Виды топлив

ОГЛАВЛЕНИЕ

Ключевые слова………………………………………………………………….………...3

Введение…………………………………………………………………………..………...4

Топлива…………………………………………………………………………...………….5

Виды топлива……………………………………………………………………………....

Литература……………………………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КЛЮЧЕВЫЕ  СЛОВА

Бензин, Керосин, Газ, Дизельное  топливо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Понятие топлива возникло из способности некоторых веществ  гореть, выделяя при этом тепло. Поскольку  горение является химической реакцией окисления, то в этом случае топливо  состоит из горючего (например, дерева в виде дров или бензина) и окислителя, которым часто служит кислород воздуха. В качестве окислителя в специальных  устройствах (например, ракетных двигателях) могут использоваться и другие вещества (например, фтор или азотный ангидрид). Если для получения тепловой энергии  используется реакция радиоактивного распада, возникает понятие о  ядерном топливе. Теоретически существует возможность получения тепловой энергии за счёт термоядерной реакции, при реализации которой возникнет  понятие термоядерного топлива.

Поскольку во многих устройствах  в качестве окислителя используется кислород, потребляемый из окружающего  воздуха без приложения специальных  усилий ("невидимый" окислитель), в быту происходит смешение понятий  и горючее часто (и ошибочно) называют топливом.

Для преобразования тепловой энергии топлива в кинетическую используют различные виды тепловых двигателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТОПЛИВО

Основные виды топлива  для автомобилей - продукты переработки  нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси  углеводородов и присадок, предназначенных  для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200, а в состав дизельных топлив - углеводороды, выкипающие в пределах 180...360.

Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные   топлива   вследствие   лучшей   самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:

•бесперебойная подача бензина  в систему питания двигателя;

•образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

•нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;

•обеспечение быстрого и  надежного пуска двигателя при  различных температурах окружающего  воздуха;

•отсутствие коррозии и  коррозионных износов;

•минимальное образование  отложений во впускном и выпускном  трактах, камере сгорания;

•сохранение качества при  хранении и транспортировке.

Для выполнения этих требований бензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них.

Карбюранионные свойства. Бензин, подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха.

На протекание процессов  смесеобразования влияют следующие  физико-химические свойства.

Плотность топлива - при +20 должна составлять 690...750 кг/м . При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащая смесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 возрастает примерно на 1%.

Вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до —40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20...30%.

Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное.    Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно

зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также  исключалось образование паровых  пробок в топливной системе.

Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом - до 670 ГПа и зимой - от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.

Низкотемпературные  свойства - характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.

Сгорание   бензина.   Под   "сгоранием"   применительно   к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500...2400°С.

Теплота сгорания (теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м³ газообразного топлива.

Нормальное и  детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10...40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500...2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.

Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной  свечи части бензино-воздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков - результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн.

Возникновению детонации  способствует повышение степени  сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура окружающего воздуха и его низкая влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с соответствующей детонационной скоростью. Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды, наиболее - ароматические. Остальные углеводороды входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной   детонационной   стойкостью,   которая   характеризуется октановым числом (04).

04 - это условный  показатель детонационной стойкости  бензина, численно равный процентному  содержанию (по объему) изооктана  в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонагщонной стойкости испытуемому топливу.

Для любого бензина октановое  число определяют путем подбора  смеси из двух эталонных углеводородов (нормального гептана C7Hi6 с 04=0 и изооктана С^Н^ с 04=100), которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за 04 бензина.

Определение 04 производится на специальных моторных установках. Существуют два метода определения 04 - исследовательский (04И - октановое число по исследовательскому методу) и моторный (04М - октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, а исследовательский - при эксплуатации в условиях города, когда работа двигателя связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.

Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя  к октановому числу, является степень  сжатия. Повышение степени сжатия двигателей автомобилей позволяет  улучшить их технико-экономические  и эксплуатационные показатели. При  этом возрастает мощность и снижается  удельный расход топлива. Однако с увеличением  степени сжатия необходимо повышать октановое число бензина. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований к детонационной стойкости двигателей октановому числу применяемых бензинов.

В топлива, детонационная  стойкость которых не соответствуют  требованиям, добавляют высокооктановые  компоненты (бензол, этиловый спирт) или  антидетонаторы.

Антидетонаторы.    Несколько ,   десятилетий    применяют тетраэтилсвинец (ТЭС) в сочетании с веществами, обеспечивающими отсутствие отложений окислов свинца в камере сгорания, так называемыми выносителями. Например, в 1 кг бензина А-76 содержится 0,24 г ТЭС.

В чистом виде ТЭС не применяют, а используют этиловую жидкость (ЭЖ), состоящую из ТЭС, выносителей и красителей. ТЭС ядовит, поэтому искусственное окрашивание бензина , предупреждает об опасности. Добавлением ЭЖ увеличивают 04 на 8...12 единиц. Главный недостаток ТЭС - ядовитость.

Ведутся исследования по созданию антидетонаторов на основе марганца. Один из них - циклопентадиенилтрикарбонил марганца -широко не применяется, так как отсутствует эффективный выноситель для него.

Для определения детонационной  стойкости бензинов, полученных смешением  двух марок с различными октановыми числами (по моторному методу), используется формула:

ОЧ=ОЧ +Дп(ОЧв-ОЧн)/100,

где    ОЧц и ОЧв - октановые   числа   (по   моторному   методу) соответственно низко- и высокооктанового бензина;

Дв - доля высокооктанового бензина в смеси, %.

Следует обратить внимание на то, что октановое число бензина АИ-93 по моторному методу составляет не менее 85, а бензина А-76 по исследовательскому методу - 80...82.

Отечественная промышленность выпускает бензины следующих  марок; А-76, А-80, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98.

Маркировка бензинов включает одну или две буквы и цифру: буква «А» - бензин автомобильный, «И» - исследовательский метод определения 04 (если нет «И» - то моторный), цифра указывает на октановое число.

Автомобильные  бензины,  за  исключением  марки  АИ-98, подразделяются на виды:

летний - для применения во всех районах, кроме северных и северовосточных, в период с 1 апреля до 1 октября; в южных районах допускается применять летний вид бензина в течение всего года;

зимний - для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах; в остальных районах - с 1 октября до 1 апреля.

В промышленно  развитых странах применяется в основном четыре типа бензинов: обычный неэтилированный с 04=92..95, обычный этилированный с 04=92..95, «Супер» неэтилированный с 04=96..98, «Супер» этилированный с 04=96..98. В'разных странах они называются по-разному, но, зная возможные варианты, можно всегда определить, к какому типу относится тот или иной бензин.

Например, в Германии используют следующие бензины: «Bleifrei» (дословный перевод «без свинца») с 04=95, «Verbleit» (дословный перевод «со свинцом») с 04=95, «Super bleifrei» с 04=96..98, «Super verbleit» с 04=96...98, «Super plus bleifrei» с 04=98.

Дизельные двигатели в  силу особенностей рабочего процесса на 25...30% экономичнее бензиновых двигателей, что и предопределило их широкое применение. В настоящие время они устанавливается на большинство  грузовых автомобилей и автобусов, а также на часть легковых.

Эксплуатационные требования к дизельным топливам (ДТ):

•бесперебойная подача топлива  в систему питания двигателя;

•обеспечение хорошего смесеобразования;

•отсутствие коррозии и  коррозионных износов;

•минимальное образование  отложений в выпускном тракте, камере сгорания, на игле и распылителе  форсунки;

•сохранение качества при  хранении и транспортировке. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива   являются   его   испаряемость,   воспламеняемость   и низкотемпературные свойства.

Испаряемость топлива определяется (^р^ционным составом. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют   худшую   по   сравнению   с   тяжелыми   фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50% топлива.  Температура  выкипания  96% топлива регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает  смесеобразование,   снижает экономичность,   повышает нагарообразование и дымность отработавших газов.