ТОПЛИВО ДЛЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

В поршневых двигателях с искровым зажиганием распыленное жид­кое топливо юмешивают в карбюраторе с воздухом, сжимают топлив/но — воздушную смесь и воспламеняют ее от искры.

Поршневые двигатели с искровым зажиганием являются основным; типом автомобильных двигателей и широко применяются в авиации. Бензин, используемый в качестве топлива в двигателях этого типа, должен начинать испаряться при низкой температуре порядка 40 °С и полностью выкипать при температуре, не превышающей 200—205°С. Экономичность работы поршневых двигателей с искровым зажиганием в большой степени зависит от допускаемой степени сжатия топливно — воздушной смеси, лимитируемой возможностью самовоспламенения сжатой смеси и возникновения детонационного горения. Поэтому бен­зин, применяемый для автомобильных и в особенности для авиацион­ных двигателей, должен обладать сравнительно высокой температурой самовоспламенения и антидетонационной стойкостью.

Антидетонационная стойкость бензина в большой степени зависит от его компонентного состава. Температура самовоспламенения и антиде­тонационная стойкость углеводородов снижаются с увеличением длины» цепочки углеводородных атомов, состоящей из групп СНг, и возрастают с увеличением числа групп СНз, а также при циклическом строении углеводородов и в особенности при наличии в них бензольных ядер. Так, температура самовоспламенения метана в воздухе при атмосфер­ном давлении превышает 650 °С, температура воспламенения октана со­ставляет около 270 °С. Весьма высокой температурой воспламенения (выше 700 °С) обладает бензол. В соответствии с этим минимальной антидетонационной стойкостью в условиях использования в карбюра­торных двигателях обладают парафиновые углеводороды нормального строения с числом атомов углерода в молекуле более шести. Значитель­но большей антидетонационной стойкостью характеризуются парафино­вые углеводороды разветвленного строения с повышенным числом групп СНз и ароматические углеводороды. Нафтеновые углеводороды — (цикланы) занимают промежуточное положение. Их антидетонационная стойкость выше, чем алканов нормального строения с равным числом атомов углерода в молекуле, но ниже, чем изопарафиновых и аромати­ческих. Для сопоставления и оценки антидетонационной стойкости раз­личных углеводородов и моторного топлива введена характеристика «октановое число». При введении этой характеристики за нуль принята антидетонационная стойкость нормального гептана (С7Ніб) с пятью группами СНг в молекуле:

СН8-СН2-СН2-СН2—СН2—СН2 —СН3,

А за сто — изооктана (С8Ні8) следующего строения: СНо СНо

І і СН3-С—СН2-СН-СН3

Если октановое число углеводорода или моторного топлива равно, например, 70, то это означает, что его антидетонационная стойкость соответствует смеси, состоящей из 70% изооктана и 30% нормального гептана. В табл. 100 приведены октановые числа углеводородов раз­личных гомологических рядов [139].

Таблица 100

Октановые числа некоторых углеводородов

Формула

Число

Окта­

Формула

Число

Окта­

Углеводород

Углеводо­рода

Групп

Сн2

Новое число

Углеводород

Углеводо­рода

Групп

Сна

Новое число

Алканы нормального строения

Алкены нормального строения

Метан

СН4

0

107

Этилен (этен)

Сан4

0

100

Этан

С2н„

0

107

Пропилен (пропен)

СзНв

0

100

Пропан

С3н8

1

105

Бутилен (бутен)

С4н8

1

97

Бутан

С4н10

2

94

Пентен

С5н10

2

91

Пентан

С5Н12

3

62

Нафтеновые углеводороды (цикланы)

Гексан

С„н14

4

25

Циклопентан

CSHjq

5

92

Октан

С8н18

6

НижеО

Циклогексан

С, Н12

6

83

Изоалканы

Метилциклогексан

С, н14

7

75

Изобутан пропан)

Изогексан

(метил-

С4н1в

0

101

Этнлцнклогексан

С8н1в

8

47

(диме-

CgHl4

0

101

Ароматические углеводороды

113

Тилбутан)

Бензол

CgHg

0

Изооктан

(трн-ме-

CjH18

1

100

Толуол

С, н8

0

НО

Тилпентан)

Ксилол

С8Н10

1

105

Компонентный состав бензина в большой степени зависит от метода его производства.

Авиационные бензины с высоким содержанием изопарафиновых и ароматических углеводородов и малым содержанием недостаточно стойких непредельных углеводородов получают на базе бензинов пря­мой гонки, очищенных бензинов каталитического крекинга и риформин­га с добавлением высокооктановых продуктов алкилирования. Окта­новое число авиационных бензинов достигает 100.

Автомобильные бензины с октановым числом порядка 70—80 полу­чают в основном на базе продуктов термического и каталитического

217

Таблица 101′

Состав и теплотехнические характеристики продуктов полного сгорания бензина

Содержание, %

А

А

Содержание, %

А

А

СОа

Ог

N2

СОа

О2

N2

14,8

0,0

85,2

1,00

1,00

8,8

8,5

82,7

1,69

1,64

14,6

0,3

85,1

1,01

1,01

8,6

8,8

82,6

1,73

1,68

14,4

0,6

85,0

1,02

1,02

8,4

9,1

82,5

1,76

1,71

14,2

0,9

84,9

1,04

1,04

8,2

9,4

82,4

1,80

1,75-

14,0

1,1

84,9

1,05

1,05

8,0

9,7

82,3

1,85

1,79-

13,8

1.4

84,8

1,07

1,07

7,8

9,9

82,3

1,90

1,84

13,6

1,7

84,7

1,08

1,08

7,6

10,2

82,2

1,95

1,89-

13,4

2,0

84,6

1,10

1,09

7,4

10,5

82,1

2,00

1,93-

13,2

2,3

84,5

1,12

1,11

7,2

10,8

82,0

2,05

1,9&

13,0

2,6

84,4

1,14

1,13

7,0

П,1

81,9

2,П

2,03-

12,8

2,8

84,4

1,15

1,14

6,8

11,3

81,9

2,18

2,10

12,6

3,1

84,3

1,17

1,16

6,6

11,6

81,8

2,24

2,15

12,4

3,4

84,2

1,19

1,18

6,4

11,9

81,7

2,31

2,22

12,2

3,7

84,1

1,21

1,19

6,2

12,2

81,6

2,39

2,29

12,0

4,0

84,0

1,23

1,21

6,0

12,5

81,5

2,46

2,36

11,8

4,3

83,9

1,25

1,23

5,8

12,8

81,4

2,55

2,44

11,6

4,5

83,9

1,27

1,25

5,6

13,0

81,4

2,64

2,52

11,4

4,8

83,8

1,30

1,28

5,4

13,3

81,3

2,74

2,62

11,2

5,1

83,7

1,32

1,30

5,2

13,6

81,2

2,84

2,71

11,0

5,4

83,6

1,34

1,32

5,0

13,9

81,1

2,95

2,81

10,8

5,7

83,5

1,37

1,35

4,8

14,2

81,0

3,08

2,94

10,6

6,0

83,4

1,40

1,37

4,6

14,5

80,9

3,21

3,06-

10,4

6,3

83,3

1,42

1,39

4,4

14,8

80,8

3,35

3,18

10,2

6,5

83,3

1,45

1,42

4,2

15,0

80,8

3,52

3,34

10,0

6,8

83,2

1,48

1,45

4,0

15,3

80,7

3,70

3,50)

9,8

7,1

83,1

1,51

1,48

3,8

15,6

80,6

3,90

3,70

9,6

7,4

83,0

1,54

1,50

3,6

15,9

80,5

4,10

3,90

9,4

7,7

82,9

1,57

1,53

3,4

16,2

80,4

4,35

4,12

9,2

8,0

82,8

1,61

1,57

3,2

16,5

80,3

4,60

4,35

9,0

8,2

82,8

1,65

1,60

3,0

16,8

80,2

4,93

4,65

Крекинга и риформинга. При этом в автомобильных бензинах содержит­ся 20—30% непредельных углеводородов [135].

Октановое число бензина можно повысить введением антидетонаци­онных присадок, содержащих тетраэтилсвинец [РЦСгНб)^ (этилиро­ванный бензин).

Однако при сгорании этилированного бензина образуются крайне вредные для здоровья окислы свинца. Поэтому повышение октанового числа бензина присадкой тетраэтилсвинца крайне нежелательно, а дл» бензина, применяемого в городах, недопустимо. Для защиты воздуш­ного бассейна крупных городов большое значение имеет применение в автомобильных двигателях сжиженных газов — углеводородного топ­лива с октановым числом около 100, сгорающего с образованием менее токсичных выхлопных газов.

Во избежание коррозии двигателей в бензине должно содержаться минимальное количество серы (в авиационном бензине до 0,05%, в ■автомобильном до 0,15%).

Средний элементарный состав бензина: 85,0% С; 14,9% Н, 0,05% S; 0,05 (0+N). Низшая теплота сгорания бензина около 10 450 ккал/кг, жаропроизводительность *тах=2080°С; СОгтах бензина около 14,8%. В табл. 101 приведены соотношения СОг и 02 в продуктах полного сго­рания бензина, а также значения коэффициентов избытка воздуха а я коэффициента разбавления сухих продуктов сгорания h для различ­ных составов продуктов полного сгорания [37].

Потери тепла с уходящими газами q2 при сжигании бензина можно подсчитать по формуле

#2=0,01 (tyT—t)Z. (XX. l)

‘Значения величины Z для бензина приведены в табл. 102. Потери тепла вследствие неполного сгорания бензина можно подсчитать по формуле i^l

_ 45СО + 40Нг+130СН4 0/ ,уу —

—соа + со + сн4— /о-

Комментирование на данный момент запрещено, но Вы можете оставить ссылку на Ваш сайт.

Комментарии закрыты.


gazogenerator.com