Producerea Etanolului din Porumb și Utilizarea Acestuia în Transportul Auto

Domeniu: Mecanică

Conține 6 fișiere: doc, ppt, jpg, bmp

Pagini : 158 în total

Cuvinte : 33036

Mărime: 13.14MB (arhivat)

Publicat de: Caius Cucu

Puncte necesare: 13

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Prof.dr.ing.Victor Roş

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

1. Introducere 8
2. Stadiul actual în injecţia de combustibil la M.A.C 9
2.1.Analiza proceselor influienţate de injecţie 48
2.1.1.Analiza procesului de formare a amestecului la M.A.C 48
2.1.2.Analiza procesului de ardere în M.A.C 54
2.2. Bazele fizico-chimice ale formări amestecului şi arderi 58
3. Producerea etanolului din porumb şi utilizarea acestuia în transportul auto 68
3.1. Importanţa procesului studiat 68
3.2. Tendinţele de dezvoltare în ţară şi pe plan internaţional 69
3.3. Descrierea procesului tehnologic 70
3.3.1. Aspecte teoretice ale procesului unitar de fermentaţie 70
3.3.2 Materii prime şi auxiliare 72
3.3.3 Analiza parametrilor de operare 76
3.3.4. Sursa de microorganisme 78
3.3.5. Analiza comparativă a procesului tehnologic 79
3.4. Fazele procesului tehnologic 80
3.5. Schema bloc al etapelor procesului de obţinere al alcoolului şi schema instalaţiei
tehnologice 84
3.6 Locul şi rolul bioreactorului 86
3.6.1 Stoechiometria reacţiei 86
3.6.2 Caracterizarea microbiologică şi fiziologică a tulpinii microbiene folosite 87
3.6.3 Calculul efectului termic 88
3.6.4 Modele cinetice pentru transformarea microbiană 88
3.7. Bilanţul de material şi termic pentru instalaţie 89
3.7.1 Bilanţ de materiale pentru aparatele instalaţiei 89
3.7.2 Bilanţul termic pe reactor 95
3.8. Predimensionarea mecanică a bioreactorului 96
3.9. Dimensionarea reactorului 100
3.9.1 Calculul duratei de reacţie pentru modelul cinetic ales şi condiţiile de
operare 100
3.9.2 Calculul duratei pe o şarjă 105
3.9.3 Determinarea volumului bioreactorului, geometria şi amenajările
interioare 105
3.9.4 Verificarea regimului termic 106
3.10. Consideraţii asupra conducerii şi controlului bioreactorului 108
4. Utilizarea etanolului în transporturile auto 111
4.1. Aspecte privind utilizarea etanolului drept combustibili auto 111
4.2. Modificări constructive ale motoarelor alimentate cu etanol 116
4.2.1. Modificari aduse la MAS 116
4.2.2. Modificari aduse la MAC 118
4.3. Determinarea caracteristicii externe (putere, moment si consum specific de
combustibil) la functionarea motorului cu combustibili pe baza de etanol 122
4.4. Determinarea poluantilor din gazele de evacuare in timpul functionarii
motorului Diesel cu combustibili pe baza de etanol 124
4.5. Compararea performantelor motorului alimentat cu noul combustibil cu
motorului alimentat cu motorina 125
4.6. Evaluarea influentei combustibililor pe baza de etanol asupra starii
tehnice a motoarelor 126
5. Concluzii şi contribuţii personale 129
Bibliografie 131

Extras din proiect

Capitolul I

1. Introducere.

În prezent în ţara noastră, motorul cu ardere internă are o astfel de răspândire încât aproape nu există domeniu în care acesta să nu fie cerut şi să nu fie aplicat. Astfel, transporturile rutiere interurbane cât şi cele urbane, feroviale, navale, agricultura diferitele aplicaţii industriale (instalaţii de foraj, grupuri electrogeneratoare etc.) sunt deservite în exclusivitate de motoare cu ardere internă, dar mai ales generaţia viitoare, trebuie să răspundă criteriului de competitivitate pe plan mondial, să fie performante din punct de vedere al performanţelor de putere şi consum specific efectiv de cumbustibil, precum şi mai puţin poluante prin gazele de evacuare şi zgomotul produs în funcţionare.

În cazul motoarelor la care amestecul aer-combustibil se realizează prin injecţie, performanţele de putere şi consum specific de combustibil depind esenţial de parametrii constructivi şi funcţionali ai echipamentului de injecţie. În acest sens, pentru stabilirea soluţiei energetice optime a unui astfel de motor, echipamentul de injecţie trebuie corelat cu motorul respectiv. Corelarea echipamentului de injecţie cu motorul reprezintă rezultatul unor cercetări laborioase, în care parametrii constructivi ai echipamentului de injecţie se acordează intim cu cei ai camerei de ardere şi sistemul de distribuţie al motorului.

De asemenia, construcţia echipamentului de injecţie trebuie acordată cu natura combustibilului care urmează să fie ars în motor. Ca urmare, echipamentul clasic pentru injecţia motorinei trebuie adaptat sau modificat esenţial atunci când se pune problema utilizării lui pentru injecţia benzinei, a combustibilului greu sau, mai recent, a combustibililor neconvenţionali (emulsii motorină-metanol, hidrogen etc.).

Din aceste motive nu am pus la îndoială interesul pe care l-ar suscita o lucrare concepută să prezinte diverse aspecte constructive şi funcţionale ale echipamentelor pentru injecţia motorinei, combustibililor grei, benzinei şi a diferiţilor combustibili neconvenţionali. Pe lângă tratarea detaliată din acest punct de vedere a elementelor componente ale echipamentului de injecţie, s-au avut în vedere şi principalele elemente componente ale instalaţiei de alimentare: rezervoare, pompe de alimentare, filtre, separatoare de combustibil greu etc.

Capitolul II

2. Stadiul actual în injecţia de combustibil la M.A.C.

Procesul de injecţie constituie un procedeu complex de pulverizare fină a combustibililor lichizi, în vederea vaporizării cît mai rapide a picăturilor pulverizate şi a amestecării intime cu aerul, pentru formarea unui amestec aer-combustibil cît mai omogen, cu scopul arderii eficiente a acestuia în motoarele cu ardere internă. Principal, pulverizarea fină se realizează prin mărirea vitezei relative dintre jetul de combustibil lichid şi aer. Cu cît viteza relativă dintre cele două fluide este mai mare, cu atât frecarea pe suprafaţa de contact dintre jetul de combustibil şi aer devine mai importantă, intensificând procesul de fărâmiţare (pulverizare) a combustibilului. Pentru mărirea vitezei jetului de combustibil în raport cu aerul, combustibilul lichid este refulat de o pompă de injecţie la presiuni de ordinul sutelor de daN/cm2 şi dirijat în masa de aer prin orificii calibrate, cu diametrul zecimilor de milimetru, execute într-un organ denumit pulverizator. Pompa de injecţie împreună cu pulverizatorul montat în injector şi conducta de injecţie (conductă de înaltă presiune), care leagă pompa de injector, formează echipamentul de injecţie clasic.

Injecţia combustibilului lichid se poate face în interiorul cilindrului motorului sau în afara acestuia. În primul caz, injecţia se produce cu avans faţă de punctul mort superior (PMS), către sfârşitul cursei de comprimare, la presiuni de ordinul sutelor de daN/cm2, astfel încât combustibilul fin pulverizat să aibă timp să se vaporizeze, să se amestece intim cu aerul aspirat în cilindru, să se autoaprindă şi să ardă complet într-un timp foarte scurt. Această modalitate de formare a amestecului aer – combustibil de aprindere şi de ardere a acestuia este caracteristică MAC alimentat cu motorină, cu combustibil greu şi cu combustibili neconvenţionali (emulsii motorină – metanol, motorină – apă, amestec motorină – hidrogen etc.). în al doilea caz, injecţia se produce în colectorul de admisie sau în poarta supapei de admisie, la presiuni relativ mici (2…5 daN/cm2), şi este caracteristică motorului cu aprinderea prin scânteie (MAS) alimentat cu combustibili lichizi uşor volatili (benzină, metanol, etanol etc.). în cilindrul MAS– ului se aspiră un amestec aer – combustibil care se aprinde prin intermediul unei scântei declanşate cu avans faţă de PMS. La MAS, injecţia se poate realiza şi în interiorul cilindrului motorului (în cazul utilizării combustibililor lichizi pe bază de alcool), la presiuni de 40…100 de daN/cm2.

În funcţie de combustibilul lichid injectat în motor, se disting: injecţie de motorină, injecţie de combustibil greu, injecţie de benzină şi injecţie de combustibil neconvenţional. Pentru injecţia fiecărui tip de combustibil menţionat s-au dezvoltat echipamente de injecţie specifice. În general pentru combustibilii care se vaporizează greu, echipamentele de injecţie comportă o pompă de injecţie capabilă să dezvolte presiuni destul de mari pentru pulverizarea fină a combustibilului. În acest scop, combustibilul este comprimat pe cale mecanică până se atinge presiunea de refulare necesară pulverizării fine; injecţia se numeşte în acest caz mecanică. Când pulverizarea rezultă ca urmare a presiunii combustibilului prezent într-un spaţiu de acumulare, a forţei unui arc sau a presiunii aerului din spaţiul de acumulare, injecţia se numeşte cu acumulare, iar când pulverizare se face prin comprimare combustibilului de către un jet de aer, injecţia se numeşte pneumatică.

Injecţia se numeşte mecanică şi atunci când comanda debitului de combustibil injectat în cilindrul motorului se face cu dispozitive mecanice. Dacă comanda dozei injectate se face electronic, injecţia se numeşte electronică.

Fracţionarea dozei ciclice de combustibil, cu scopul de a reduce cantitatea injectată în cilindru în perioada întârzierii la autoaprindere (se evită funcţionarea brutală a motorului), se realizează prin intermediul injecţiei pilot. Aceasta este o injecţie de tip mecanic, care decurge în două etape. În prima etapă se injectează pilotul, cu avans mare faţă de PMS, care se aprinde cu o întârziere apreciabilă, dar, fiind în cantitate redusă, degajarea de căldură şi creşterea de presiune sânt moderate; în a doua etapă se injectează fracţiunea principală, care, avantajată de presiune şi temperatura din cilindrul motorului, se aprinde cu o întârziere la autoaprindere foarte redusă.

Parametrii esenţiali ce caracterizează procesul de injecţie şi definesc cel mai bine calităţile unui echipament de injecţie sânt: debitul de combustibil injectat pe ciclu, presiunea de injecţie, durata de injecţie şi caracteristica de injecţie.