Combustibil lichid pentru motoare
Combustibilii lichizi sunt obținuți în principal ca urmare a metodelor fizice (distilare directă) și a metodelor distructive (de cracare) de rafinare a țițeiului. Uleiul are cea mai mare valoare calorică pentru combustibilii minerali.
Pentru motoarele cu aprindere forțată a unui amestec combustibil, fracțiunile ușoare de produse de rafinare a țițeiului, cu punct de fierbere între 35 ... 195 ° C, sunt utilizate ca combustibil. Acest tip de combustibil este benzina. Fracțiile de produse petroliere rafinate cu punct de fierbere până la 390 ° C servesc drept bază pentru producerea diferitelor tipuri de combustibil - motorină, denumită tipul de motor în care este utilizat. Acest tip de combustibil este destinat motoarelor diesel de mare viteză. Un amestec de motorină cu produse reziduale (până la 80%) de distilare sau cracare directă a petrolului se numește motorină greu. Combustibilul diesel puternic este destinat motoarelor diesel cu viteză mică și cu viteză medie.
Cracarea - procesul de prelucrare distructivă a uleiului sau a fracțiunilor acestuia - se caracterizează printr-un randament sporit de produse ușoare și prin creșterea calității acestora. Cracarea termică are loc sub influența temperaturii ridicate (470 ... 750 ° C), catalitic - simultan, sub influența temperaturii ridicate (450 ... 520 ° C) și a catalizatorului.
Cracarea - procesul de prelucrare distructivă a uleiului sau a fracțiunilor acestuia - se caracterizează printr-un randament sporit de produse ușoare și prin creșterea calității acestora. Cracarea termică are loc sub influența temperaturii ridicate (470 ... 750 ° C), catalitic - simultan, sub influența temperaturii ridicate (450 ... 520 ° C) și a catalizatorului.
Compoziție fracțională - fracția de volum din produsul petrolier de hidrocarburi care fierbe în anumite intervale de temperatură.
Căldura elementului de ardere inclus în orice compuși nu egal cu căldura de ardere a aceluiași element, luat separat (de obicei, mai mică decât prima), ca o parte din energia eliberată consumată în degradarea moleculară.
Combustibilii lichizi de origine petrolieră constau în principal din hidrocarburi, adică compuși organici care conțin doar două elemente combustibile - carbon și hidrogen.
Pe o paritate a carbonului și hidrocarburilor hidrogen subdivizate în grupuri:
1) hidrocarburi parafinice (alcani) având o compoziție elementară;
2) hidrocarburi naftenice (cicloane);
3) hidrocarburi aromatice.
Combustibilii lichizi derivați din unele specii de fracțiuni petroliere de prelucrare distructive gasit olefinice hidrocarburi (s) (nesaturate) coincid cu formula pentru hidrocarburi naftenice, dar cu o altă plasare a atomilor în moleculă.
Compoziția combustibililor lichizi include hidrocarburi cu un număr diferit de atomi de carbon în moleculă. În benzină există hidrocarburi cu număr de atomi de carbon de până la 12, în combustibili diesel - până la 30, în combustibili de motorină grele - până la 70 și mai mult.
Varietatea proprietăților de hidrocarburi din fiecare grupă se datorează greutății lor moleculare și structurii moleculare. Odată cu creșterea greutății moleculare, densitatea, vâscozitatea și, de asemenea, punctul de topire și punctul de fierbere al hidrocarburilor cresc. Determinarea numărului de hidrocarburi individuale care alcătuiesc combustibilul este o sarcină foarte dificilă. În majoritatea cazurilor, limitată la compoziția chimică a grupului și la compoziția elementară a combustibilului.
În formula de mai sus, coeficienții care se confruntă cu fracțiile de masă ale elementelor nu sunt egale cu căldura de ardere a acestor elemente.
Proiectarea motorului și organizarea procesului său de lucru ar trebui să fie astfel încât, în timpul funcționării, combustibilul care posedă anumite proprietăți fizico-chimice să fie utilizat cel mai eficient.
Proprietățile fizico-chimice și operaționale ale combustibilului sunt caracterizate prin estimări care sunt determinate de standardele de stat. Unii dintre acești indicatori afectează cursul ciclului de funcționare a motorului și fiabilitatea funcționării acestuia, în timp ce alții determină posibilitatea utilizării combustibilului în condiții climatice diferite de funcționare.
Motoarele ar trebui să utilizeze combustibilii de acele grade care sunt recomandați de producătorul său, ceea ce este necesar pentru a asigura funcționarea lor pe termen lung și fiabilă, cu o performanță eficientă ridicată. Utilizarea combustibilului cu alte proprietăți poate duce la o deteriorare a performanțelor motorului: reducerea consumului de combustibil, creșterea fumului excesiv și toxicitatea produselor de combustie, creșterea zgomotului operațional și reducerea fiabilității.
Cursul procesului de lucru, în funcție de tipul de motor, este semnificativ afectat de abaterile indicatorilor de calitate standard pentru combustibilii lichizi stabiliți de standard, cum ar fi compoziția lor chimică fracționată și de grup.
Benzină. Folosirea cu ușurință a evaporării și bine amestecată cu aerul în condiții uzuale de fracțiuni de benzină ca și combustibil a determinat necesitatea amestecării externe și a aprinderii forțate a amestecului de combustibil în motoare. Pentru compoziția fracționată a benzinei, temperaturile de distilare de 10, 50 și 90% din combustibil sunt cele mai tipice, precum și temperaturile de la începutul și sfârșitul distilației sale.
În timpul iernii, tipurile de benzină pot conține hidrocarburi gazoase solubile cu mai puțin de 5 atomi de carbon în moleculă, care sunt menite să îmbunătățească proprietățile de pornire ale motorului la temperaturi scăzute ale mediului ambiant.
Presiunea vaporilor de saturată de benzină afectează nu numai proprietățile inițiale la temperaturi scăzute, dar, de asemenea, funcționarea motorului în cazul benzinei în încălzire a sistemului de combustibil. În timpul funcționării motorului în zonele cu climă caldă temperatură combustibil în sistemul de combustibil cu o medie de 20 ... 30 ° C peste temperatura ambiantă. In cazul creșterii temperaturii excesive a perechii de hidrocarburi pe benzină alocate de fierbere la o temperatură scăzută. Acești vapori cu aer, care, în concentrații mici, este în combustibil pentru a forma bule de vapori cu aer. Ca rezultat, amestecul de combustibil care intră în cilindrii motorului, va conține o proporție mai mică din masa de combustibil (amestec sărac) și poate depăși propagarea flăcării limitele de inflamabilitate, și, prin urmare, cauza de oprire a motorului. În funcție de condițiile climatice ale funcționării motorului pe benzină cu compoziție diferită fracționată și presiunea de vapori pentru a asigura pornire fiabilă și oprirea motorului pentru a preveni formarea de bule de vapori în instalația de alimentare cu combustibil.
Compoziția chimică a benzinei determină raportul de compresie permis de motor, în care arderea combustibilului din cilindru are loc în mod normal.
Presiunea saturată de vapori este presiunea vaporilor în echilibru cu lichidul la anumite rapoarte ale fazelor de lichid și de vapori și a temperaturii date; depinde de temperatura și presiunea lichidului. Presiunea saturată a vaporilor de benzină, kPa, nu mai mult de: tipul de vară 66.7 tipul de iarnă 93.3
Dacă compoziția grupului de benzină și raportul de compresie nu se potrivesc, combustia normală este întreruptă; devine detonare cu apariția undelor de șoc în camera de combustie. Munca motorului cu detonare este inacceptabilă, deoarece este legată de supraîncălzirea motorului, scăderea puterii, deteriorarea eficienței, lovirea metalului în cilindru și apariția funinginii în gazele de eșapament. Cu funcționarea prelungită a motorului cu detonație, pistoanele și supapele pot fi arse, precum și distrugerea rulmenților.
Hidrocarburile aromatice și izoparafine sunt cel mai puțin probabil să detoneze arderea, cele mai probabil fiind hidrocarburile parafinice normale; Hidrocarburile naftenice și olefinice ocupă o poziție intermediară în această proprietate. Raportul dintre hidrocarburile acestor grupe în benzină variază foarte mult și rezistența la detonare este diferită.
Numărul de cifre octanice de benzină este determinat de două metode: motor și cercetare. Numărul de octan, obținut prin metoda motorului, caracterizează rezistența la detonație a benzinelor atunci când este utilizată în motoare care funcționează mult timp la sarcină nominală și condiții termice. Numărul octanic, determinat prin metoda de cercetare, caracterizează rezistența la detonație a benzinei atunci când este utilizată în motoare care funcționează în condiții instabile (trafic în condiții urbane).
Numărul octanic determinat de metoda de cercetare este mai mare decât numărul octanic determinat prin metoda motorului. Diferența dintre aceste cifre octanice - sensibilitatea benzinei - este utilizată ca indicator suplimentar al rezistenței la detonare în diferite condiții de funcționare ale motorului. Cu cât este mai mare sensibilitatea benzinei, cu atât este mai bună rezistența la detonare atunci când motorul funcționează în condiții instabile. Sensibilitatea benzinei depinde de compoziția grupului. Cele mai sensibile sunt hidrocarburile olefinice și aromatice, cele mai mici hidrocarburi de parafină; Hidrocarburile naftenice ocupă o poziție intermediară prin sensibilitate. Sensibilitatea benzinelor auto variază între 2 ... 12 unități.
Rezistența la detonare a combustibilului reprezintă baza pentru clasificarea benzinelor pentru automobile (A). În marca de benzină cu motor, este indicat numărul octanic determinat prin metoda motorului (A-72, A-76) sau metoda de cercetare (I) (AI-93, AI-98).
Hidrocarbură izoctanică a grupării parafinice: densitate 0,692 g / cm3; cifrul octanic 100; punct de fierbere 99,23 ° C; căldură de ardere 44,6 MJ / kg.
Hidrocarbură de heptan din grupul de parafină: densitate 0,684 g / cm3; cifrul octan 0; punctul de fierbere este de 98,4 ° C; căldură de ardere 44,8 MJ / kg.
Diverse benzine au cifra octanică 70 ... 100. Evaluarea octanică combustibililor având o rezistență de detonație mai bună decât cea a isooctan au fost evaluate pentru oktanovyh'chisel la scară arbitrară; în timp ce luați ca un amestec de izooctan cu 1,59 mg / l tetraetil de plumb, pentru care cifra octanică este de 120.
motorine. Fracțiunile de produse petroliere rafinate, cu punct de fierbere până la 390 ° C, sunt folosite drept combustibil pentru motoarele cu formarea amestecului intern și aprinderea amestecului combustibil de compresie de aer încălzit mare (motoarele diesel).
Procesul de formare a amestecului în motoarele diesel determină, în mare măsură, evoluția procesului de lucru în ansamblu, eficiența și economia acestuia. Viscozitatea și compoziția fracționată a motorinei au o mare influență asupra procesului de formare a amestecului.
Diesel Vâscozitatea Abatere din setul pentru ciclul motorului dat provoacă o schimbare a alimentării cu combustibil și momentul injecției (începutul, sfârșitul și durata alimentării cu combustibil). Prin creșterea vâscozității (în aceeași poziție a organismului de reglementare), crește viteza de injecție a combustibilului din cauza scurgerilor reduse prin golurile ansamblului său de piston în timpul pompării
Nia. În același timp, unghiul de avans al injecției de carburant crește. Mai mult, odată cu creșterea viscozității deteriorează calitatea pulverizării combustibilului, creșterea dimensiunii și eterogenitatea diametrul mediu de picături, și adâncimea de penetrare a penei de combustibil atomizat în încărcătura de aer a cilindrului; unghiul conului conului de combustibil scade. Un deosebit de sensibil la schimbările în motoarele cu vâscozitate de combustibil cu camere de ardere nedivizate, forma și dimensiunile care sunt adaptate la forma și direcția torțele de combustibil.
Compoziția fracționată a motorinei se estimează prin aceleași temperaturi caracteristice de distilare ale fracțiunilor ca și benzină.
Combustibilii diesel sunt simultan un lubrifiant pentru componentele în mișcare ale echipamentelor de combustibil de înaltă presiune. Pentru a preveni uzura excesivă a perechilor de frecare, este necesară utilizarea combustibilului cu o anumită vâscozitate minimă.
Temperatura de distilare de 50% a motorinei caracterizează uniformitatea distribuției hidrocarburilor, evaporând complet în timpul procesului de formare a amestecului.
Dacă conținutul de hidrocarburi din hidrocarbură este prea mare în combustibil, viteza de evaporare a combustibilului pulverizat scade, ceea ce poate duce la evaporarea incompletă a picăturilor individuale de combustibil lichid și la incompletența arderii lor; în timp ce puterea și economia motorului sunt reduse, depunerea de carbon în camera de combustie, fumul și toxicitatea gazelor de eșapament cresc.
Compoziția fracționată a combustibilului este deosebit de importantă pentru motoarele de mare viteză cu camere de combustie neecranate.
Predispoziția la aprindere este unul dintre cei mai importanți indicatori ai calității combustibililor pentru motoare diesel. Aceasta afectează durata perioadei de la începutul injectării combustibilului în cilindru până la începerea formarea presiunii în acesta ca urmare a eliberării de căldură în timpul arderii combustibilului - perioada de întârziere de aprindere. Combustibilii cu o predispoziție ridicată pentru a aprinde asigura un flux adecvat al procesului de ardere, fără creșterea presiunii bruște și apariția în legătură cu lovituri de cilindru. Inflamabilitatea combustibililor diesel depinde de compoziția chimică a grupului. Cea mai mare tendința de a aprinde posedă hidrocarburi parafinice normale (inflamabilitate cetanice luat ca 100 de unități), cele mai mici - hidrocarburi aromatice (inflammability alfa-metilnaftalină 0 unități); Hidrocarburile naftenice ocupă o poziție intermediară în această proprietate.
Reducerea excesivă a perioadei de întârziere de aprindere datorită unei creșteri în combustibil număr cetanică este de asemenea inadecvată, deoarece în acest caz aprinderea combustibilului are loc înainte picăturile de combustibil în distribuția aerului de supraalimentare, ceea ce conduce la o creștere a arderii incomplete. În acest sens, numărul de cetani ai combustibililor este de 40 ... 55 unități.
Abilitatea de a utiliza combustibili diesel în diferite condiții climatice caracterizate de temperatura de cristalizare la care se încadrează combustibilului cristalele dizolvate hidrocarburi parafinice cu un punct de fierbere ridicat, este dificil să se furnizeze din rezervor printr-un filtru la duza sau punctul de curgere la care o rețea de cristal în întreaga cantitate de combustibil , care împiedică mișcarea hidrocarburilor lichide.
Combustibili pentru motoare diesel, care funcționează la o temperatură ambiantă de O ° C sau mai sus, notate prin litera A (economisire) de la -20 ° C și peste - 3 litere (iarna) de la - 50 ° C și peste, litera A (arctic) . Marcarea combustibilului indică, de asemenea, fracțiunea de masă permisă de sulf,%. Denumirea este introdusă suplimentar pentru punctul de aprindere a combustibilului de vară, caracterizând siguranța împotriva incendiilor, iar pentru combustibilul de iarnă - punctul de turnare. De exemplu, marca A-0.2-40 înseamnă că economia de combustibil, cu fracția masică de sulf și 0,2% și un punct de inflamabilitate de 40 ° C, și marca 3-0,2-35 - că economisirea de combustibil, cu fracția masică de sulf la 0,2% și un punct de curgere de 35 ° C. Pentru combustibilul arctic se indică doar fracțiunea de masă permisă de sulf A-0.4.
Procesele de formare a amestecului și de combustie în motoarele diesel cu viteză medie și cu viteză redusă au avut loc de foarte mult timp. Prin urmare, pentru categoriile grele de combustibili nu se reglează compoziția fracționată și numărul cetanic.
Combustibilul diesel DT (motorul se deplasează lent) este utilizat în motoare diesel cu viteză medie și joasă viteză. Cele mai grele tipuri de combustibili diesel DM (ulei negru) sunt utilizate în motoarele diesel de mare viteză, după pregătirea lor preliminară, direct în condiții de navă. Pregătirea combustibilului include încălzirea, omogenizarea și curățarea combustibilului. Încălzirea (până la 50 ... 90 ° C) reduce vâscozitatea combustibilului la valorile care permit pomparea combustibilului prin sistemul de alimentare superioară, filtrarea și pulverizarea de înaltă calitate cu injectori. Homogenizarea combustibilului asigură uniformitatea compoziției sale. În timpul curățării, particulele solide de impurități mecanice și apă sunt scoase din combustibil.
Ca combustibil gazos în motoarele cu combustie internă, se utilizează gaze naturale, gaze asociate degajate în timpul extracției și prelucrării uleiului.
În scopul creșterii resurselor combustibililor diesel utilizați în motoarele diesel pentru autovehicule, s-au dezvoltat combustibili cu compoziție fracționată expandată. Acești carburanți constau din fracțiuni de benzină cu punct de fierbere cuprins între 62 ... 180 ° C și fracțiuni diesel, sfârșitul procesului de fierbere care este limitat în funcție de condițiile climatice și de timpul anului de utilizare a combustibililor.
În zonele în care este produs gazul natural, condensatul de gaze stabilizat este utilizat ca combustibil lichid, ale cărui fracțiuni, în ceea ce privește proprietățile lor fizico-chimice, corespund fracțiilor de combustibili pe benzină și motorină.
combustibil Omogenizarea - procesul de distrugere și distribuție uniformă sunt în interiorul acestuia sub formă de filme și condensări formațiuni asfalten, emulsii apă-combustibil, iar altele efectuate în vederea utilizării lor ca parte a combustibilului combustibil .. (Fără omogenizarea combustibilului în procesele de separare și filtrare, formațiunile asfaltice-rășinoase devin deșeuri.)
La Categorie: - funcționarea dispozitivului și a motorului
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: