Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Температура кипения и давление паров топлив

Жидкость начинает кипеть тогда, когда давление паров нагре­ваемого вещества становится равным давлению окружающей ат­мосферы. Для углеводородных, в том числе топливных смесей, ис­пользуется парамер, характеризующий пределы выкипания.

Па основе температуры кипения и изменения давления насы­щенных паров топлив в зависимости от температуры устанавли­вают технологический режим их получения, рассчитывают объем и производительность заводской аппаратуры, разрабатывают ус­ловия хранения, перекачки и транспортирования топлив и, нако­нец, осуществляют рациональный, наиболее эффективный, с точ­ки зрения максимального использования энергетических возмож­ностей, процесс их сжигания в системе двигателя. Поэтому знать температурные пределы выкипания, характер испарения нефтяных топлив и составляющих их углеводородов весьма важно.

С увеличением давления окружающей среды температура ки­пения жидкости возрастает. На рис. 31 показано повышение температуры кипения топлив ТС-1 и Т-1 при различной степени испарения с увеличением давления до 21 кГ/см2.

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Как видно из рисунка, с увеличением давления температура выкипания 95% топлива ТС-1 возрастает с 240 до 510 °С, а для Т-1 —с 275 до 550 °С, т. е. более чем вдвое. Из этих данных сле­дует, что с повышением давления тяжелые фракции топлив испа­ряются менее интенсивно, чем при низких давлениях.

С пониже­нием давления окружающей среды температура кипения жидкости понижается. В связи с этим желательно, чтобы авиационные топ­лива обладали возможно меньшим давлением насыщенных паров, поскольку оно будет возрастать по мере увеличения высоты поле­та вследствие увеличения разреженности атмосферы, с которой сообщается топливо в баке.

Повышенное испарение авиационного топлива из баков самолета приведет к увеличенной его потере, а следовательно, к сокращению продолжительности полета. Чрез­мерно интенсивное парообразование в баке с топливом затруднит подачу насосами топлива в зо­ну сгорания.

Кроме того, в этих условиях из-за опасности воспламенения образующихся паров топливо-воздушной смеси требуются дополнитель­ные противопожарные меры.

Для авиационных бензинов давление насыщенных паров при 37,8 °С и атмосферном дав­лении составляет 220—340 мм рт. ст., для автомобильных 200—500 мм рт. ст., а для ке­росинов менее 10 мм рт. ст.

Избежать потерь реактивно­го топлива широкого фракци­онного состава (Т-2, IР-4) можно предварительным его охлаждением до температуры, при которой даже в условиях пониженного давления испаре­ние его будет минимальным. Предварительное охлаждение такого топлива до —21°С поз­волило избежать потерь на сравнительно больших высотах.

Представление о потерях топлива из баков самолета на высоте можно получить из данных, приведенных в табл. 32.

Из табл. 32 видно, что поте­ри топлива на высоте сильно возрастают с увеличением темпера­туры топлива на поверхности земли.

На больших высотах потерь топлива, имеющего большое дав­ление насыщенных паров, можно избежать не только предвари­тельным охлаждением его на земле, но и созданием над ним из­быточного давления. Для топлив, приведенных в табл. 32, это давление на высоте 18 300 м должно быть не менее давления его паров, составляющего 0,35 ат.

Однако создание такого давления связано с конструктивными и эксплуатационными трудностями, например с утяжелением топливных баков. Если же из топлива удалить легкие фракции, то в результате изменения его фракционного состава ухудшатся некоторые его эксплуатационные, в том числе и огневые свойства.

Из изложенного выше следует, что дав­ление насыщенных паров перспективных авиационных реактивных топлив должно быть насколько возможно ниже.

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

То обстоятельство, что с понижением давления понижается температура кипения вещества, широко используется в технике, в частности для разделения высококипящих соединений. При этом весьма важно знать, как изменяется температура кипения жид­кости с понижением давления. Это изменение зависит от хими­ческой природы вещества и степени ассоциации его молекул при нагреве.

  • Рекхард на основе математической обработки полученных данных предложил воспользоваться константой b, являющейся мерилом степени ассоциации молекул перегоняющего вещества:
  • Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива
  • где b — константа при нормальном давлении; bp — константа при заданном пониженном давлении Р; ts— температура кипения ве­щества при нормальном давлении; tp — то же при заданном дав­лении Р.

Для каждого класса соединений константа b оказалась харак­терной величиной. Для сильно ассоциированных веществ с гид- роксильной группой (кислоты, фенолы, спирты) константа нахо­дится в пределах от 0,17 до 0,16 (с точностью до ±5%).

Для слабо ассоциированных веществ (алифатические, ароматические углеводороды, галогениды, азот- и сероорганические соединения, эфиры, альдегиды, кетоны) константа b находится в пределах от 0,19 до 0,20. В равных условиях большее значение b отвечает бо­лее высокой температуре.

Например, для воды при температуре от 0 до 100 °С значение b равно 0,167, а при критической темпе­ратуре достигает 0,18.

Ниже приводятся средние значения b для различных классов соединений при любой температуре:

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Для определения температуры кипения при пониженных дав­лениях топлив, углеводородов и других химических соединений составлена номограмма (рис. 32). На левой стороне номограм­мы обозначена температура кипения (4 в СС) жидкости при нор­мальном давлении, на правой шкале — заданное пониженное дав­ление (в мм рт. ст.).

В середине номограммы сетка универсально­го назначения, на которой определяется температура кипения ве­щества при пониженном давлении с учетом характерной констан­ты Ъ. Для практических целей предлагается упрощенная номо­грамма (рис. 33) при константе 6 = 0,18.

Эта номограмма не дает большой точности и 'пригодна для соединений неизвестного состава.

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

При помощи номограмм, изображенных на рис.

32 и 33, можно определить: 1) температуру кипения соединения при нормальном давлении зная температуру его кипения при пониженном дав­лении; 2) температуру кипения соединения при пониженном дав­лении 1Р, зная температуру кипения при нормальном давлении; 3) давление паров соединения с известной температурой кипения при нормальных условиях; 4) константу b.

Зависимость между температурой кипения и давлением паров лучше всего описывается уравнением Антуана:

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

P — абсолютное давление, мм рт. ст.; Т — абсолютная темпе- «ратура, °К; А, В, С —постоянные константы, характеризующие углеводороды (соединение).

Для определения давления паров нормальных алканов С4—С29 (в пределах от —20 до +240СС) построена номограмма со шка­лой от 1 до 90 мм рт. ст..

Для определения давления насыщенных паров индивидуаль­ных углеводородов и их смесей пользуются различными методами и приборами, в том числе такими, для которых достаточно иметь 5 г образца.

Для авиационных бензинов Бударов предложил эмпириче­скую формулу и на ее основе составил номограмму зависимости температуры кипения смеси углеводородов (температуры образо­вания паровых пробок tп.пр. в топливной системе двигателя) от атмосферного давления и от давления насыщенных паров топлив при 38 °С (рис. 34).

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Зная давление насыщенных паров топлива при одной темпе­ратуре, можно определить температуру топлива при другом (за­данном) давлении насыщенных паров по номограмме (рис. 35).

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Для сложных и многокомпонентных топливных смесей часто нужно знать среднюю температуру кипения. В наиболее простом случае эту величину принимают равной температуре выкипания 50% объема топлива при стандартной разгонке.

Если необходима большая точность, среднюю температуру кипения подсчитывают как средневзвешенную величину, получаемую от деления суммы произведений теплоемкостей и температурных пределов выкипа­ния узких фракций (10—20 °С), составляющих топливо, на сред­нюю теплоемкость топлива:

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

где tср — средняя температура кипения топлива, °С; t0— темпера­тура начала кипения топлива, °С; t1, t2, t3… tк-1 —температуры кипения отдельных фракций, °С; tк— температура кипения послед­ней фракции, °С; с1 с2, с3, … ск— теплоемкость топлива в интер­вале температур t0 – t1, t1 – t2, t2 – t3… tk-1 — tk, ккал/(кг • град); сср. — средняя теплоемкость топлива, кипящего в интервале тем­ператур t0 – tk, ккал/(кг•град).

Теплоемкость топливных фракций подсчитывается по формуле:

где ? плотность фракции топлива при 15 °С, г/см3; t — темпера­тура, при которой определяется теплоемкость, °С.

Зная среднюю абсолютную температуру кипения для топлива при нормальном давлении, можно ее пересчитать с точностью до 14% для повышенного давления по формуле:

где Тср. — средняя температура кипения топлива (керосина) при давлении Р, °К; Tcp.0— средняя температура кипения топлива при давлении 760 мм рт. ст., °К; Т0 — температура кипения гексана 68,74 °С при 760 мм рт. ст.; Р — давление, при котором опреде­ляется средняя температура кипения топлива, мм рт. ст.

Источник: http://vdvizhke.ru/toplivo-dlja-dvigatelej/reaktivnye-i-dizelnye-topliva/1021-temperatura-kipenija-i-davlenie-parov-topliv.html

Основы теплотехники



Топливом называют горючие вещества, применяемые для получения теплоты (тепловой энергии) при их сжигании. Под сжиганием обычно подразумевают окисление горючих веществ кислородом воздуха. Промышленным топливом считаются не все горючие вещества, а лишь те, которые удовлетворяют следующим требованиям:

  • при сгорании выделяют достаточно большое количество теплоты;
  • не дают продуктов сгорания, губительно действующих на окружающий растительный и животный мир;
  • встречаются в больших количествах в природе или легко получаются при переработке других веществ;
  • легко добываются и транспортируются на большие расстояния;
  • быстро воспламеняются.

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Топливо, добываемое из недр земли в готовом виде, называют естественным, а получаемое путем переработки горючих веществ и природного топлива – искусственным. Как естественное, так и искусственное топливо подразделяют на твердое, жидкое и газообразное.

В качестве примера естественных твердых топлив можно привести ископаемый уголь, торф, горючие сланцы, дрова, отходы сельскохозяйственного производства.

Искусственное твердое топливо – кокс, полукокс, пылевидное топливо, брикеты, древесный уголь.

К естественному жидкому топливу относится нефть, а к искусственному – получаемые из нефти продукты – бензин, керосин, дизельное топливо, газойль, мазут, нефтяное и котельное топливо.

По назначению топливо подразделяют на энергетическое и технологическое. К энергетическим относят все низкосортные топлива, которые можно сжигать на электростанциях, в производственно-бытовых и других тепловых установках в натуральном виде или после переработки. Это антрацит, бурые угли, торф, природный газ, а также продукты переработки других топлив.

  • К технологическому топливу относят высокосортное топливо и коксующиеся угли.
  • По методу добычи и потребления различают местное и привозное топливо.
  • ***

Составные части топлива

Топливо состоит из органической и минеральной частей. Органическую часть топлива составляют следующие химические элементы: углерод (С), водород (Н2), кислород (О2), азот (N2) и сера (S).

Топливо может состоять из смеси этих элементов или только их части.

Так, органическую массу кокса или древесного угля в основном составляет углерод, а нефтепродуктов и газового топлива – углерод, водород и кислород.

Наиболее ценные из перечисленных элементов топлива – углерод и водород. Кислород и азот являются внутренним балластом топлива, поскольку они не горят. Сера является нежелательным компонентом топлива, несмотря на то, что сгорая, она выделяет теплоту. При сгорании этого элемента образуется сернистый газ и серная кислота, пагубно влияющие на экологию и вызывающие сильную коррозию металлов.

Минеральная часть топлива составляют вода и минеральные примеси, которые являются внешней балластной частью (внешним балластом) топлива. Содержание балластной части в топливе очень нежелательно, поскольку увеличивая массу и объем топлива, она уменьшает его тепловую ценность. Минеральные составляющие после сжигания образуют твердый остаток – золу.

***

Читайте также:  Термические процессы переработки нефти: вторичная переработка, деструктивная переработка нефти, методы переработки нефти, каталитические процессы в нефтепереработке

Сущность процесса горения

Горение есть окисление горючих элементов топлива кислородом, сопровождающееся выделением теплоты. В зависимости от скорости распространения пламени различают нормальное горение и горение со взрывом.

При нормальном горении скорость распространения пламени равна 15-25 м/с, а при взрывном горении – 2000-3000 м/с. Чтобы топливо начало гореть, его необходимо нагреть до определенной температуры, называемой температурой воспламенения.

Так, например, каменный уголь воспламеняется при температуре 225-375 ˚С, сухой торф – 225-300 ˚С, дрова – 350-450 ˚С, керосин – 380 ˚С, бензин – 415 ˚С, метан (СН4) – 650-700 ˚С и т. д.

При нагревании топлива до температуры воспламенения начинается распад горючей массы на составные элементы, которые затем окисляются кислородом и выделяют теплоту.

Эта теплота способствует нагреву массы близлежащего топлива, в которых начинают протекать аналогичные процессы (распад и окисление), и, таким образом, вся масса топлива, находящегося в топке, начинает гореть.

Для того, чтобы процесс горения не прекратился, выделяющаяся теплота должна поддерживать температуру топлива не ниже температуры воспламенения.

Горение может быть полным и неполным. Полным горением называют процесс окисления горючих элементов топлива кислородом, при котором выделяются продукты, не способные гореть в дальнейшем.

Неполное сгорание топлива сопровождается выделением продуктов горения, которые в дальнейшем могут воспламеняться и сгорать повторно.

Так, при полном сгорании углерода выделяется углекислый газ СО2, который в дальнейшем гореть не способен.

Однако, если углерод сгорает при недостаточном количестве кислорода, то продуктом его окисления является углекислота СО, которая может загореться при соответствующих условиях. При этом неполное горение сопровождается выделением значительно меньшего количества теплоты, т. е. считается нежелательным явлением.

Для того чтобы процесс горения был полным, необходимо обеспечить подачу достаточного количества воздуха (содержащего кислород) в зону горения.

На практике, сжигая топливо, стараются придерживаться определенного баланса между количеством воздуха и топлива, поскольку избыток воздуха сопровождается потерями теплоты на его подогрев.

***



Количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива, определить несложно, если известно процентное содержание в топливе основных горючих элементов – углерода, водорода, серы и кислорода.

Так как атомная масса углерода 12, а кислорода – 16, то для получения углекислого газа СО2 необходимо 12 частей углерода соединить с 32 частями кислорода, т. е. на одну массовую долю углерода должно приходиться 2,67 частей кислорода.

Зная атомную массу водорода и серы, а также формулы продуктов их полного окисления, можно аналогично рассчитать необходимое количество кислорода для сжигания 1 части любого горючего элемента.

  1. При определении количества воздуха, необходимого для полного горения, следует учитывать, что в топливе тоже содержится некоторое количество кислорода, а также то, что массовая доля кислорода в воздухе — 23,2 %. В общем случае формула для определения массового количества воздуха для полного сгорания топлива имеет вид:
  2. mT = (2,67Ср + 8Нр + Sр – Ор)/0,232,
  3. где: Ср, Нр, Sр, Ор – соответственно массовое содержание углерода, водорода, серы и кислорода в топливе.

При сгорании топлива часть кислорода воздуха не успевает вступить в реакцию окисления, поэтому для обеспечения полного сгорания топлива следует к нему подводить воздух с некоторым избытком по сравнению с теоретически необходимым количеством.

Отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому количеству называют коэффициентом избытка воздуха.

На практике этот коэффициент (в зависимости от вида топлива) может принимать значения от 1,05 (газообразное и пылевидное топливо) до 1,8 (твердое топливо).

***

Теплота сгорания топлива

Важнейшая характеристика топлива – теплота его сгорания – количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы количества топлива (для жидких и твердых топлив – кг, для газообразных – м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания Qв называют теплоту, выделяемую при полном сгорании единицы количества топлива, в результате которого образующаяся влага конденсируется и выделяется в виде жидкости из продуктов сгорания.

Если в результате сгорания единицы количества топлива образуемая влага остается в продуктах сгорания в парообразном состоянии, то выделяемую при этом теплоту называют низшей теплотой сгорания Qн.

Эта величина меньше высшей теплоты сгорания топлива на теплоту парообразования (конденсации) влаги, образуемой при сжигании единицы количества топлива.

Теплоту сгорания топлива, кДж/кг, можно определить опытным путем (при сжигании порции топлива в специальном приборе – калориметре) или расчетом (по формулам Менделеева), если известен элементарный состав топлива.

  • Например, для твердого топлива:
  • Qв = 339С + 1250Н – 108,85(О – S);
  • для жидкого топлива:
  • Qн = Qв – 25,1(9Нр + Wр),
  • где: С, Н, О, S и W – соответственно процентное содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влаги в рабочем топливе.
  • ***

Условное топливо

При расчете расхода топлива, а также топливных ресурсов пользуются понятием условное топливо. Это реальное топливо, теплота сгорания которого равна 29,3 МДж/кг.

Для перевода любого топлива в условное, пользуются тепловым эквивалентом, который получается от деления теплоты Qрц сгорания данного топлива на теплоту сгорания условного топлива, т. е. на 29300 кДж/кг или 29,3 МДж/кг.

Так, например, для торфа Эт = 8500/29300 = 0,29, т. е. 1 тонна торфа по своей тепловой ценности равноценна 0,29 тонны условного топлива.

***

Температура горения топлива

Следует различать теоретическую и действительную температуру горения. Теоретической температурой горения называют максимальную температуру, которую способно давать данное топливо при полном сгорании с теоретически необходимым количеством воздуха.

Ее определяют опытным путем, или аналитически, используя формулы, в которых учитывается массовая доля и теплотворная способность каждого горючего элемента в топливе.

При этом теоретическая температура горения будет равна отношению теплоты, полученной от сгорания единицы топлива, к сумме произведений массовых составляющих горючих элементов на их теплотворную способность.

Теоретически определенная температура горения топлива всегда выше действительной, поскольку при расчетах не учитывается ее понижение из-за потерь теплоты на лучеиспускание, избыток воздуха при сжигании, неполное сгорание топлива и т. п.

Действительная температура горения (при коэффициенте избытка воздуха равном 1,0): антрацита — 2270 ˚С, торфа – 1700 ˚С, мазута – 1125 ˚С, природного газа – 2000 ˚С.

***

Способы сжигания топлива

В котельной практике известны слоевой, факельный и вихревой способы сжигания топлива.

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Слоевой способ сжигания топлива (рис. 1а) заключается в следующем. Загруженное в топку топливо распределяется ровным слоем по колосниковой решетке, через которую проходит воздух, встречающий на своем пути неподвижный или движущийся слой горящего топлива.

При взаимодействии с топливом воздух превращается в газовоздушный поток, который, пройдя через топочное пространство, выходит наружу. Для предотвращения уноса топлива необходимо, чтобы вес частичек топлива был больше силы газовоздушного потока.

Однако, при слишком больших размерах кусков топлива замедляется процесс горения и уменьшается количество теплоты, получаемой в единицу времени, поэтому оптимальный размер кусков – 20-30 мм.

Основным достоинством слоевого способа сжигания твердого топлива является наличие на колосниках запаса горящего топлива, обеспечивающего устойчивость протекания процесса. Существенным недостатком этого способа является необходимость использования твердого топлива с оптимальными размерами кусков, что требует предварительной их сортировки и дробления.

Факельный способ сжигания топлива (рис. 1б), в отличие от слоевого, заключается в том, что частицы топлива движутся вместе с газовоздушным потоком в топочном пространстве. Поэтому масса частиц должна быть как можно меньше, и они должны удерживаться в газовоздушном потоке.

Этим обеспечивается очень тщательное перемешивание частичек топлива с воздухом, интенсивное их горение, получается более однородный, устойчивый факел горения и происходит наиболее полное выгорание горючих элементов, составляющих горючую массу топлива.

Поэтому при факельном способе применяют твердое топливо в виде очень мелких частичек (пыли), размеры которых составляют доли миллиметра.

Существенный недостаток этого способа – малая скорость обтекания частиц топлива газовоздушным потоком, которая не позволяет значительно увеличить интенсивность горения, а также большая чувствительность к изменению режима работы, поскольку в топочном пространстве постоянно находится небольшое количество (запас) топлива. Поэтому регулирование процесса возможно при одновременном изменении подачи топлива и воздуха.

Вихревой способ сжигания топлива (рис.

1в) заключается в создании в топочном пространстве вихря, благодаря которому топливо, поступающее в топку, подхватывается газовоздушным потоком и движется вместе с ним по определенной траектории до полного выгорания горючих элементов из горючей массы.

Вихревое движение топлива в газовоздушном потоке способствует более длительному нахождению топлива в топочном пространстве, что создает условия для полного сгорания частиц размером 3-5 мм и для получения более устойчивого горения, чем при факельном способе сжигания.

  1. ***
  2. Котлы и котельные установки
  3. Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам по учебной дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники»
  4. (в формате Word, размер файла 68 кБ)
  5. Скачать рабочую программу по учебной дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники» (в формате Word):
  6. Скачать календарно-тематический план по учебной дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники» (в формате Word):



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/teplotexnika/8_gorenie/index.shtml

Ооо авиагамма. к вопросу об «автогуталине» и паровых пробках.. версия для печати

Версия для печати

Вернуться к полной версии страницы…

Температура горения бензина: когда происходит вспышка и кипение топлива

Лето прошло, можно поговорить про паровые пробки.

На одном уважаемом интернет-ресурсе в рамках жаркого диспута пришлось дать развернутый ответ на тему авиационного и автомобильного бензинов, паровых пробок и о связанной (или не связанной) с этими понятиями аварийности. Думаю, информация будет полезна и разработчикам и эксплуатантам лёгкой авиационной техники с силовыми установками на базе двигателей ROTAX.

Дискуссия была жаркой, уважаемых коллег громогласно обвинять не собирался. Но, согласен, слово «бред» несёт излишне экспрессивную окраску и, извинившись, заменю его на эвфемизм «некорректно».

Итак, моё мнение, которое я ниже постараюсь аргументировать, таково:

1. Само сравнение автомобильного бензина с авиационным в контексте эксплуатации авиационного двигателя, разработанного, испытанного, сертифицированного и допущенного к эксплуатации на авиационном бензине некорректно. 2.

Приравнивать кипение топлива до насоса к кипению топлива после насоса некорректно. 3. Считать любое самопроизвольное выключение двигателя отказом двигателя некорректно. 4.

Считать любое закипание бензина исключительно проблемой качества бензина некорректно.

Читайте также:  Горизонтальный стальной резервуар ргсп 150 м3

Разберём поподробней.

Принципиальные отличия авиационного бензина от автомобильного.

Для начала сравним качественный авиационный и качественный автомобильный бензины по нормативно-техническим документам, которым они должны соответствовать.

1. Температура начала кипения

В старом ГОСТ 2084-77 на автобензин указывалась температура начала кипения для летних бензинов 35оС (30оС — только для АИ95). Для зимних бензинов параметр не нормируется.
Техническим регламентом Таможенного Союза и действующими ГОСТами не параметр нормируется. По результатам анализов температура начала кипения автобензина находится в диапазоне от 30 до 42оС.

Для авиационного бензина в нормативной документации температура начала кипения бензина не нормируется, но требуется указывать параметр в паспорте (сертификате).

По данным сертификатов и паспортов, представленных на различных сайтах продавцов авиационного бензина ,это значение находится в диапазоне от 36 до 45оС.
То, что не нормируется — может быть и верно, т. к.

страшна не столько температура начала кипения бензина, сколько объем легкокипящих фракций в бензине.

2. Количество легких фракций

Без легких фракций в бензине невозможно запустить двигатель, т. к. горит только испаренный бензин. И именно температура кипения легких фракций характеризует возможность запуска холодного двигателя в холодное время года.

В старом ГОСТе на бензин было указано, что 10% объема бензина отгоняется при температуре 70…75оС. В новых ГОСТах изменена методика определения объема легких фракций (что в свое время вызвало много возмущений в рядах борцов за качество бензина) и указывается, что при 70оС отгоняется от 15 до 50% объема.

В нормативной документации на авиационный бензин нормируется отгонка 10% бензина при температуре 75оС для 100LL, и 82оС для 91/115.

Нововведение по автобензину, конечно, дало увеличение легких фракций и сделало невозможным сравнить его с авиабензином, но и без этого понятно, что принципиальным отличием авиационного и автомобильного бензинов является количество легких фракций. В автобензине их больше, чем в авиабензине.

3. Склонность к образованию паровых пробок

Начало образования паровых пробок, безусловно, зависит от температуры начала кипения бензина. Но объем паровой пробки, т. е. степень ее опасности зависит от количества легких фракций в бензине. Этот параметр бензина характеризуется давлением насыщенных паров.

В старом ГОСТе на автобензин это параметр был 29…49 кПа при 38оС. В новых ГОСТах — от 45 до 100 кПа, но с разбивкой по климатическим зонам. Для лета средней полосы это 45…60 кПа.

В нормативной документации на авиабензин 91/115 — 38 кПа, на 100LL — 49 кПа при 38оС. Безусловно, стойкость к паровым пробкам у авиационного бензина выше. И данное утверждение называть «некорректным высказыванием» даже мысли не было.

4. Присадки и добавки

В автобензине, кроме углеводородов, содержится еще что-то. Во-первых, это — антидетонаторы. Базовый бензин, из которого получают товарный бензин, имеет октановое число в диапазоне 80…90 единиц по исследовательскому методу.

Разный бензин получают путем добавления разного количества антидетонаторов. Самый часто используемый антидетонатор МТБЭ (метилтретбутиловый эфир) кипит при 55,2оС. ГОСТом запрещено использование антидетонаторов на основе свинца, марганца и железа.

Так же запрещено использование ММА (монометиланелин). А ещё ГОСТ ограниченно допускает наличие следующих спиртов:

  • Этанол (кипит при 78оС);
  • изопропиловый спирт (82,4оС);
  • изобутиловый спирт (117,4оС);
  • третбутиловый спирт (82,2оС).
  • Применение метанола запрещено.

Исходя из этого, утверждение, что паровые пробки в автобензине образуются из-за эфиров и спиртов некорректно.

Ограничение использования кислородсодержащих веществ (не более 2,7% массовой доли кислорода в бензине) вызвано недопущением снижения удельной теплоты сгорания. Величина не нормируемая, однако, по справочным данным для всех бензинов указано значение 44…47 МДж/кг.

Плотность бензина также не нормируется, но должна быть обязательно указана в паспорте (сертификате).

Поэтому нельзя точно сказать, сколько энергии в одном литре авиабензина и автобензина, но чисто теоретически можно допустить, что современные «экто-» «эко-» «альти-» «моющие» бензины имеют меньшую теплотворную способность примерно на 2,7 % процента.

В авиационном бензине присадки есть тоже. Кроме этиловой жидкости, содержащей свинец и бром, там есть антиокислители, антистатики. Что касается спиртов, то ни допусков, ни ограничений нет. Надеюсь, что их там просто нет и быть не должно, но «не так страшен черт, как его малютка».

Испытания двигателей с 10% содержанием спиртов в бензине показало отсутствие влияния на состояние деталей. ROTAX ограничивает наличие спиртов в бензине величиной 5%.

5. Количество тяжелых фракций

Это следующее отличие автомобильного бензина от авиационного. В авиабензине нет тяжелых фракций.

Конец кипения автобензина 210оС, авиабензина 170оС.

Остаток в колбе у автобензина 2%, у авиабензина 1,5%.

Поэтому у авиабензина более высокая полнота сгорания и все прочие преимущества, связанные с этим. Чисто теоретически будет на 0,5% выше мощность, меньше нагара и чище масло… Может быть…

6. Детонационная стойкость.

Пожалуй, самый важный параметр и главное отличие. Для автомобильного бензина октановое число по исследовательскому методу указано в названии бензина: 92, 95, 98. По моторному методу октановое число в среднем ниже на 10 единиц, т.е., соответственно: 82, 85, 88. Для авиационного бензина 100LL октановое число по моторному методу должно быть не ниже 99,6 единиц.

При этом, степень сжатия у настоящих авиационных моторов принципиально ниже, чем у автомобильных, и этот аргумент чаще всего используется в спорах про «можно ли лить АИ 95(98) вместо 100LL». К сожалению, склонность двигателя к детонации зависит не только от степени сжатия.

Склонность к детонации зависит от диаметра и скорости движении поршня, формы и температуры камеры сгорания, расположение и конструкция клапанов, расположение и количество свечей, состав топливовоздушной смеси и качество смесеобразования, фазы впуска-выпуска и опережений зажигания….

И каждый из этих факторов имеет существенное влияние на склонность двигателя к детонации.

Детонационная стойкость бензина, на самом деле, не такой простой параметр, и вовсе не может гарантировать работу двигателя без детонации.

Важной характеристикой бензина является детонационная стойкость фракций или распределение детонационной стойкости по фракциям. У авиационного бензина детонационная стойкость фракций практически одинакова.

К сожалению, не нашел конкретных справочных данных, но, учитывая компоненты авиабензина, думаю, что разница в октановом числе фракций составляет не более 5 единиц.

Для автомобильного бензина есть конкретная цифра. Октановое число легких фракций (выкипающих при 100оС) не должно отличаться от октанового числа бензина более чем на 10 единиц. Это еще более важное отличие автобензина от авиабензина.

Именно легкие фракции быстрее испаряются, быстрее попадают в цилиндр и из-за них начинается детонация.

Поэтому, при использовании автобензина вместо авиабензина есть рекомендации избегать резких приемистостей, максимального режима, температур и прочее…

В настоящее время качество фальсификации бензина выросло (извиняюсь за невольный оксюморон) и при проведении анализа бензина на детонационную стойкость и фракционный состав мы получаем заключение лаборатории о соответствии ГОСТу.

При этом бензин почти коричневый, воняет газом или тухлой рыбой. Выявить же наличие в бензине железа и ММА не предоставляется возможным. А именно эти присадки применяются для фальсификации, суть которой — максимально использовать прямогонный и газоконденсатный бензины.

Остается только анализ октанового числа легкий фракций.

Теперь вернемся к паровым пробкам

Для начала их надо разделить на две разновидности.

Первая разновидность паровой пробки

Это — паровая пробка после насоса. Основная причина — кипение топлива из-за воздействия высокой температуры. Такая пробка возникает при значительно более высокой температуре, чем температура начала кипения бензина. В среднем, это 65…75оС для автобензина и 67-80оС для авиабензина. «Существенная» разница, не правда ли?..

Основные способы борьбы с такой разновидностью паровых пробок — установка теплозащитных рукавов на топливные магистрали в подкапотном пространстве и установка обратной магистрали (с жиклером, дабы не уронить давление топлива) для удаления воздушных пробок и организации постоянной циркуляции топлива для охлаждения горячего участка.

И даже при такой конструкции топливной системы можно получить паровую пробку как на автобензине, так и на авиабензине. Причиной может стать любая короткая остановка двигателя: дозаправка топливом, «химией», смена экипажа, замена «боекомплекта» и прочее. Летчик, взлетающий после такой паузы должен знать про вероятность возникновения паровой пробки.

Обязательно проконтролировать давление топлива и стабильность положения стрелки указателя. При появлении паровой пробки значение давления топлива заметно не стабильно. Правда, многие приборы имеют избыточное демпфирование стрелки.

Но, в любом случае, отсутствие указателя давления топлива практически переводит летчика в разряд «божественного ветра» (в переводе японского — камикадзе).

В нашей практике были случаи, когда эти меры не давали нужного результата. Короткая стоянка. Запуск. Паровую пробку контролируем по указателю, и ждем пока успокоится стрелка. На дозаправку уходит 3 минуты, на удаление паровой пробки 10 минут, а время не ждет…

В аналогичном случае, эксплуатант 912-го «Ротакса» в южном регионе сделал более эффективную систему. Он установил вместо штатного механического насоса электрический насос высокого давления и регулятор давления топлива. Обратная магистраль для сброса избытка топлива — большого сечения и без жиклера.

Буквально через несколько секунд после запуска можно было выполнять взлет. Для такой системы были взяты штатные насос и регулятор от ROTAX 914. Когда вспоминают заднеприводные ВАЗы, у которых в жару закипал бензин в насосе, почему-то забывают про переднеприводные ВАЗы, которые в эту же жару спокойно проезжали мимо.

А просто дело в том, что у них есть обратная магистраль и им не надо «мокрую тряпку на насос».

Когда приводят в пример упавшие самолеты по причине остановки двигателя и, не видя конструкции топливной системы, уверенно комментируют: «Закипел автогуталин!», это, по меньше мере, некорректно, хотя факт формально верный. Только, при этом, на том же «автогуталине» тут же летают много других самолетов и у них все хорошо. Ну и есть ли гарантия, что в тех примерах авиабензин бы не закипел?!..

Вторая разновидность паровой пробки

Образование паровой пробки перед насосом. Чаще используется термин «кавитация», т. к. топливо закипает из-за разряжения в линии всасывания. Безусловно, температура топлива и его свойства (давление насыщенных паров) также влияют на кавитацию. Чем выше температура топлива и выше давление насыщенных паров, тем при меньшем разряжении произойдет кавитация.

Способы борьбы.

  1. Если нет всасывающей магистрали, значит, не может быть и кавитации ни автобензина, ни авиабензина. Самое правильное расположение насоса — в баке. Аргументы про энергонезависимость насоса от электросистемы самолета абсолютно верные. Более того, есть требование норм летной годности, в которых предписано наличие в системе двух насосов с независимым приводом. Но это не значит, что нельзя использовать в системе два электрических насоса, как, к примеру, это сделано на 914 «Ротаксе». Понятно, что для многих данный двигатель «ни разу ни авиационный», но, тем не менее, имеет сертификат типа. Так вот, основной электрический насос запитан от генератора (плюсовая шина до основного выключателя), а дополнительный электрический — от аккумулятора (плюсовая шина после основного выключателя). Правда, многие производители ЛА, даже сильно авторитетные и сертифицированные, при установке данного двигателя данный нюанс не берут во внимание…
  2. Снижение температуры топлива. Здесь основным является борьба с нагревом баков и топлива из-за воздействия солнечных лучей.
  3. Снижение сопротивления всасывающей магистрали, если она все же есть. Диаметр, длина, повороты, соединения и прочее, что влияет на сопротивление всасывающей магистрали. Пропускная способность фильтров и их чистота, сечение пожарного крана (не забывать открывать!!!), чистота вентиляции топливного бака…
  4. Высота полета. Если замахиваться на рекорды высоты, то наддув баков и погружные насосы понадобятся и авиабензину. А если до 4000 метров, то никакой специальной подготовки не требуется и для автомобильного бензина.

Статья по теме — Производство бензинов

Дмитрий Петров,
ноябрь, 2016 г.

Фото с сайта www.roadarch.com

ООО Авиагамма © 2002—2018

Источник: http://www.aviagamma.ru/gasoline-p.html

Температура кипения, горения и вспышки бензина — АвтоЖидкость

Любой, кто решит отыскать информацию о температуре кипения, горения или вспышки бензина обнаружит интересную вещь: даже в довольно авторитетных источниках между указываемыми значениями одного и того же параметра наблюдается существенная разница. Почему так происходит и каковы реальные величины?

Что такое бензин?

Этот пункт идёт первым, потому что он крайне важен для понимания вопроса. Забегая вперёд, скажем так: вы никогда не найдёте химической формулы бензина.

Как, например, можно без проблем отыскать формулу метана или другого однокомпонентного нефтепродукта.

Любой источник, который покажет вам формулу автомобильного бензина (не важно, будь то вышедший из оборота АИ-76 или наиболее распространённый сейчас АИ-95) однозначно заблуждается.

Читайте также:  Автоматический аппарат для разгонки нефтепродуктов арн лаб 03

Дело в том, что бензин – это многокомпонентная жидкость, в которой как минимум присутствует не менее десятка различных веществ и ещё больше их производных. И это только база.

Перечень присадок, используемых в различных бензинах, в разные промежутки времени и для различных условий эксплуатации, занимает внушительный лист из нескольких десятков позиций.

Поэтому невозможно выразить одной химической формулой состав бензина.

Краткое определение бензина можно дать такое: легковоспламеняющаяся смесь, состоящая из лёгких фракций различных углеводородов.

Температура испарения бензина

Температура испарения – это тот тепловой порог, при котором начинается самопроизвольное перемешивание бензина с воздухом. Эта величина не может быть однозначно определена одной цифрой, так как зависит от большого количества факторов:

  • базовый состав и пакет присадок – наиболее весомый фактор, который регулируется при производстве в зависимости от условий эксплуатации ДВС (климата, системы питания, степени сжатия в цилиндрах и т. д.);
  • атмосферное давление – с повышением давления температура испарения незначительно снижается;
  • способ исследования этой величины.

Для бензина температура испарения играет особую роль. Ведь именно на принципе испарения построена работа карбюраторных систем питания. Если бензин перестанет испаряться – он не сможет смешаться с воздухом и попасть в камеру сгорания.

В современных авто с прямым впрыском эта характеристика стала менее актуальной. Однако после впрыска форсункой топлива в цилиндр именно испаряемость определяет, насколько быстро и равномерно туман из мелких капель перемешается с воздухом.

А от этого зависит эффективность работы мотора (его мощность и удельный расход топлива).

В среднем температура испаряемости бензина находится в пределах от 40 до 50°C. В южных регионах эта величина часто бывает выше. Её не контролируют искусственно, так как в этом нет нужды. Для северных районов наоборот, её занижают. Обычно это делается не за счёт присадок, а за счёт формирования базового бензина из наиболее лёгких и летучих фракций.

Температура кипения бензина

Температура кипения бензина – также интересная величина. Сегодня мало кто из молодых водителей знает, что в своё время при жарком климате закипевший в топливопроводе или карбюраторе бензин мог обездвижить авто.

Это явление просто создавало пробки в системе. Лёгкие фракции чрезмерно разогревались и начинали отделяться от более тяжёлых в виде пузырьков горючего газа.

Автомобиль остывал, газы становились снова жидкостью – и можно было продолжать путь.

Сегодня бензин, реализуемый на АЗС, закипит (с очевидным бурлением с выделением газа) примерно при +80 °C с разбежкой в +-30% в зависимости от конкретного состава того или иного топлива.

Температура вспышки бензина

Температура вспышки бензина – это такой тепловой порог, при котором свободно отделяющиеся, более лёгкие фракции бензина воспламеняются от источника открытого пламени при нахождении этого источника непосредственно над исследуемым образцом.

На практике температуру вспышки определяют методом нагрева в открытом тигле.

В небольшую открытую ёмкость наливают исследуемое топливо. Далее его медленно разогревают без привлечения открытого пламени (например, на электроплите). Параллельно контролируется температура в режиме реального времени.

Каждый раз при повышении температуры бензина на 1°C на небольшой высоте над его поверхностью (так, чтобы открытое пламя не соприкасалось с бензином) проводят источником пламени.

В тот момент, когда появится огонь, и фиксируют температуру вспышки.

Проще говоря, температура вспышки отмечает тот порог, при котором концентрация в воздухе свободно испаряющегося бензина достигает величины, достаточной для воспламенения под воздействием открытого источника огня.

Температура горения бензина

Этот параметр определяет, какую максимальную температуру создаёт горящий бензин. И здесь также вы не найдёте однозначной информации, отвечающей на этот вопрос одной цифрой.

Как ни странно, но именно для температуры горения главную роль играют условия протекания процесса, а не состав топлива. Если посмотреть на теплотворную способность различных бензинов, то разницы межу АИ-92 и АИ-100 вы не увидите.

На самом деле октановое число определяет исключительно стойкость топлива к появлению детонационных процессов. И на качество самого топлива, а уж тем более на температуру его горения, не влияет никак.

Кстати, зачастую простые бензины, такие как вышедшие из оборота АИ-76 и АИ-80, более чистые и безопасные для человека, чем тот же AИ-98, модифицированный внушительным пакетом присадок.

В двигателе температура горения бензина находится в пределах от 900 до 1100°C. Это в среднем, при пропорции воздуха и топлива, близкой к стехиометрическому соотношению. Реальная температура горения может как опускаться ниже (например, активация клапана ЕГР несколько снижает тепловую нагрузку на цилиндры), так и повышаться при определённых условиях.

На температуру горения в значительной мере влияет и степень сжатия. Чем она выше, тем горячее в цилиндрах.

Открытым пламенем бензин горит при более низких температурах. Приблизительно, около 800-900 °C.

Источник: https://avtozhidkost.ru/temperatura-kipeniya-goreniya-vspyshki-benzina-ai-95-ai-92/

Температура вспышки и горения солярки

Каждый автомобилист стремится узнать максимум о своем транспорте, потому что это позволяет снизить вложения в него денег и времени, а также добиться максимальной производительности.

Одними из важнейших данных по праву можно признать температуры вспышки и горения солярки, а вместе с этим и время прогорания.

Эти сведения формируют цетановое число, а также помогают узнать качество топлива и соответствие его действующим ГОСТам.

Цетановое число (ЦЧ) – это показатель эффективности сгорания топлива. Для любых автомобилей оптимальными показателями считаются пределы в 40-55, причем наилучший вариант для каждого отдельного случая подбирается опытным путем.

Температура горения солярки

Стандартная температура горения солярки составляет целых 1100С, что очень много по сравнению с большинством аналогов. Производители ДВС на основе этих данных в каждом отдельном случае рассчитывают оптимальное соотношение с воздухом, которое позволяет достигать максимальной эффективности от работы с минимальными затратами топлива.

В процессе сгорания 1 кг горючего выделяется в среднем 42,7 МДж энергии, что в разы выше бензина. Подобный подход гарантирует повышение эффективности работы двигателя и снижает необходимый для движения расход.

Температура вспышки солярки

Согласно действующим ГОСТам температура вспышки солярки составляет всего 40С, тогда как на практике все производители придерживаются показателя в 45С, что исключает казусы и позволяет оптимизировать рабочие показатели.

Данный показатель рассматривается крайне редко, потому что поджиг в ДВС осуществляется совершенно иным образом.

При иных равных условиях лучше отдать предпочтение более высоким температурам, гарантирующим исключительную безопасность эксплуатации даже в условиях с экстремальными температурами.

Температура воспламенения солярки

Когда рассматривается температура воспламенения солярки, то преимущественно указывается самовоспламенение. Для летнего горючего она равна 310С, тогда как для зимнего 240С.

Причина у данной разницы заключается в условиях эксплуатации и хранения.

К тому же данные показатели сильно зависят от давления, потому что процесс возгорания ДТ в двигателе происходит именно при давлении, но без дополнительного источника искры (в бензиновых аналогах задействуются свечи).

Одним из важных нюансов стоит учитывать задержку воспламенения, т.к. именно она оказывает решающее влияние на ЦЧ. К тому же минимальная задержка позволяет существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Температура кипения солярки

Температура кипения солярки, как и во всех указанных выше факторах, зависит от климатических особенностей горючего. Она может варьироваться от 180 до 370 С, причем данный показатель критически важен для любых расчетов.

Кипение на практике – это процесс перехода из жидкого состояния в газообразное, в котором момент вспышки значительно изменяется. Соблюдение данного параметра производителями гарантирует, что сгорание топлива будет полным с максимальным выделением энергии, а выбросы в окружающую среду окажутся минимальными.

Источник: https://BetoDisel.ru/temperatura-vspyshki-i-goreniya-solyarki

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

  • Cтраница 1
  • Температура конца кипения бензина РїРѕ ГОСТ составляет 185 РЎ, Р° фактическая — 180 РЎ.  [1]
  • Температура конца кипения бензина — это температура, РїСЂРё которой стандартная ( 100 РјР») порция испытуемого бензина полностью перегоняется ( выкипает) РёР· стеклянной колбы, РІ которой РѕРЅР° находилась, РІ приемник-холодильник.  [2]
  • Если температура конца кипения бензина высока, то содержащиеся РІ нем тяжелые фракции РјРѕРіСѓС‚ РЅРµ испариться, Р°, следовательно, Рё РЅРµ сгореть РІ двигателе, что приведет Рє повышенному расходу топлива.  [3]

Понижение температуры конца кипения бензинов РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки ведет Рє повышению РёС… детонационной стойкости. РЎ низкооктановых бензинов РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки имеют октановые числа соответственно 75 Рё 68 Рё применяются РІ качестве компонентов автомобильных бензинов.  [4]

Понижение температуры конца кипения бензинов РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки ведет Рє повышению РёС… детонационной стойкости. Фракции РЅ.Рє. — 62 РЎ Рё РЅ.Рє.

— 85 РЎ низкооктановых бензинов РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки имеют октановые числа соответственно 75 Рё 68 Рё применяются РІ качестве компонентов автомобильных бензинов.  [5]

Понижение температуры конца кипения бензинов РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки ведет Рє повышению РёС… детонационной стойкости.  [7]

РџСЂРё понижении температуры конца кипения бензинов каталитического риформинга, особенно жесткого режима, РёС… детонационная стойкость понижается. РџРѕ сравнению СЃ бензинами каталитического крекинга бензины каталитического риформинга обладают несколько большей приемистостью Рє РўР­РЎ.  [8]

РџСЂРё понижении температуры конца кипения бензинов каталитического риформинга, РІ особенности жесткого режима, РёС… детонационная стойкость понижается.  [10]

Зависимость между температурой конца кипения применяемого бензина и общими износами двигателя показана на рис. 4.20.

Обращает РЅР° себя внимание весьма резкое увеличение РёР·РЅРѕСЃРѕРІ РїСЂРё повышении температуры конца кипения автомобильных бензинов.  [12]

Большое эксплуатационное значение имеет температура конца кипения бензина или содержание в топливе наиболее тяжелых трудноиспаряющихся фракций.

Эти фракции конденсируются в цилиндре, оседают на стенках и по стенкам стекают в масляный поддон картера, смывают масляную пленку, защищают стенки цилиндра от износа и коррозии.

Это вызывает увеличение износа цилиндров и поршневых колец, а также повышенный расход бензина.

Особенно резко отрицательное действие утяжеленного фракционного состава бензина проявляется РїСЂРё РЅРёР·РєРёС… температурах РІРѕР·РґСѓС…Р°.  [13]

Таким образом, снижение температуры конца кипения бензина Рё соответственно температуры перегонки 90 % бензина улучшает целый СЂСЏРґ эксплуатационных свойств, РЅРѕ РїСЂРё этом значительно сокращаются ресурсы автомобильных бензинов. Р’ нашей стране систематически улучшается качество товарных автомобильных бензинов Р·Р° счет снижения РёС… конца кипения.  [14]

Воспроизводимость опытов РїРѕ измерению температур конца кипения бензина Рё вспышки дизельного топлива установлена РІ 3 РЎ.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id503682p1.html

Ссылка на основную публикацию