Amestecul de monoxid de carbon și hidrogen (singaz), care în industria este sintetizat hidrocarburi de combustibil poate fi obținut prin trecerea aburului prin cocsul incandescent (gazeificarea cărbunelui) și conversia gazelor naturale - metan.
Obținerea de combustibil pentru motoarele din materii prime care nu conțin hidrocarburi petroliere: cărbune, biomasă, biogaz și gaze naturale. Schema de prelucrare a materiei prime similare: în prima etapă se transformă în gaz de sinteză (un amestec de monoxid de carbon și hidrogen), atunci gazul de sinteză este transformat în metanol (diagrama convențională) sau dimetil eter (DME) (schema dezvoltat la Institutul de Petrochemical Synthesis RAS) , care se transformă în combustibil (benzină, motorină).
Benzina sintetic produs prin schema clorhidric industrial convențional de prelucrare a gazelor naturale pentru combustibil hidrocarburilor prin etapa formării metanol, de două ori mai mult „ulei“. Procesul de sinteză a hidrocarburilor prin dimetil combustibil eter (DME), elaborat de Institutul de petrochimie Sinteza RAS, mult mai eficient și economic decât tradiționalul sistem de „metanol“ a carburanților sintetici.
Schema unui reactor chimic pentru producerea gazului de sinteză în arderea unui amestec de metan și aer la temperaturi ridicate. Astfel de reactoare sunt proiectate pe principiul unui motor cu rachete.
Detalii pentru curios
Cea mai importantă caracteristică a benzinei de înaltă calitate este capacitatea sa de a arde fără explozie. Explozia de combustibil se numește detonare. Pentru a evalua „înclinația“ la detonare cantitativ, sa presupus că „rău“ hidrocarbură explodează este capacitatea antiknock izooctan egală cu 100. Pentru ușor explodând n-heptan este luat ca zero. Acest parametru a fost numit numărul octanic. De exemplu, dacă numărul octanică de carburant 80, este prin proprietățile sale de detonare echivalente cu un amestec de 80% izooctan și 20% n-heptan. Cu cât cifra octanică este mai mare, cu atât calitatea combustibilului este mai bună.
Calitatea motorinei este estimată prin capacitatea sa de aprindere sub presiune și temperatură. Ideal combustibil inflamabil pentru motoare diesel - hexadecan sau cetan cu 16 atomi de carbon. El a primit un număr maxim de 100, numit cetan. Pentru zero se ia numărul cetan de a-metilnaftalină, care nu arde deloc. Numărul cetanic caracterizează perioada de întârziere a aprinderii combustibilului în motor - intervalul de timp de la injectarea combustibilului în cilindru până la începerea arderii. Cu cât este mai mare numărul cetanic, cu atât este mai scurtă această perioadă și cu atât mai calm și mai ușor combustibilul diesel arde.
Dimetileterul este un derivat al metanolului, care este obținut în timpul procesului de conversie sintetică a gazului în stare lichidă. Există evoluții privind conversia motoarelor diesel pentru dimetileter. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile de mediu ale motorului.
Până în prezent, consumul mondial de dimetil eter este de aproximativ 150 mii tone pe an.
În ultimii ani s-au dezvoltat procese tehnologice de producere a dimetileterului din gazul combustibil sintetic produs din cărbune.
Spre deosebire de gaz natural lichefiat, dimetileter mai puțin competitive, în principal datorită faptului că valoarea calorică a valorii calorice per tonă dimetileter 45% mai mic per tonă GNL. De asemenea, pentru producerea de dimetil eter necesită nu numai un nivel ridicat de investiții în avans, dar, de asemenea, un volum mai mare al gazului de alimentare pentru a produce un produs cu valoare calorică echivalentă.
În dimetileter viitor poate fi privit ca un produs care are o capacitate limitată, deoarece producția de gaze naturale lichefiate se caracterizează printr-o economie de scară considerabile, niveluri mai scăzute ale costurilor de capital și eficiență mai mare a procesului de producție.
Motorul Stirling este o mașină termică în care un mediu de lucru lichid sau gazos se deplasează într-un volum închis, un fel de motor de combustie externă. Se bazează pe încălzirea și răcirea periodică a fluidului de lucru prin extragerea energiei din modificarea rezultată a volumului de fluid de lucru. Poate funcționa nu numai prin arderea combustibilului, ci și prin orice sursă de căldură.
Se știe din termodinamică că presiunea, temperatura și volumul unui gaz ideal sunt interconectate și respectă legea. unde: P - presiunea gazului, V - volumul gazului, n - numărul de moli de gaz, R - constanta gazului universal, temperatura T-gazului în kelvine.
Aceasta înseamnă că atunci când gazul este încălzit, volumul acestuia crește, iar atunci când este răcit, scade. Această proprietate a gazelor și subliniază funcționarea motorului Stirling.
Motorul Stirling utilizează ciclul Stirling, care, în ceea ce privește eficiența termodinamică, nu este inferior ciclului Carnot și are chiar și avantajul. Faptul este că ciclul Carnot constă în izoterme și adiabate ușor diferite. Implementarea practică a acestui ciclu nu este foarte promițătoare. Ciclul Stirling a permis obținerea unui motor care rulează practic în dimensiuni acceptabile.
Diagrama presiune-volum a ciclului ideal Stirling
Ciclul Stirling constă din patru faze și este împărțit în două faze de tranziție: încălzire, expansiune, trecere la o sursă rece, răcire, comprimare și trecere la o sursă de căldură. Astfel, în trecerea de la o sursă caldă la o sursă rece, gazul din cilindru este extins și contractat. Aceasta schimbă presiunea, din cauza căreia puteți obține o muncă utilă. Încălzirea și răcirea fluidului de lucru (secțiunile 4 și 2) este efectuată de un recuperator. În mod ideal, cantitatea de căldură furnizată și selectată de recuperator este aceeași. Lucrarea utilă se face numai în detrimentul izotermelor, adică depinde de diferența de temperatură dintre încălzitor și răcitor, ca în ciclul Carnot. Ciclul de lucru al motorului Stirling de tip beta:
unde: a - piston de deplasare; b - piston de lucru; c - volant; d - incendiu (zonă de încălzire); aripioarele de răcire electronice (zona de răcire).
- O sursă de căldură externă încălzește gazul în partea inferioară a cilindrului de schimb de căldură. Presiunea creată împinge pistonul de lucru în sus (rețineți că pistonul de deplasare nu aderă la pereți).
- Volantul împinge pistonul de deplasare în jos, deplasând astfel aerul încălzit din partea inferioară în camera de răcire.
- Aerul se răcește și se contractă, pistonul coboară.
- Pistonul de deplasare se ridică, deplasând astfel aerul răcit în partea inferioară. Și ciclul se repetă.
În mașina Stirling, mișcarea pistonului de lucru este deplasată cu 90 ° față de deplasarea pistonului de deplasare. În funcție de semnul acestei schimbări, mașina poate fi un motor sau o pompă de căldură. Cu schimbarea de 0, mașina nu efectuează nici o operație (cu excepția pierderilor prin frecare) și nu o produce.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: