Моделирование оптимального компонентного состава биодизельного топлива | Modeling of the optimal component composition of biodiesel fuel

English. The article presents the results of study to determine the component composition of rape-based biodiesel fuel (BF). Modeling of the optimal component composition taking into account low-temperature properties and cetane number was carried out. According to the studies, mathematical models of changes in the low-temperature properties of BF depending on the percentage of rapeseed oil were obtained, the optimal ratio of its components was determined and justified. The tests were conducted in 2012-2019. The studied temperature limits correspond to the extreme temperature values of the central and southern regions of Russia. The second important task was to determine the optimal ratio of BF and rapeseed oil while meeting the requirements of GOST R52368-05 for the cetane number of BF. Studies showed that BF, which contains rapeseed oil in a concentration of up to 30%, meets the requirements of GOST R52368-05 (EN 590:2009). Certified equipment was used in the studies, and the methodology met the requirements of the state standard for their implementation. To solve the problem of determining the optimal ratio of BF components, a methodology for assessing temperature and cetane number properties, as well as foreign scientific literature was analyzed in the field of research data. According to the results of the research, hypotheses were put forward that the low-temperature properties and cetane number of BF change with an increase in the proportion of rapeseed oil in it, as well as the possibility of mathematical modeling of its optimal component composition corresponding to environmental temperature conditions during operation of the equipment. The reliability of the approximation of the obtained dependences was 0.83...0.91 when studying the low-temperature properties of BF samples within the specified temperatures from -40 to 0 Celsius degree.

Russian. Приведены результаты исследования по определению компонентного состава биодизельного топлива (БТ) на рапсовой основе, выполнено моделирование оптимального компонентного состава с учётом низкотемпературных свойств и цетанового числа. На основе проведенных исследований получены математические модели изменения низкотемпературных свойств БТ в зависимости от процентного содержания рапсового масла, определено и обосновано оптимальное соотношение его компонентов. Испытания проводили в 2012-2019 гг. Изучаемые температурные пределы соответствуют крайним значениям температуры центрального и южного регионов Российской Федерации. Второй важной задачей являлось определение оптимального соотношения дизельного топлива и рапсового масла при обеспечении требований ГОСТ Р52368-05 по цетановому числу БТ. Исследования показали, что БТ, в составе которого присутствует рапсовое масло в концентрации до 30%, удовлетворяет требованиям ГОСТ Р52368-05 (ЕН 590:2009). В работе использовали сертифицированное оборудование, а методика соответствовала требованиям государственного стандарта на их проведение. Для решения задачи по определению оптимального соотношения компонентов БТ была предложена методика оценки низкотемпературных свойств и цетанового числа, а также была проанализирована зарубежная научная литература по изучаемому вопросу. По результатам проведенных исследований были выдвинуты и подтверждены гипотезы об изменении низкотемпературных свойств и цетанового числа БТ при увеличении в нем доли рапсового масла, а также возможности математического моделирования его оптимального компонентного состава, соответствующего температурным условиям окружающей среды при эксплуатации техники. Достоверность аппроксимации полученных зависимостей составила 0.83…0.91 при определении низкотемпературных свойств образцов БТ в пределах заданных температур от -40 до 0 градусов Цельсия.