, е малко, защото от молекулите на бензина изгаря само водородът, докато въглеродът почти не реагира и се отделя във вид на сажди. Но поради огромната скорост, с която протича реакцията на детонацията — за по-малко от една милионна част от секундата — налягането на газовете в цилиндъра нараства скокообразно. Образува се мощна ударна вълна, която със скорост 2000 - 3000 m/s се удря в стените на горивната камера и дъното на буталото и може да предизвика бързото им разрушаване и прегаряне.

Основната причина за появата на детонация е неподходящото качество на бензина при дадена степен на сгъстяване на двигателя или по-ранното запалване на горивната смес, отколкото е необходимо. За всеки двигател заводът производител посочва как трябва да бъде регулирано запалването, за да може в строго определен момент да се подаде електрическата искра от свещта и да се възпламени горивната смес, и каква трябва да бъде детонационната устойчивост на бензина, с който двигателят ще работи. Като критерий за детонационната устойчивост служи октановото число. Тази мярка е условна, но има много голямо практическо значение. Прието е октаново число 100 (ОЧ=100) да има една от съставките на бензина — изооктанът С8Н18, който е въглеводород от парафиновия ред, но с разклонена верига на молекулата, а най-малко октаново число (ОЧ = 0) да има нормалният хептан С7Н16, който също така е от парафиновия ред, но с линейна верига на молекулата.

Октановото число на който и да е бензин се определя, като се сравнява детонационната му устойчивост с тази на смес от изооктан и нормален хептан. С горивото, чието октаново число се търси, се пуска да работи специален двигател, на който може да се променя степента на сгъстяване, докато се появи детонация. При тази степен на сгъстяване се правят проби със смеси, имащи различно процентно съотношение на изооктан и нормален хептан, докато се получи същата детонация в цилиндъра. Процентното съдържание на изооктан в сместа (напр. 93%) показва какво е октановото число на изпитваното гориво.

Бензинът, който се получава от пре¬работката на суровия нефт, има много по-малко октаново число, отколкото е необходимо за съвременните автомобил¬ни двигатели. За неговото повишаване се използуват специални вещества, наречени антидетонатори, най-разпространеният от които преди години беше оловният тетраетил РЬ(С2Н5)4 Прибавен в много малки количества — от 0,2 до 0,4% към бензина, той повишава октановото му число с 8 — 12 единици. Оловният тетраетил е силно отровен, поради което трябва да се избягва вдишването на бензинови пари, миенето на ръце или чистенето на дрехи с автомобилен бензин.

Изгаряйки заедно с бензина, оловният тетраетил се превръща в оловен окис РЬО3, който също е отровен и заедно с отработилите газове се изхвърля от двигателя в атмосферата. За да се избегне замърсяването на въздуха с олово, особено в големите градове, където едновременно работят хиляди автомобилни двигатели, чрез дълбочинна структурна преработка на нефта се получава бензин с много голямо октаново число (дори и над 100), към който не е необходимо да се прибавят антидетонатори. Това са т.нар. безоловни бензини.

Понякога, когато двигателят е силно загрят, горивната смес може да се самозапали, преди да е подадена електрическа искра. В зависимост от октановото число на бензина и натовар¬ването на двигателя. самозаналилата се горивна смес може да изгори нормално, но горенето може и да премине в дето¬нация.

Критерий за самовъапламеняемостта на дизеловите горива е т. нар. цетаново число. Колкото то е по-голямо, при толкова по-ниска температура се самовъзпламенява горивото.

Нормално горене

Детонационно горене

Самозапалване

™M@®©H™:

ОКТАНОВО ЧИСЛО

Какво е октаново число ?

В топлинните машини (към които спада и бензиновият двигател с вътрешно горене) коефициентът на полезно действие (кпд) зависи от разликата в температурите на работната среда на двигателя и околната среда. Поради това конструкторите отдавна се опитват да повишат кпд на бензиновите двигатели чрез повишаване степента на сгъстяване в двигателя, което води и до по-висока температура в горивната камера (цилиндъра). Много скоро обаче, те се сблъскват с детонационното горене на въздушно-бензиновата смес. За съпоставимост на антидетонационните свойства на бензините, на гориво, състоящо се изцяло от изооктан (2,2,4-триметилпентан) се присвоява октаново число 100, а на бензин, състоящ се само от нормален хептан (n-хептан), се присвоява октаново число 0. Дадено октаново число означава, че съответният бензин имa антидетонационни свойства като тези на бензин, състоящ се от пропорционално количество изооктан и n-хептан (напр. бензин "98 октана" има антидетонационни свойства като тези на смес от 98% изо-октан и 2% n-хептан). Има съставки на бензина, които са с по-добри антидетонационни свойства от изооктана; поради това съществуват бензини с октаново число над 100 (до около 140-145), което се оценява чрез екстраполация. За определяне на октановото число има два основни метода - изследователски и моторен (англ. research octane number - RON и motor octane number - MON). И при двата се използва специална октан-машина, разработена през 30-те години на XX век. Тя представлява едноцилиндров двигател с изменяема компресия. По изследователския метод октановото число (RON) се определя, като октан-машината работи с 600 оборота в минута, при всмукателния клапан се поддържа температура от 120 градуса Фаренхайт (48.89 градуса Целзий) и запалването е с изпреварване 13 градуса. По моторния метод октан-машината работи с 900 оборота в минута, температурата при всмукателния клапан е 300 градуса Фаренхайт (148.89 градуса Целзий) и моментът на подаване на искрата варира. В сравнение с моторния метод, изследователският отчита по-високи стойности за октановото число, обикновено с 7-10 единици. Моторният метод обаче е по-близък до реалното поведение на двигателите и бензина, и в такъв смисъл е практически по-важен. В производството и търговията на едро обикновено сертификатите на бензина включват изисквания към минималното октаново число и по двата метода, но в търговията на дребно се обявява само едно октаново число. В Европа (включително България) октановото число на бензина се обявява по изследователския метод (RON), но в други държави това не е така. Например в САЩ бензинът в търговската мрежа се маркира със средното октаново число по моторния и изследователския метод [(RON+MON)/2].

Бензинът, получаван при атмосферна дестилация на нефт (англ. straight run gasoline, straight run naphtha), има октаново число около 55-60, което още в началото на XX век се оказва недостатъчно. Изследванията показват, че въглеводороди с ациклични (прави) верижни молекули (напр. алкани) имат по-лоши антидетонационни свойства от тези с разклонени или циклични молекули. Разработени са процеси на допълнителна ( дълбочинна ) преработка на нефтопродуктите, получени при първичната преработка, с цел получаване на високооктанови бензини: термичен (от 1913 г.) и каталитичен крекинг (от около 1930 г.); по-късно сярно-кисело алкилиране, полимеризация, каталитичен реформинг, изомеризация и др. Продуктите на тези процеси имат разклонена или циклична структура на молекулата (от последните особено значение имат бензолът и толуолът) и са с високо октаново число. Така при нефтопреработката рязко се покачват както добивът на бензин, така и неговото октаново число. Същевременно се появява нужда да се контролират емисиите на циклични (ароматни) въглеводороди във въздуха, тъй като те имат твърде вредно въздействие върху здравето (канцерогенни са). Типични компоненти на бензина са реформатът (високооктанов продукт на каталитичния реформинг с богато съдържание на ароматни и ниско съдържание на олефини), крекинг-бензинът (продукт на каталитичния крекинг със средно високо октаново число, високо съдържание на олефини и средно на ароматни въглеводороди), хидрокрекинг бензинът (продукт на хидрокрекинг процес, със средно до ниско октаново число и средно съдържание на ароматни въглеводороди), нискооктановият бензин (продукт на атмосферната дестилация на суров нефт, с ниско съдържание на ароматни и почти нулево на олефини), алкилатът (продукт на сярно-кисело алкилиране, високооктанов, състоящ се почти само от разклонени алкани) и изомеризатът (получен чрез изомеризация на нискооктанов бензин, с ниско съдържание на ароматни въглеводороди). За повишаване на октановото число са разработени и различни добавки към бензина, от които най-голямо значение е имало тетраетилоловото (от 1920 г.) - силно отровна течност. Освен потенциалните тежки последствия за здравето при контакт с тетраетилолово и бензини с добавено тетраетилолово, тази добавка води до емисия от бензиновите двигатели във въздуха на оловни аерозоли, които при вдишване или навлизане по друг път в организма (например при употреба за храна на растения, върху които са попаднали оловни аерозоли) имат извънредно тежки последствия, особено при деца (забавяне на развитието, слабоумие). Поради тази причина производството и употребата на бензини, съдържащи олово ("етилирани" бензини) днес са забранени в повечето страни в света, включително България. Съществуват също така някои повишаващи октановото число добавки към бензина. Те могат да се разделят на няколко групи: Органометални съединения: ММТ и ФЕРОЦЕН Алкохоли: МЕТАНОЛ, ЕТАНОЛ, ИЗОПРОПАНОЛ и др. Етери:МТВЕ, ТАМЕ, ЕТВЕ, DIPE, ETAE и др. Високооктанови въглеводороди: БЕНЗЕН, ТОЛУЕН, КСИЛЕН, ИЗООКТАН и др. Подобряването на качествата на бензина с течение на времето позволяват да се покачи степента на сгъстяване на двигателите (от около 4.5 през 20-те години на XX в. до над 10 днес), тяхната литрова мощност (съответно от около 14 к.с. на литър до над 100 к.с. на литър), кпд (от около 10% до 25-28% днес), да бъдат намалени теглото и габаритите им и др., като същевременно намалява консумацията на бензин за километър пробег и емисията на вредни вещества и парникови газове.

При нормална експлоатация трябва да се зарежда само бензин с октаново число, равно или по-голямо на минималното октаново число, спесифицирано за дадения двигател. Трябва обаче също така да се има предвид, че октановото число е най-важният, но не и единственият параметър, определящ антидетонационните ствойства на бензина в практически условия. В съвременните двигатели се ползват сензорни датчици за детонация и компютърни устройства за изменение на изпреварването в подаването на искрата (от края на 70-те години на XX в.), които позволяват изпреварването автоматично да се изменя по време на движение в зависимост от условията на експлоатация. По-добрите такива устройства регистрират детонацията във всеки отделен цилиндър и изменят изпреварването индивидуално за всеки цилиндър; те са масови от края на 90-те години (в над 50% от новите автомобили). Поради това ползването на по-високооктанов бензин не носи никакви практически изгоди, освен ако не се наблюдава постоянно детонационно горене в двигателя при доста широк диапазон на обороти и мощност. От бензин с високо октаново число се нуждаят само двигатели с висока степен на сгъстяване, с турбо компресори, с чип тунинг, или такива, които използват NOS системи. При обикновените двигатели, които работят добре с 95 октанов бензин ( без детонации ), използването на 100 октанов бензин може дори да доведе до леко понижаване на мощността. Причината за това е че високооктановите бензини имат по-ниска скорост на пламъка в сравнение с нискооктановите. При тази ситуация най-високото налягане в цилиндрите се получава малко след оптималния момент. По-високото октаново число е само една предпоставка за постигане на по-голяма мощност, но за да стане това са нужни промени по двигателя или неговото управление. Увеличаване мощността на един двигател САМО чрез добавки към горивото може да има при използване на съединения съдържащи кислород, които лесно се отделя от тях в процеса на горене ( двуазотен оксид, нитрометан, нитроетан, нитропропан, пропилен оксид и др.)

™M@®©H™:

АЛКОХОЛНИ ГОРИВА

Метиловият алкохол (CH3OH) и етиловият алкохол (C2H5OH) имат редица предимства в сравнение с бензина, от гледна точка получване на повече мощност. Метиловият алкохол (метанол) се синтезира от природен газ или въглища. Етиловият алкохол (етанол) се получава при ферментация на захар или биомаса ( царевица, захарна тръстика и др.) и последваща дестилация. За пълно изгаряне на 1 кг метанол е необходим 6.45 кг въздух, а най-висока мощност се получава при съотношение 1 кг метанол : 4 кг въздух. Едно от важните предимства на метанола ( и отчасти на етанола ), е че при неговото изпарение се поглъща голямо количество топлина. Това води до значително охлаждане на горивната смес и подобряване на обемната ефективност на двигателя. При изгарянето на алкохолите се отделят много по-малко вредни вещества в сравнение с бензина и дизела.

1. История на метанола

През 18 век метанол се е произвеждал чрез деструктивна дестилация на дървесина. При този процес материалът се нагрява в отсъствие на въздух при което се получават дървени въглища и около 15-20 литра метанол от 1 тон дърво. По тази причина той е известен и като “дървен алкохол”. В средата на 19 век метанолът е бил широко използван като гориво за отопление и готвене. Около 1880г. той е бил изместен от керосина. През 1905г. френския химик Пол Сабатие е открил процес, при който метанолът се синтезира от водород и въглероден окис. Синтетичния метанол е станал много по-евтин и напълно е изместил “дървения”. Около 1900 година метанолът за кратко е бил използван като моторно гориво, но скоро е бил изместен от по-евтиния бензин. Днес около 90% от метанола се произвежда от природен газ. Част от него се използва за производството на МТВЕ (метил трет-бутил етер), който се добавя към безоловния бензин с цел повишаване на октановото число и намаляване на вредните емисии.

2. История на етанола

Етанола е около нас от древни времена като съставка на всички алкохолни напитки, получени чрез ферментация. Той може да бъде произведен от всички растения, съдържащи захари или въглехидрати. Въпреки че е доста по-скъп от метанола, в Бразилия през 1980г. е имало 8 милиона автомобила работещи с етанол. По това време в Бразилия са били произвеждани по 10 милиарда литра етанол годишно от захарна тръстика. По късно, поради поскъпване на захарта, в Бразилия са започнали да използват смес от метанол и бензин – така наречения “газохол”.

3. Метанолът като гориво

Чистия метанол обикновено се използва като гориво само в двигатели на състезателни автомобили. При обикновени автомобили той може да се добавя към бензина в количества от 10% до 50%. Колкото повече метанол добавяме, толкова повече трябва да обогатяваме горивната смес. Съвременните горивни системи с електронно впръскване, снабдени с ламбда сонда и обратна връзка, могат сами да се настройват в определени граници. Oктаново число на метанола е 130 по RON, което позволява работа при много висока степен на сгъстяване ( 16:1 и повече ), а от тук и по-висока мощност. Друго полезно качаство на метанола е че при неговото изпарение се поглъща голямо количество топлина. Това води до охлаждане и сгъстяване на горивната смес, което допринася за увеличаване на обемната ефективност на двигателя. При горенето на метанола се отделят по-големи обеми газове в сравнение с бензина, което води до по-високо налягане в цилиндрите. Благодарение на горепосочените фактори, един бензинов двигател, оптимизиран за работа с метанол може да постигне увеличаване на въртящия момент с 8-12 процента. Метанолът има по-ниска температура на пламъка от бензина, поради което се отделят по-малко азотни оксиди.

Трябва да се отбележат и някои отрицателни качества на метанола:

- поради по-ниската му калоричност от бензина, разходът на гориво измерен в литри се увеличава около два пъти;

- ниското налягане на парите на метанола в студено време затруднява запалването на двигателя;

- чистия метанол гори с почти невидим пламък, което е предпоставка за пожари и изгаряния;

- при студен двигател се получава отмиване на масления филм от стените на цилиндрите, което води до ускорено износване на цилиндрите и сегментите;

- Метанолът е силно отровен.

4. Метанолът като опасен химикал

Метанолът е смъртоносен за хората. При поглъщане първоначално се проявява наркотичен ефект, подобен на този при етанола. След няколко часа се проявяват симптоми на токсично отравяне: главоболие, слабост, повръщане, нарушения в зрението, конвулсии, кома и смърт. Фаталната доза е около 25-50 мл. Поради това, че метанола прилича по вкус и мирис на етиловия алкохол, такива отравяния се случват често. При метаболизма на метанола се получава формалдехид, който уврежда централната нервна система и оптичния нерв. По тази причина, дори и при по-леките случаи на отравяне, хората ослепяват. Отравянето може да стане и чрез вдишване на изпарения или контакт с кожата. Поради това при работа с метанол трябва да се използват гумени ръкавици. При съмнение за отравяне с метанол, трябва незабавно да се потърси лекарска помощ.

™M@®©H™:

НИТРОМЕТАН

Нитрометанът (CH3NO2) представлява безцветна течност с плодова миризма и плътност 1.138 кг/л при 20oС. Синтезиран е за първи път от А.Колбе през 1872г. Нитрометанът е най-простия представител на цяла група съединения, наречени нитропарафини. Други по-известни представители на тази група са нитроетанът (C2H5NO2) и нитропропанът (C3H7NO2). Техните характеристики са подобни на нитрометана, но са по-малко екстремни. Нитрометан може да бъде получен при заместване на един от водородните атоми на метана (СН4) с нитро група (-NO2). Тъй като нитро групата е съставна част на повечето експлозиви, (нитроглицерин, тринитротолуол, нитроцелулоза и др.) много хора считат че и нитрометанът е взривоопасен. Истината е че той може да детонира само при много специални и трудно постижими условия - бързо повишаване на налягането и температурата, което може да се получи при взрив на мощна бомба. При нормални условия нитрометанът не е опасен. Точката му на възпламеняване (flash point) е 36oС, което означава че под тази температура той много трудно може да бъде запален (горяща кибритена клечка изгасва, ако бъде хвърлена в съд с нитрометан). Правени са тестове, при които варели пълни с нитрометан са пускани от самолет или са прострелвани с огнестрелно оръжие. При нито един от тези опити не е имало възпламеняване. Тъй като нитрометана може да гори и без достъп на кислород, през 40-те години на XX век е започнала неговата употреба като еднокомпонентно ракетно гориво: 4CH3NO2 > 4CO + 4H2O + 2H2 + 2N2.

В присъствие на кислород, нитрометанът изгаря съгласно уравнението: 4CH3NO2 + 3O2 > 4CO2 + 6H2O + 2N2. След втората световна война, нитрометанът е предизвикал интерес и сред автомобилните състезатели. Той има много висока скорост на пламъка, което го прави подходящ за бързооборотни двигатели ( 8,500 – 10,000 оборота в минута ), при които остава много малко време за изгаряне на горивото. Нитрометанът съдържа 52% кислород и може да гори при изключително богати смеси. Това е неговото основно предимство пред другите горива, от гледна точка постигане на по-висока мощност. Основния фактор, който ограничава мощността на един двигател е количеството въздух, което постъпва при всеки работен такт. За пълното изгаряне на 1 кг бензин е необходим 14.7 кг въздух, а за 1 кг нитрометан - само 1.7 кг въздух. Това означава че с едно и също количество въздух може да бъде изгорен 8.7 пъти повече нитрометан в сравнение с бензина. Калоричността на бензина е около 44 MJ/kg , а на нитрометана 11.3 MJ/kg. Въпреки това, ако един двигател вместо бензин изгаря нитрометан, неговата мощност ще нарасне 2.3 пъти! Това обаче може да стане само в специално проектирани двигатели, тъй като нитрометанът има много ниско октаново число и силна тенденция към детонации. Специално гориво съдържащо 85% нитрометан и 15% метанол използват драгстерите от клас “Top Fuel”. Такъв драгстер е способен да се ускори от 0 до 500 км/ч за по-малко от 5 секунди! Мощността на такъв двигател е около 8000 к.с. За борба с детонациите в този случай се използват изключително богати горивни смеси - част от горивото служи за охлаждане. Затова от изпускателните тръби на такива драгстери могат да се видят пламъци.

При обикновените автомобили нитрометанът може да се добавя към бензина с цел повишаване на мощността. Основното правило е: колкото повече нитрометан - толкова повече мощност. Тук съществуват два основни проблема – нитрометанът почти не се разтваря в бензин и силно понижава октановото му число. За преодоляване на тези проблеми са разработени специални добавки - нитрометанът се смесва с химикали, които повишават октановото число и увеличават разтворимостта му в бензин. При добавяне на повече от 10% нитрометан, е задължително да се използват свещи с по-ниско топлинно число. Друго важно изискване е горивната смес винаги да бъде богата (колкото повече нитрометан добавяме – толкова повече гориво трябва да се подава към двигателя). В общи линии, при обикновените автомобили може да се добави до 20-30% нитрометан под формата на специална добавка, без да има опасност от детонации или други повреди по двигателя. Такива добавки вече се предлагат и в България.

ФИЗИЧНИ И ТЕРМОДИНАМИЧНИ СВОЙСТВА НА ЧИСТИЯ НИТРОМЕТАН:

* температура на топене -28,6oС

* температура на кипене 101,2oС

* критична температура 315oС

* плътност при 20oС - 1.138 кг/л

* вискозитет при 25oС - 0,61 ср

* молекулно тегло - 61,04

* диелектрична константа при 30oС - 35,87

* пламна температура (flash point) 36oС

* разтворимост във вода - 10,5% при 20oС

NITRO POWER

добавка за повишаване на мощността

NITRO POWER е специално разработена за повишаване мощността на бензинови двигатели. За разлика от обикновените добавки, които само увеличават октановото число, NITRO POWER съдържа и 43% нитрометан (CH3NO2). Това е най-мощното гориво, използвано от драгстерите, които се ускоряват от 0 до 520 км/ч за по-малко от 5 секунди. Техните двигатели развиват феноменална мощност от над 8000 конски сили. Много разпространена е заблудата че по-високото октановото число дава повече мощност на двигателите. Това е абсолютно невярно. По-високото октановото число означава само че горивото е по-устойчиво към възникване на детонации. Нитрометанът съдържа 52% кислород, което позволява на двигателя да изгаря повече гориво при всеки работен такт. Основния принцип е: колкото повече нитрометан – толкова повече мощност. Горивото на драгстерите (top fuel) съдържа 85% нитрометан. За обикновените двигатели е допустимо добавянето на не повече от 20-30%, но и това количество е достатъчно за чувствително увеличаване на мощността. С помощта на NITRO POWER получавате ефекта на системите “NOS”, работещи с двуазотен оксид (N2O), но без да си купувате скъпи уредби. Чистият нитрометан почти не се разтваря в бензин. NITRO POWER съдържа специални охлаждащи и смесващи компоненти, чрез които се постига идеално смесване с бензин или алкохол.

• ПРИЛОЖЕНИЕ: При всички видове 2 и 4-тактови двигатели, работещи с бензин или алкохол. NITRO POWER е съвместима с всички видове синтетични и минерални масла.

• НАЧИН НА УПОТРЕБА: Добавете един литър NITRO POWER към 20 литра бензин. При това съотношение не е задължително да се правят допълнителни настройки на двигателя. За повече мощност добавете един литър NITRO POWER към 10 литра бензин. В този случай е необходимо увеличено подаване на гориво с 6%. Ако вашия двигател е с карбуратор, трябва да смените жигльорите с по-голям размер. При двигателите с електронно впръскване трябва да се увеличи налягането на горивото, като се монтира специален регулатор на налягане. Много е важно горивната смес винаги да бъде богата. Бедната горивна смес може да доведе до детонации. Най-добрия начин за наблюдение на горивната смес е чрез широколентова ламбда сонда.

За да получите максимална мощност, трябва да използвате още по високи концентрации (максимум 1 литър NITRO POWER към 1 литър бензин). За тази цел трябва да се направи следното:

- да се увеличи допълнително подаването на гориво (смяна на дюзи) - да се използват свещи с по-ниско топлинно число - да се оптимизира момента на запалване (който зависи от дизайна на горивната камера)

• Основни характеристики на NITRO POWER:

Октаново число: 97 RON

Стехиометрично air/fuel ratio - 6:1

Flash point: -15oC

Съдържание на нитрометан: 43%

Плътност: 0.91 при 20oC

Температура на самовъзпламеняване: 455oC

™M@®©H™:

още малко инфо за метанола:

Ако караш със смес метанол:бензин 20:80, но масови проценти, а не обемни, трябва да обогатиш сместа с 13%, ако караш с 10:90, съответно трябва да обогатиш с 6%. Масовите проценти означават в 1 килограм бензин да има 200 грама метанол (при 20%) или 100 грама. Октановото число на метанола според източниците, на които аз вярвам е над 110. За да получиш смес 20:80, трябва в 1 литър бензин да сипеш 234 милилитра метанол. Ако искаш 10:90 смес в 1 литър бензин сипи 104 милилитра. Измерването оставям на теб . При 15:85 на 1 литър се сипват 165 милилитра бензин. Т.е пояснявам, под сипват се имам предвид, че в единия съд ако има 1000 милилитра бензин, се добавят о6те съответното количество метанол и обема нараства - това за да не си помисли някой, че в 1 литър смес трябва да има толкова милилитра, колкото писах горе (>: .

Последно за дозирането - избери си една цифра, която на теб да ти звучи добре и пробвай с нея, ако не ти хареса - нагоре до 20% и т.н. Ако и 20% са малко - сипвай чист метанол и смени инжекторите на двигателя с такива, които имат ~2,3 пъти по-голям дебит.

За да има смисъл да кара с метанол трябва горивната ти система да успява да компенсира обедняването със заложените граници на trim - correction фактора по ламбда-сигнала. Не знам за твоя двигател ако караш с 20:80 дали системата ще позволи 13% корекция. Ако позволи, значи ще успее да поддържа сместа със същия състав, както и на бензин. Ако обаче не успее, може да запише грешка за постоянна максимална трим-корекция. Затова си смесвай както искаш метанол и бензин, но според мен повече от 20:80 нема смисъл. Така или иначе когато искаш мощност, компютъра ти игнорира сигнала от сондата и сместа ти остава по-бедна, отколкото би била на бензин, следователно намаляването на мощността от това би се компенсирало от голямото охлаждане на сместа заради метанола, така че реално нарастване ако има, то ще е сравнително малко. Отделно живота на всички компоненти на горивната система се скъсява заради корозията от метанола.

™M@®©H™:

ДВУАЗОТЕН ОКСИД (райски газ)

Двуазотния оксид ( N2O ) е открит през 1772г. от Английския химик Д.Пристли. При обикновени условия той е безцветен газ. По-късно е Х.Деви забелязва, че вдишването на малки количества N2O предизвиква смях и еуфория, а след това и анестезия. Поради това е наречен “райски” или “веселящ” газ. След Първата световна война са започнали изследвания, свързани с употребата на двуазотния оксид като окислител и средство за увеличаване на мощността при самолетните двигатели. Употребата му е позволила увеличаване на мощността даже и на много големи височини, където въздуха е разреден и кислорода е малко. Това качество на N2O е било широко използвано при самолетите по време на Втората световна война. След 1970г. системите работещи с N2O започват да се разпространяват и сред автомобилните ентусиасти и състезатели. Причината за това е че двуазотния оксид позволява сравнително лесно и евтино да се увеличи мощността на един двигател. Как N2O увеличава мощността ? Мощността на един двигател е ограничена от количеството на кислорода, което постъпва в цилиндрите. От това количество зависи колко гориво може да изгори в двигателя за един работен цикъл. При температури над 650oС, N2O се разлага на кислород и азот. По този начин в двигателя постъпва повече кислород, което позволява изгарянето на повече гориво. Защо не се използва чист кислород? Чистия кислород е много опасен, тъй като предизвиква самозапалване на повечето органични материали ( масло, гориво и др.) Така при евентуално изтичане на кислород в автомобила, лесно може да възникне пожар. Освен това в двигателя се развиват екстремно високи температури и той бързо се поврежда. Двуазотния оксид се втечнява при температура 20oС и налягане 59 бара. В тази форма той се съхранява в метални бутилки. При изпарението на течния N2O се поглъща голямо количество топлина. Благодарение на този ефект се охлажда входящия въздух и се понижава температурата в горивната камера. Освен това, при охлаждане на горивната смес тя намалява обема си ( става по-плътна ) и така се повишава обемната ефективност на двигателя. Друго предимство на N2O е това, че кислорода който се отделя при неговото разлагане е разреден с два пъти по голям обем азот, който е сравнително инертен и не позволява повишаване на температурата в двигателя над допустимите нива. Системите за впръскване на N2O са два основни типа: сухи и мокри. При "сухите" N2O се впръсква в смукателния колектор от дюза, а допълнителното гориво се подава чрез оригиналната горивна система – тук трябва да се вземат мерки за увеличено подаване на гориво. При “мокрите” системи горивото и N2O се впръскват през специална обща дюза.

™M@®©H™:

КРАТКО СРАВНЕНИЕ НА ГОРИВАТА

Когато говорим за повече мощност, обикновено забравяме че освен конструкцията на двигателя, голямо значение има и горивото. По-голямата част от тунинг ентусиастите разглеждат само едно гориво – бензин. В тази статия са сравнени качествата на бензина с някои алтернативни горива.

БЕНЗИН

Бензинът е най-разпространеното гориво и представлява смес от въглеводороди с обща формула С8Н18. Съотношението въздух/гориво (A/F Ratio) за пълно изгаряне на бензина е 14.7:1, а съотношението въздух/гориво за максимална мощност е около 12.5:1. Това означава че един двигател, работещ на максимална мощност консумира 12.5 кг въздух за всеки 1 кг бензин. Енергията която се отделя при изгарянето на 1кг бензин е около 44 MJ (мегаджаула). Ако разгледаме като пример двигател, който консумира 125 кг въздух и 10 кг бензин за 1 час работа на максимална мощност при 6000 об/мин, веднага се вижда че общата енергия която ще се отдели е 440 MJ.

МЕТИЛОВ АЛКОХОЛ

Метиловият алкохол (метанол) се синтезира от природен газ или въглища и формулата му е CH3OH. Тъй като съдържа кислород, съотношението въздух/гориво за пълно изгаряне e 6.5:1, а съотношението въздух/гориво за максимална мощност е около 4.5:1. Енергията която се отделя при изгарянето на 1кг метанол е 20 MJ. Разглеждайки двигателя от горния пример, който консумира 125 кг въздух за 1 час при 6000 об/мин, можем да изчислим че ще му бъде необходим 27.8 кг метанол, а общата енергия която ще се отдели е 556 MJ.

НИТРОМЕТАН

Това гориво се използва главно при драгстерите от клас “TOP FUEL” и “NITRO FUNNY CARS”. Химичната му формула е CH3NO2. Нитрометанът съдържа 52% кислород и се нуждае от много по-малко въздух в сравнение с бензина и метанола за да изгори напълно. Съотношението въздух/гориво за пълно изгаряне на нитрометана е 1.7:1. Енергията която се отделя при изгарянето на 1кг нитрометан е 11.3 MJ. Ако направим изчисленията за нашия двигател, ще се получи следното: за 1 час двигателя ще изгори 73.5 кг нитрометан, а общата енергия която ще се отдели е 830 MJ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Както се вижда от таблицата по-долу, най-много енергия се отделя при работа на двигателя с нитрометан. При обикновените автомобили той не може да се използва в чист вид, но може да се добавя в малки количества под формата на специални добавки. Интересна алтернатива на бензина е метиловия алкохол. Той дава с около 20% повече мощност от бензина. За да работи обаче един бензинов двигател с метанол, трябва да се преработи горивната му система, така че да подава 2.5 пъти по-голямо количество в сравнение с бензина.

™M@®©H™:

Още малко инфо за нитрометана:

Нитрометан - всеки е чувал за него, но малцина са тези, които наистина знаят повече за това гориво. Въпреки че повечето изглежда знаят, макар и смътно, че основната му цел е да повишава мощността, често се задава въпросът: "Защо го използват при модифицирането на горива?" В най-добрия случай съществува голяма дезинформация по отношение на тази мистична съставка. Нека видим какво можем да направим, за да разбулим част от загадката.

Нитрометанът е химично съединение от групата на нитропарафините. Другите представители на тази група са нитроетанът, 1-нитропропанът и 2-нитропропанът. Нитроетанът би могъл да се използва успешно в малки количества. (Например от състезателите в категорията "Тоp Fuel" на Драгрейсинга при горещо и влажно време, за да предотвратят спонтанната детонация). Навремето цената на нитроетана е била само на половината от цената на нитрометана. Сега цената му е почти същата и използването му за понижаване на разходите не си струва проблемите. Нитропропанът също не е подходящ като модификатор на горива.

Защо нитрометанът струва толкова много? Дали заради милиони, вложени в рафинерии? Причината е друга - производителите са малко. Осен това хоби състезателите консумират около 5% от производството, още толкова консумират професионалистите и като цяло не могат да са фактор, влияещ на цената. Останалото количество се употребява в индустрията за производство на пластмаси, инсектициди, експлозиви (използва се за производството им - сам по себе си той не е експлозив) и т.н., което определя високата му цена.

По същество продуктът представлява 94.5 - 99.5% чист нитрометан. Останалите проценти са нитроетан и нитропропан. Тази добавка може да се смеси във всякакви съотношения с метанол (метилов алкохол) или етанол. Препоръчва се употребата на качествени масла.

При смесване с безоловен бензин "супер" за получаване на "Power Fuel Super Concentrate" (концентрирано мощно гориво), се смесват 22,5 до 90 гр нитрометан за литър безоловен бензин (3-12 ozs./gallon). "Max Race" и "Super Street" са също смеси на безоловен "супер" с до 10% нитрометан.

Повече нитрометан дава повече конски сили с 49.5% от теглото чист кислород, който се освобождава при горенето. Процесът е сравним с употребата на NOS. Съотношението гориво/въздух е много важно, а всеки 1% нитрометан повишава количеството гориво, което може да изгори.

Специфично тегло: 1.13; Съдържание на кислород: 49.5%

Да! Нитрометан = мощност! Но тук има някои специфични положения. Първо нитрометанът не повишава мощността, защото е "горещо" съединение. Ни най-малко. Това може да изненада повечето читатели, но етанолът, добавян в горивата, е почти два пъти по-леснозапалим от нитрометана. Де факто, ако точката му на запалване беше 4 градуса по-ниска, нямаше да носи етикета "червен диамант".

Нитрометанът всъщност трябва да бъде загрят до 35,5оС, преди да отдели достатъчноколичество пари, които да могат да бъдат запалени от искра или огън.

Тогава как повишава мощността? Когато говорим за горива, всички ние се сещаме за онази течност, която наливаме в резервоара, но забравяме за съставката, без която течното гориво е неизползваемо, а именно въздуха (по-точно кислорода в него).

Всеки ДВГ смесва въздух с друго гориво от определен вид, в нашия случаи - обогатено гориво. Предназначението на карбуратора е да отмери тези две съставки в правилното съотношение. Всеки двигател има специфични изисквания към съотношението въздух-гориво. Ако подаваното гориво е много без достатъчно въздух, двигателят изобщо няма да работи. Поради тази причина в някои двигатели се използват турбокомпресори, които нагнетяват допълнително количество въздух.

Ако намерим начин да увеличим употребеното гориво в двигателя, без да увеличаваме притока на въздух, това също ще увеличи мощността. ДВГ може да изгори 2,5 пъти повече нитрометан, отколкото метанол със същото количество въздух, откъдето идва и повишаването на мощността.

Има някои факти, на които трябва да обърнем внимание. При спортно шофиране е достатъчно да използваш модифицирано гориво, съдържащо 5-15% нитрометан. В съвременните двигатели не се препоръчват по-големи количества. Повече нитрометан няма да навреди на никого, но няма и да свърши кой знае колко повече работа.

Повечето от съвременните двигатели са направени да могат да работят със смеси, съдържащи нитрометан, много близки до тези концентрации. Обикновено европейските двигатели работят добре с малко количество нитрометан, заради високата му цена - 40-50 долара за литър.

Нитрометанът не само увеличава мощността, но и стабилизира свободния ход.

Добър начин да се провери дали даденият двигател се нуждае от повече нитрометан е да се стартира двигателят, да се подгрее за няколко секунди, да се остави на свободен ход и да се свали топлопроводът (тръбата, която довежда загрят от изпускателните колектори въздух към въздушния филтър). Ако оборотите паднат, е необходимо да се повиши съдържанието на нитрометан в горивото с 5%. В противен случай пропорциите са точни.

Една от разпространените заблуди е, че добавяйки нитрометан, потребителят веднага ще постигне повишена мощност. Добавянето на 5-25% нитрометан ще увеличи оборотите на празен ход с около 100 за всеки 5%. Ако двигателят е добър, но не му достига мъничко мощност, 5% нитрометан повече ще оправят нещата - в противен случай е необходим по-голям двигател, а не повече нитрометан.

Повечето съвременни спортни двигатели могат да работят с не повече от 15-20% нитрометан. Увеличаването на количеството му има ефекта на повишаване на компресията (всеки двигател има оптимална стойност на компресията). Предозирането ще влоши, вместо да подобри характеристиките на двигателя и ще го направи "по-недружелюбен".

Състезателните двигатели са с коренно различни настройки, степен на компресия, време на пълнене и изпускане и могат да работят с по-големи дози нитрометан. Изключение, разбира се, правят двигателите, използвани в състезанията от международните и световни първенства. Според правилата тези двигатели не могат да употребяват нитрометан и работят като тези, използващи 60-65% от него. Първият въпрос е "Няма ли да се спестят много пари, ако всички двигатели работят без нитрометан?" Тези двигатели (за световните първенства) са трудни за настройка и поддръжка и са по своему недоброжелателни. Всъщност са над нивото на средния състезател - всичко си има цена.

Друго твърдение е, че нитрометанът е киселинен и причинява корозия по двигателя. Той не е киселинен и производителите твърдят, че това не може да стане. На въпроса колко често забелязва ръжда по двигателите, използващи големи количества нитрометан, Дейв Шадел - 3-кратен шампион в надпревари, отговаря: "Никога".

Споменава се още, че по-голямото количество нитрометан ще понижи работната температура, което също не е вярно. Повишаването на

концентрацията повишава и температурата, но при съвременните двигатели 5-10% температурна разлика може да се компенсира. Има и други фактори (като смазването), които са по-важни в този момент.

По-горе казахме, че употребата на нитрометан увеличава мощността, като позволява изгарянето на по-голямо количество гориво, което ще рече повишен разход за километър. Освен това при повишаване на концентрацията на нитрометан трябва да се повиши и притокът на гориво. В противен случай двигателят ще работи лошо и може да се повреди. При сваляне на концентрацията, съответно трябва да се намали подаването на гориво.

ДОЗИРАНЕ НА НИТРОМЕТАНА

Смесването на различни пропорции горива позволява съставянето на таблица, с чиято помощ можем да определим количествата на смесваните горива за постигането на дадена мощност. Заради високата цена, остатъчното гориво се смесва с още такова и дава нови пропорции с повече или по-малко нитрометан според изискванията.

Само при условие, че знаем точния състав на горивото, което използваме, можем да дозаредим, достигайки необходимото качество на новата смес. Това може да стане със специален хидрометър, калибриран за тази цел, отчитащ процентното съдържание (обемно, а не масово) на нитрометана в горивото.

За незапознатите с хидрометъра ще спомена, че това е просто приспособление с калибровано тегло и разграфяване. Поставен в течността, той плува и по скалата му (докъде е потънал), се определя специфичното тегло на горивото. Както знаем, специфичното тегло на водата е 1, на метанола 0,79 и на нитрометана 1,13. Затова не е трудно да се определи горивната смес.

За да се избегне ровенето в таблици, има такива хидрометри, директно калибрирани да отчитат съдържанието на нитрометан в проценти. Трябва да се отбележи, че повечето хидрометри за проверка на гориво са настроени и отчитат точно само при определена температура, която най-често е 200С. Като пример, ако се смесят по 1 литър чисти нитрометан и метанол и температурата на сместа е 200 С, хидрометърът ще покаже 50, което е 50/50 смес, или с други думи - 50% съдържание на нитрометан. Всякакви други смеси при тази температура ще се отчитат акуратно. Отклонението от базовата температура на горивото ще доведе до грешни показания на хидрометъра. Това е следствие на изменението на плътността на течността с изменение на температурата й. Ако температурата е по-ниска, показанието ще е по-високо и ще създаде впечатление, че съдържанието на нитрометан в сместа е по-високо от реалното. Отчитайки този факт, можем да си спестим доста проблеми с предозиране на нитрометана в сместа, което може да доведе дори до повреди в двигателя.

Придържайки се стриктно към обемното дозиране (примерно смесване на 3 л нитрометан с 1 л метанол за получаване на 75% смес), сместа винаги ще е с точна концентрация. В такъв случай, ако се сменя концентрацията на употребяваното гориво, е необходимо да се източи остатъкът от старата смес в резервоара.

За да се избегнат проблемите при употребата на хидрометър, тъй като много трудно може да се постигне температура 20о, е създадена специална таблица. Така например, ако температурата падне до 15о, хидрометърът ще отчете 82% при реална концентрация 80%, а при същата концентрация и температура 26о показанието ще е 77%.

В примерите по-горе става дума за смеси, които са относително нечувствителни към концентрациите (в сравнение с бензина), и следователно употребата им води до по-големи мощности, но и до по-големи термични напрежения. Трябва да се отбележи, че при употребата на 40% смес с нитрометан, жигльорите трябва да се разширят с 40%, т.е. това ще доведе до приток на двойно повече гориво. Така в сравнение с бензина имаме много повече гориво за изгаряне и по-голям приток на енергия.

При 80% смес притокът на гориво вече става 3 пъти по-голям и е необходима проверка дали горивната помпа и горивопроводите могат да осигурят необходимото количество.ОПАСНОСТИ

Необходимо е да се знаят и опасностите, които могат да възникнат при употребата на нитрометановите смеси, за да не се стигне до нежелани проблеми.

След изгарянето на нитрометанови смеси се отделя сравнително високо количество азотна киселина във вид на пара, поради което шофьорът и стоящите близо до колата трябва да са със съответните предпазни средства.

Задължителна е употребата на огнеупорни костюми, като предпазна мярка при повишените опасности при работа с нитрометан, въпреки по-трудното му възпламеняване, обусловено от по-високата му температура на кипене. Основен проблем с нитрометана е неговата способност да освобождава голяма мощ, особено когато е запален в затворено пространство.

С това е свързана и чувствителността му към удар. Изпускането на канче с нитрометан няма да предизвика експлозия, но това не може да се каже и за търкалящ се варел, пълен с веществото.

Има три основни причини, правещи нитрометана опасен за експлозии. Това са: Използването на хидразин като добавка; Използването на сода каустик или друг алкален разтвор за почистване на резервоара и горивопроводите; Остатъчни количества алкални вещества от нанасянето на покритието на резервоара.

За избягване на тези проблеми резервоарите трябва да се обработят преди употреба, като се напълнят с вода с 10% оцет и малко количество миещо вещество (веро например), и стоят така няколко дни.

Друга опасност е, че пламъкът на горящ нитрометан и метанол е почти незабележим на дневна светлина.

Редактирано 11 Октомври 2011 от marsianec

[HCOHCO]

С кеф изчетох темата доакто си пиех сутрешното кафе .

И двамцата имате плюсчета за положеният труд

Редактирано 12 Октомври 2011 от HCOHCO