при каком давлении воспламеняется бензин

Воспламенение топлива от сжатия

Разговор об автомобиле почти никогда не обходится без упоминания о бензине. Мы говорим: бензиновый автомобиль, бензиновый двигатель, бензобак, бензозаправочная станция. Понятия «бензин» и «автомобиль» тесно связаны друг с другом в нашем сознании. Причина такой связи ясна: большинство современных автомобилей работает на бензине.

Но бензин — топливо сравнительно дорогое. Его получают в основном из нефти, где его не очень много. После удаления бензина из нефти остается менее ценная, но зато более значительная часть. Это так называемые тяжелые виды жидкого топлива — керосин, мазут и т. д. Тяжелое топливо воспламеняется не так легко, как бензин, и поэтому применение его в двигателе внутреннего сгорания сопряжено с некоторыми трудностями.

Но мысль превратить сравнительно дешевое тяжелое топливо в горючее для транспортных двигателей заманчива, и конструкторы издавна работают над решением этой задачи. Серьезные успехи впервые были достигнуты русскими конструкторами. Еще в начале XX века они приспособили двигатель внутреннего сгорания, созданный Р. Дизелем и работающий на тяжелом топливе, для транспортных целей. Первые теплоходы, подводные лодки с дизелями, тепловозы были построены в нашей стране.

В Советском Союзе дизели используются на тяжелых грузовиках и автобусах. Их нетрудно узнать по характерному постукиванию. Над радиаторами ярославских грузовиков красуется фигура медведя — старинный герб города Ярославля; на машинах минского завода — могучая фигура беловежского зубра.

Предпринимаются попытки установить дизели и на легковые машины. Некоторые западногерманские, итальянские, английские фирмы снабжают до половины выпускаемых ими автомобилей дизелями. Несмотря па большой вес дизеля, шумиость работы и повышенную его стоимость, дизельные автомобили оказываются выгодными: расходы по их эксплуатации вдвое меньше, чем по эксплуатации автомобиля с карбюраторным двигателем.

Работа большинства дизелей на первый взгляд мало отли- г чается от работы четырехтактного бензинового двигателя — те же такты впуска, сжатия, воспламенения (рабочий ход) и выпуска отработавших газов сменяют друг друга. При впуске так же открывается впускной клапан, а при выпуске — выпускной. Но при тех же четырех тактах работа дизеля существенно отличается от работы бензинового двигателя.

Во время первого такта в цилиндр дизеля входит не горючая смесь, а воздух. Во время второго такта поршень сжимает воздух. Давление его доходит до 30 атмосфер, при этом температура повышается до 500 градусов. В момент наибольшего сжатия и нагрева насос впрыскивает в цилиндр порцию нефтяного топлива. Высокая температура в цилиндре заставляет топливо взорваться. В этом существенное отличие дизеля от бензинового двигателя. Дизель не имеет электрического зажигания, которое доставляло, да и по сей день доставляет автомобилистам много хлопот при регулировке и уходе.

Третий такт дизеля — рабочий ход. Газы, образовавшиеся при взрыве смеси, давят на поршень и заставляют его при помощи шатуна вращать коленчатый вал двигателя. Во время четвертого такта поршень выталкивает из цилиндра через открывшийся в этот момент выпускной клапан отработавшие газы.

Из рассказа о процессе работы дизеля отчетливо видны его достоинства. Прежде всего он не нуждается в карбюраторе — I приборе для распыливания топлива и смешивания его с воздухом. Без такого прибора не обходится двигатель легкого топлива, в цилиндры которого поступает сразу горючая смесь. Далее, дизель избавлен от капризной системы электрического зажигания. Наконец в карбюраторном двигателе топливо, входящее в состав горючей смеси, как бы вдыхается двигателем, а потому должно быть легким, хорошо испаряющимся. Дизельное топливо подается в цилиндр под давлением, а его испарению способствует высокая температура воздуха в цилиндре, поэтому оно может быть более тяжелым.

Дешевизна потребляемого топлива — дизельное топливо примерно вдвое дешевле бензина — не единственное достоинство дизеля. Практика показала, что для выполнения одной и той же работы дизель расходует раза в полтора меньше дешевого топлива, чем карбюраторный двигатель — бензина.

За счет чего достигается эта экономия? Прежде всего за счет высокой степени сжатия. В карбюраторном двигателе рабочая смесь сжимается в семь-девять раз. В цилиндре дизеля воздух сжимается в четырнадцать-шестнадцать раз. Большая степень сжатия в бензиновом двигателе трудно достижима из-за явления детонации, то есть преждевременных взрывов смеси. Помогает экономии и езда накатом, когда дизель отсоединен от силовой передачи (например, при движении автомобиля под уклон дизель вовсе не расходует топлива). Наконец при хранении и заправке дизельное топливо испаряется в атмосферу гораздо меньше, чем бензин.

Не следует, однако, думать, что дизель вовсе лишен недостатков. Прежде всего от карбюратора и электрического зажига ния он избавился ценой использования требующих очень точного изготовления и дорогих топливного насоса и форсунок для впрыска топлива.

Высокие давления, возникающие в цилиндрах дизеля, требуют прочной, а следовательно, и тяжелой конструкции. Тяжелые детали и механизмы системы впрыска топлива ограничивают число оборотов двигателя, поэтому дизель не так быстроходен, как бензиновый двигатель.

Запуск дизелей в холодную погоду, когда температура засасываемого в цилиндры воздуха низка, затруднен. Да и вообще для запуска требуется очень мощный и тяжелый электрический стартер. Вручную или с помощью легкого стартера не преодолеть высокой степени сжатия. Для питания стартера необходим мощный и тоже тяжелый аккумулятор.

Наконец дизели более шумны и дымны, чем карбюраторные двигатели.

Все это задерживает их распространение; в частности, эти причины затрудняют применение дизелей на легковых автомобилях.

Конструкторы ряда американских и советских автомобильных дизелей применили иной принцип работы, чем тот, который только что описан. Эти дизели не четырехтактные, а двухтактные. Весь процесс всасывания, сжатия, воспламенения горючей смеси, расширения образовавшихся газов и выпуска в атмосферу происходит в течение двух ходов поршня, а не четырех. За счет сокращения числа тактов коленчатый вал получает более частые толчки, и число цилиндров может быть уменьшено, что упрощает и облегчает двигатель. При том же объеме цилиндров, что и у четырехтактного, двухтактный дизель более мощный. Каждый цилиндр обладает самостоятельным насосом-форсункой. Благодаря отсутствию общего для всех цилиндров насоса каждый цилиндр как бы превращается в маленький двигатель, и выход из строя одного насоса не приводит к остановке всего двигателя.

Двухтактный двигатель работает следующим образом. Поршень подходит к верхней мертвой точке и сжимает находящийся в цилиндре воздух, насос-форсунка, управляемый от коленчатого вала двигателя, впрыскивает порцию топлива. Начинается рабочий ход. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, он открывает отверстия в боковых стенках цилиндра. В эти отверстия под давлением, создаваемым нагнетателем, врывается чистый воздух, который выталкивает отработавшие газы в открывшиеся в этот момент клапаны и заполняет объем цилиндра. Поршень идет снова вверх, закрывая отверстия своим телом и снова сжимая воздух.

Применение в дизеле отдельных насосов для каждого цилиндра позволило создать семейство двигателей различных размеров и мощности из одинаковых, взаимозаменяемых частей. Поршни, вставные гильзы цилиндров, шатуны, насосы всех двигателей одинаковые.

Самые маленькие члены семейства — одноцилиндровый и двухцилиндровый двигатели для сельских электростанций, для садовых тракторов и других, главным образом сельскохозяйственных, нужд.

Трехцилиндровый дизель по своему весу и мощности удобен для 4-тонных грузовых автомобилей, подобных тем, которые выпускает московский автозавод имени Лихачева. Опытная установка этого дизеля на такой грузовик, проведенная в Научном автомоторном институте (НАМИ), показала его высокие ходовые качества.

«Родство» всех двигателей — от 25-сильного до 165-сильного — между собой имеет огромное значение для народного хозяйства. Оно позволяет упростить производство сложной дизельной аппаратуры, удешевить за счет массовости выпуска изготовление взаимозаменяемых деталей, облегчить ремонт и обслуживание однотипных двигателей, в каком бы далеком уголке нашей страны они ни оказались.

На 25- и 40-тонных самосвалах Минского завода устанавливаются двухрядные V-образные четырехтактные дизели.

Перевозка одной тонны груза на дизельном грузовике обходится примерно вдвое дешевле, чем на грузовике с бензиновым двигателем.

Все это открывает перед советскими дизелями — экономичными и падежными в работе — самые широкие области применения.

Источник

Про бензин : отвечает эксперт

Автор поста Xtrime предлагает вашему вниманию аналитический материал по бензину:

Раздел 1. Что такое октановое число и зачем нужен 98 бензин?

«Октановое число – это характеристика бензинов, характеризующая их детонационную стойкость, то есть способность противостоять самовоспламенению под действием волны давления, образующейся в камере сгорания при горении топлива.

Его определяют, сопоставляя интенсивность детонации исследуемого топлива с эталонным, имеющим фиксированное октановое число.

Для этого используют специальную одноцилиндровую установку с переменной степенью сжатия (УИТ-65 или УИТ-85).» [Источник: http://www.zr.ru/content/articles/406494-kakoj_benzin_zaliva. ]

Зависимость фактического октанового числа от оборотов двигателя

Замеры обоих ОЧ производятся на одной и той же одноцилидровой установке. Только для определения ОЧИ обороты коленчатого вала – 600 об/мин, для ОЧМ – 900 об/мин. Кроме того, при определении ОЧМ используется подогрев смеси перед двигателем.

Условно считают, что ОЧИ характеризует свойства топлива при городском цикле эксплуатации автомобиля, а ОЧМ – при шоссейном цикле.

Т.е. фактическое октановое число падает с ростом оборотов. На холостых оборотах, при полной нагрузке число равно измеренному по исследовательскому методу.

С ростом оборотов фактическое октановое число снижается до значения измеренного по моторному методу, т.е. на 5-10 пунктов.

Так почему же нельзя заправить высокофорсированный двигатель, рассчитанный на 98-й бензин 92-м?

Последствия детонации.

При нормальной работе двигателя рабочая смесь поступает в цилиндр, поджигается искрой и фронт пламени распространяется со скоростью 10—20 м/сек. При начале рабочего такта температура и давление, за счет воспламенения части топлива, начинают возрастать, если топливо обладает низкой антидетонационной стойкостью (низким октановым числом), то остальная смесь начинает гореть взрывообразно — со скоростью 1500—2500 м/сек. (в 100 раз больше чем при нормальном горении)

Детонация проявляется в металлических «стуках», дымном выхлопе, вибрации и перегреве двигателя и ведёт к пригоранию колец, прогоранию поршней и клапанов, разрушению подшипников, потере мощности двигателя. [Источник: http://dic.academic.ru/] Чаще всего страдают цилиндры расположенные в глубине моторного отсека (4, 3 и 6, 4 и 8 и тд.), так как в них температура выше, чем в передних.

В обычном случае, бензин будет догорать уже в выпускном коллекторе, даже в катализаторе (а он за это спасибо не скажет, не сомневайтесь). Если же детонация все равно происходит, то может включиться и аварийная программа управления двигателем с ограничением оборотов и динамики топливоподачи.

Двигатель никуда «не подстраивается», он теряет в мощности и экономичности, или же ограничивает допустимую мощность, снижает чувствительность нажатия на педаль газа. [Источник: http://bmwservice.livejournal.com/5962.html]

При прочих равных, чем выше стойкость к детонации, тем, как правило, медленнее скорость горения и выше КПД этого процесса, теоретически, лучше эффективность. Так же антидетонационный присадки сокращают скорость горения и энергию от сгорания.

Про скорость горения высокооктановых бензинов.

Скорость горения моторного топлива в первую очередь зависит от коэффициента избытка воздуха (степень обогащения смеси). Богатая смесь имеющая большое количество топливных паров имеет скорость горения выше в несколько раз больше вплоть до 10 раз!). При этом скорость горения одинаковой по составу смеси различных марок бензина различается не так сильно.

Что это означает на практике? Если взять обычный мотор, то длительность временного промежутка от зажигания и ВМТ (верхней мертвой точки) до НМТ (нижней мертвой точки) и открытия выпускных клапанов при холостых оборотах (500-1000 об/мин) и максимальных оборотах (5000-9000 об/мин.) отличается на порядок (в 10 раз). При этом топливо должно успевает сгорать, как на холостых оборотах, так и в «красной зоне». А если взять мотоциклетные моторы, то там обороты доходят до 15 000 об/мин. и времени для сгорания топлива еще меньше, при этом используется все тот же бензин из обычной колонки. Длительность горения характеризуется именно степенью обогащения смеси. Чем выше обороты, тем выше степень обогащения и тем выше скорость горения смеси. Если залить в старый мотор 98-й бензин, то в большинстве случаев он прекрасно сгорит до открытия клапанов и не причинит вреда выпускной системе.

Но на гражданских автомобилях постоянная неправильная экплуатация действительно может повредить выпускную систему, клапана, турбины, каталитические нейтрализаторы даже на топливе с «рекомендованным» ОЧ.

Но это всего лишь рассуждения, обратимся к главной настольной книге любого автолюбителя. Да, я про инструкцию по эксплуатации автомобиля. Там всегда указано только минимальное допустимое ОЧ (АИ 92-95). Никаких предостережений против АИ 116 с огромным содержанием оксигинаторов, эфиров и прочей таблицы Менделеева в ней нет.

Кстати АИ 116 можно свободно купить в Москве на обычной АЗС по цене «всего» 150 рублей за литр. И владельцы дорогих и мощных моторов не жалуются, что это топливо убивает их моторы 🙂 [ http://www.delfinmotorsport.ru/ ].

Чем же отличаются марки бензина и почему 98-й бензин подходит для всех двигателей?

Раздел 2. Чем отличаются разные марки бензина с точки зрения состава?

Теплота сгорания автомобильных бензинов различных марок, вырабатываемых из нефти, практически одинаковая, и состав­ляет 43,5. 44,5 МДж/кг. [Источник: http://www.ecolog-alfa-nafta.angr.ru/page30.html ]

Однако, топливо подается в цилиндры исходя из объема, а не из массы. Расчитаем теплоту сгорания исходя из объема.

При равном объеме подаваемого в цилиндры топлива энергия от сгорания, в случае с чистым АИ 98 без присадок, будет выше на 5%.

Однако себестоимость получения чистого высоктанового топлива остается очень высокой, поэтому бензины АИ95 и АИ98, как правило, содержат различные присадки для достижения необходимого октанового числа.

Смесь тетраэтилсвинца с бромистыми и хлористыми соединениями. Этилированный бензин.

Последствия использования: вред для экологии, сниженный интервал замены свечей.

Ферроцен.

Свечи после использования бензина с ферроценом

Дициклопентадиенил железа (ферроцен) применение его и его производных приводит к появлению на свечах токопроводящего нагара. Что ведет лишь к их частой замене. Кроме этого, наличие в топливе железа повышает его коррозионную активность. Введение в бензин ферроцена возможно только посредством промежуточного растворителя и только в смеси с антиоксидантом. Топливо с железосодержащими присадками не способно обеспечить соблюдение нормы «Евро-3».

Раньше на форумах можно было часто встретить гневные посты о паршивом бензине с ферроценом из-за которого краснеют свечи и двигатель работает с перебоями. Если длительное время заправляться на заправке, которая мешает бензин с ферроценом без антиоксиданта, то можно будет заметить признаки коррозии в двигателе, но заниматься этим нужно очень упорно, и перебои не появяться сразу после заправки. Следовательно, отказ от ферроцена, как и от этилированного бензина произошел из-за ужесточения экологических норм, а не из-за технического несовершенства присадки.

Последствия использования: вред для экологии, сниженный интервал замены свечей.

Марганцевые присадки.

Бензин с марганцевыми присадками (циклопентадиенилтрикарбонил марганца и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца) крайне нестабилен при хранении и требует введения в состав присадки стабилизаторов, удорожающих производство. Кроме того, с такими присадками сильно возрастает интенсивность нагарообразования на свечах, которую не ослабляет даже применение сложной смеси специальных добавок для очистки электродов свечей. Негативно сказываются марганецсодержащие присадки и на работе катализаторов.

Последствия использования: сниженный интервал замены свечей, износ катализаторов, вероятность снижения октанового числа в процессе хранения.

Нафталин.

Это средство от моли повышает октановое число на 5—6 единиц. Образует значительное количество нагара в топливной системе и кристаллизуется, забивая шланги, бензонасос и форсунки инжектора. Интересная результаты из статьи «Экономия пахнет нафталином» в Зарулем:

Источник: http://www.zr.ru/content/articles/17014-ekonomija_pahnet_naf.

Последствия использования: риск необходимости очистки топливной системы.

Соединения бензола.

Последствия использования: ускоренный износ пластиковых и резиновых деталей мотора (прокладки, уплотнители, сальники).

Ацетон.

Совсем нехитрый способ поднять октановое число до требуемого стандартом уровня. Смесь ацетона с бензином вызывает коррозию металла, разъедает сальники и прокладки.

Последствия использования: ускоренный износ мотора (прокладки, уплотнители, сальники, металические части).

Производные щелочных металлов (литий, калий и натрий).

Последствия использования: при больших концентрациях ускоренный износ элементов системы выпуска и турбонаддува.

Оксигенаторы.

Последствия использования: вред для экологии и высокая цена, возможно падение мощности из-за низкой калорийности при содержании выше 5%.

Спирты.

Последствия использования: без перенастройки увеличивается расход и снижается мощность из-за меньшей калорийности спирта.

«ЭКТО», «Пульсар», «G-drive» и т.д. Моющие присадки.

По заявлениям многих специалистов (включая журнал Зарулем), все необходимые моющие присадки уже содержатся в бензинах марок Евро-4 и Евро-5. Без моющих присадок сейчас бензин купить практически невозможно. Бензины с обозначениями «Экто», «Пульсар» «Супер-Спорт-Стрит-Стракер» и тд. не увеличивают мощность, так как отличаются от обычных бензинов не повышенным октановым числом или плотностью, а повышенным содержанием моющих присадок. Заявления об увеличении мощности приводятся при сравнении бензинов с АИ-92 с АИ-98, о чем всегда написано очень мелким шрифтом.

Оказалось, что не все так однозначно с «улучшенными бензинами». Что бы лучше разобраться, подготовлена отдельная статья про бензины с моющими (и не только) присадками.

Присадки могут вызвать неисправность, только если добавлены в топливо с грубым нарушением технологии, и заправка таким топливом происходит в течении длительного времени.

Присадки, сами по себе, не могут увеличить мощность, они уменьшают вероятность детонации и поломок, а, с другой стороны, сокращают удельную теплоту сгорания топлива. В двигателях, рассчитанных на низкооктановый бензин, использование бензинов с присадками (даже высооктановых) снизит мощность за счет уменьшенной калорийности топлива. В связи с этим, использование покупных присадок октан-корректоров не увеличит мощность, если не увеличивать степень сжатия/давление наддува/максимальные оборотов.

Раздел 3. Какой бензин лить?

Нужен ли 98-й бензин конкретно вашему мотору? Маленький тест:

— Степень сжатия мотора больше 10?
— Езда на повышенных оборотах или рваный темп езды (пробки чередующиеся с ускорениями со светофоров)?
— Есть турбина?
— Эксплуатация при температурах воздуха 30 градусов и выше?
Если вы ответили да хотя бы на один вопрос, то рекомендуется заливать 98-й. Если вы не уверены, то так же рекомендуется заливать 98-й бензин. 98-й бензин подходит в любые двигатели, на какое бы октановое число они не были расчитаны. А вот заливая 95 или 92 появляется риск детонации, которая со временем (в течении 1-2 лет если повезет) приведет к разрушению колец/поршней/клапанов.

Кроме того чем выше октановое число, тем меньше скорость горения, полнее сгорание и плавнее работает двигатель, а так же выше плотность бензина.

Увеличение мощности от перехода на 98-й бензин произойдет только в том случае, если бензин обладает минимальным количеством присадок (и следовательно будет иметь хорошую калорийность), либо если двигатель расчитан на 98-й бензин и обладает турбиной или высокой степенью сжатия. Навредить мотору 98-м (и даже 116-м) нельзя, но и увеличения мощности не следует ожидать.

Раздел 4. Про качество бензина.

«За Рулем» протестировало «плохой» российский бензин и он оказался хорошим. Бензин из 12 различных заправок в 12 регионах.
Источник: http://www.zr.ru/content/articles/459851-ekspertiza_benzina_.

На частной заправке №5 95-й бензин оказался с высоким содержанием присадок, его получили из 92-го. Отсюда и ухудшение мощности. ОЧИ у данного бензина составило 94,7, а ОЧМ 82,9 (у остальных 86-86,9) Теоритически, с таким бензином возможны детонации на высоких нагрузках.

В рамках одного региона бензин на заправки, вероятнее всего, поступает с одного и того же НПЗ. Так что под разными брендами может скрываться одно и тоже топливо.

Подробнее про «улучшенные» бензины, моющие присадки и обычное топливо на заправках ведущих брендов читайте завтра во второй (и надеюсь последней) части «про бензин».

БОНУС.

Мое мнение: Высокое содержание МТБЭ в обычном 95-м бензине само по себе не критично (см. результат заправки №5 в Разделе 4), но вызовет падение мощности (присадка горит хуже чистого бензина) и говорит о том, что бензин приготовлен из менее качественного путем добавления большого количества оксигинаторов. Для двигателя никакой опасности нет, но заправляться постоянно таким топливом нет смысла.

Если речь идет о спортивном топливе, то там содержание МТБЭ оправданная необходимость для достижения ОЧИ 110-120. Падения мощности естественно не будет, так как снижение калорийности топлива из-за присадок компенсируется перенастройкой двигателя (повышением давления наддува/степени сжатия) благодаря высокому ОЧ.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Воспламенение горючих газов. температура, пределы воспламенения

Химическая стабильность

Рассматривая химические качества бензина, нужно делать основной акцент на то, как долго состав углеводородов будет неизменным, так как при долгом складировании более легкие компоненты исчезают, и эксплуатационные качества сильно снижаются.

В частности, остро проблема стоит тогда, если из бензина с минимальным октановым числом получилось горючее более высокой марки (АИ 95) методом добавления в его состав пропан или метана. Их антидетонационные качества выше, чем у изооктана, но и рассеиваются они моментально.

По ГОСТу химический состав топлива любой марки должен быть неизменным в течение 5 лет при соблюдении правил складирования. Но на деле часто даже только что приобретенное топливо уже имеет октановое число ниже заданного.

Виноваты в этом недобросовестные продавцы, которые добавляют сжиженный газ в емкости с горючим, время хранения которого истекло, и содержание не отвечает требованиям ГОСТа. Обычно к одному и тому же топливу добавляют различное число газа для получения октанового числа, равного 92 или 95. Подтверждением таких хитростей является резкий запах газа на АЗС.

Точка кипения

Думаете, бензин закипает при заоблачных температурах? Ничего подобного — реальное кипения легких фракций можно наблюдать примерно с 33°С! Многие владельцы старых карбюраторных машин, квадроциклов и скутеров жалуются: техника глохнет в жаркую погоду и не заводится. А немного постоит — снова едет. Причина: вскипевший бензин и паровые пробки, которые в результате этого процесса образовались. И лить в этой ситуации вместо АИ-92 другой бензин бессмысленно: сегодня топливо с любым октановым числом закипает при одинаковой температуре.

Скорость — сгорание — топливо

Какова реальная себестоимость 1 литра бензина

Скорость сгорания топлива сильно возрастает, если горючая смесь находится в интенсивно вихревом ( турбулентном) движении. Соответственно интенсивность турбулентного теплообмена может быть значительно выше, чем при молекулярной диффузии.

Скорость сгорания топлива зависит от целого ряда причин, рассматриваемых ниже в данной главе и, в частности, — от качества перемешивания топлива с воздухом. Скорость сгорания топлива определяется количеством его, сжигаемым в единицу времени.

Скорость сгорания топлива и, следовательно, мощность тепловыделения определяются величиной поверхности горения. Угольная пыль с максимальным размером частиц 300 — 500 мкм имеет в десятки тысяч раз большую поверхность горения, чем крупное сортированное топливо цепных решеток.

Скорость сгорания топлива зависит от температуры и давления в камере сгорания, возрастая при их повышении. Поэтому после воспламенения скорость сгорания повышается и в конце камеры сгорания становится очень большой.

На скорость сгорания топлива влияет также число оборотов двигателя. С увеличением числа оборотов продолжительность фазы сокращается.

Турбулентность потока газов резко повышает скорость сгорания топлива вследствие увеличения площади поверхности горения и скорости распространения фронта пламени при повышении скорости переноса тепла.

При работе на обедненной смеси скорость сгорания топлива замедляется. Поэтому количество тепла, отдаваемое газами деталям, увеличивается, и двигатель перегревается. Признаками переобедненной смеси являются вспышки в карбюраторе и впускном трубопроводе.

Турбулентность потока газов резко повышает скорость сгорания топлива вследствие увеличения площади поверхности горения и скорости распространения фронта пламени за счет повышения скорости переноса тепла.

Максимальным цетановым числом, характеризующим скорость сгорания топлива в двигателе, обладают нормальные алканы.

Состав рабочей смеси сильно влияет на скорость сгорания топлива в двигателе. Эти условия имеют место при коэфф.

Влияние качества развития процесса сгорания определяется скоростью сгорания топлива в основной фазе. При сгорании большою количества топлива в этой фазе значения pz и Tz возрастают, уменьшается доля догорающего топлива в процессе расширения и пока-затель политропы nz становится больше. Такое развитие процесса является наиболее благоприятным, так как достигается наилучшее теплоиспользование.

В рабочем процессе двигателя очень важна величина скорости сгорания топлива. Под скоростью сгорания понимается количество ( масса) топлива, реагирующее ( сгорающее) в единицу времени.

Ряд общих явлений указывает на то, что скорость сгорания топлива в двигателях имеет вполне закономерный, а не случайный характер. На это указывает воспроизводимость в цилиндре двигателя более или менее однозначных циклов, чем, собственно, и обусловливается устойчивая работа двигателей. В этих же двигателях затяжной характер горения наблюдается всегда при бедных смесях. Жесткая работа двигателя, возникающая при большой скорости реакций сгорания, наблюдается, как правило, в бескомпрессорных дизелях, а мягкая работа — в двигателях с воспламенением от электрической искры. Это указывает на то, что принципиально отличные смесеобразование и воспламенение вызывают закономерное изменение скорости горения. С увеличением числа оборотов двигателя продолжительность горения во времени уменьшается, а по углу поворота коленчатого вала увеличивается. Кинетические кривые хода выгорания в двигателях сходны по своему характеру с кинетическими кривыми ряда химических реакций, не имеющих прямого отношения к двигателям и протекающих в иных условиях.

Опыты указывают на зависимость интенсивности лучистого теплообмена и от скорости сгорания топлива. При быстром сгорании в корне факела развиваются более высокие температуры и интенсифицируется теплоотдача. Неоднородность температурного поля, наряду с различными концентрациями излучающих частиц, приводит к неоднородности степени черноты пламени. Все отмеченное создает большие трудности для аналитического определения температуры излучателя и степени черноты топки.

При ламинарном пламени ( см. подробнее § 3) скорость сгорания топлива постоянна и Q 0; процесс сгорания бесшумен. Однако, если зона горения турбулентна, а именно этот случай и рассматривается, то если даже расход топлива в среднем постоянен, локальная скорость горения меняется во времени и для малого элемента объема Q.Q. Турбулентность непрерывно возмущает пламя; в каждый данный момент горение ограничено этим пламенем или серией пламен, занимающих случайное положение в зоне горения.

Кипение — бензин

Октановое числоСостав бензина

Кипение бензина начинается при сравнительно низкой температуре и протекает очень интенсивно.

Конец кипения бензина не указан.

Начало кипения бензина — ниже 40 С, конец — 180 С, температура начала кристаллизации не выше — 60 С. Кислотность бензина не превышает 1 мг / 100 мл.

Температура конца кипения бензина по ГОСТ составляет 185 С, а фактическая — 180 С.

Температура конца кипения бензина — это температура, при которой стандартная ( 100 мл) порция испытуемого бензина полностью перегоняется ( выкипает) из стеклянной колбы, в которой она находилась, в приемник-холодильник.

Конечная точка кипения бензина не должна превышать 200 — 225 С. Для авиационных бензинов конечная температура кипения лежит значительно ниже, доходя в некоторых случаях до 120 С.

МПа температура кипения бензина равна 338 К, его средняя молярная масса 120 кг / кмоль, а теплота парообразования г ь 252 кДж / кг.

Температура начала кипения бензина, например 40 для авиабензинов говорит о наличии легких, низкокипящих фракций, но не указывает их содержания. Температура выкипания первой 10 % — ной фракции, или пусковой, характеризует пусковые свойства бензина, его испаряемость, а также склонность к образованию газовых пробок в системе подачи бензина. Чем ниже температура выкипания 10 % — ной фракции, тем легче запустить двигатель, но и тем больше возможность образования газовых пробок, которые могут вызвать перебои в подаче топлива и даже остановку двигателя. Слишком высокая температура выкипания пусковой фракции затрудняет запуск двигателя при низких температурах окружающей среды, что приводит к потерям бензина.

Снижение конца кипения бензинов риформинга ведет к ухудшению их детонационной стойкости. Для решения этого вопроса необходимы исследовательские работы и экономические расчеты. Следует отметить, что в зарубежной практике целого ряда стран в настоящее время вырабатываются и применяются автомобильные бензины с температурой конца кипения 215 — 220 С.

Снижение конца кипения бензинов риформинга ведет к ухудшению их детонационной стойкости. Для решения этого вопроса необходимы исследовательские работы и экономические расчеты. Следует отметить, что в зарубежной практике целого ряда стран в настоящее время вырабатываются и применяются автомобильные бензины с температурой конца кипения 215 — 220 С.

Если температура конца кипения бензина высока, то содержащиеся в нем тяжелые фракции могут не испариться, а, следовательно, и не сгореть в двигателе, что приведет к повышенному расходу топлива.

Понижение температуры конца кипения бензинов прямой перегонки ведет к повышению их детонационной стойкости. С низкооктановых бензинов прямой перегонки имеют октановые числа соответственно 75 и 68 и применяются в качестве компонентов автомобильных бензинов.

Температура вспышки и воспламенения

Чтобы смесь воздуха и пара (топливного) загорелась в присутствии огня, в ней должна быть достаточная концентрация горючих молекул. Нефть состоит из множества различных фракций – более или менее летучих. Таким образом, состав нефтепродукта определяет, при какой температуре загорится его насыщенный пар. Это одна из основных характеристик топлива.

Минимальная температура, при которой пары над поверхностью горючей жидкости способны вспыхнуть от огня – это температура вспышки. Смесь сгорает быстро, новые молекулы не успевают вылететь, и пламя затухает. При дальнейшем нагреве можно достичь температуры воспламенения. Вместо вспышки на поверхности будет наблюдаться устойчивое горение. Наконец, есть температура самовоспламенения (она еще выше), при которой для возникновения пламени или взрыва не нужен источник огня.

Горение — бензин

Устройство и принцип действия система непосредственного впрыска бензина Bosch Motronic MED 7Система улавливания паров бензина активированным углем

Горение бензина, керосина и других жидких углеводородов происходит в газовой фазе. Горение может происходить только тогда, когда концентрация пара горючего в воздухе находится в известных пределах, индивидуальных для каждого вещества. Если пары горючего будут содержаться в воздухе IB малом количестве, то горение не возникнет, так же как и в том случае, когда паров горючего будет слишком много, а ислорода — недостаточно.

При горении бензина, как известно, образуется го-мотермический слой, толщина которого увеличивается со временем.

При горении бензина образуется вода и двуокись углерода. Может ли служить это достаточным подтверждением того, что бензин не является элементом.

При горении бензина, керосина и других жидкостей в резервуарах особенно хорошо видны дробление газового потока на отдельные объемы и сгорание каждого из них в отдельности.

При горении бензина и нефти в резервуарах большого диаметра характер прогрева существенно отличается от описанного выше. При их горении возникает прогретый слой, толщина которого закономерно растет с течением времени и температура одинакова с температурой на поверхности жидкости. Под ним температура жидкости быстро падает и становится почти одинаковой с начальной температурой. Характер кривых показывает, что бензин при горении разбивается как бы на два слоя — на верхний и нижний.

Например, горение бензина на воздухе называют химическим процессом. В этом случае выделяется энергия, равная приблизительно 1300 ккал на 1 моль бензина.

Анализ продуктов горения бензинов и масел приобретает чрезвычайно важное значение, так как знание индивидуального состава таких продуктов необходимо для исследования процессов горения в моторе и для изучения загрязнения воздуха.

Таким образом, при горении бензина в широких резервуарах на излучение расходуется до 40 % теплоты, выделяющейся в результате горения.

В табл. 76 приводится скорость горения бензина с добавками тетранитро-метана.

Опытами установлено, что на скорость горения бензина с поверхности резервуара значительно влияет его диаметр.

С помощью ГПС-600 пожарные успешно справились с ликвидацией горения бензина, разлившегося вдоль железнодорожного полотна, обеспечив продвижение ствольщиков к месту сцепки цистерн. Разъединив их, обрывком контактного провода прицепили к пожарному автомобилю 2 цистерны с бензином и вытянули их из зоны пожара.

Особенно большое увеличение скорости прогрева от ветра замечено при горении бензина. При горении бензина в резервуаре 2 64 м при скорости ветра 1 3 м / сек скорость прогрева была 9 63 мм / мин, а при скорости ветра 10 м / сек скорость прогрева увеличивалась до 17 1 мм / мин.

Температура кипения, горения бензина

Любой человек, который решит найти информацию о температуре кипения, горения или воспламенения топлива, найдет интересную вещь: даже в довольно известных источниках между указываемыми показателями одного и того же параметра есть разница. Почему так случается и какие реальные показатели?

Температура кипения бензина

Температура кипения бензина является интересной величиной. Сегодня мало кто из юных автомобилистов знает, что когда-то при высоких температурах воздуха закипевшее в топливном проводе или карбюраторе горючее могло заблокировать транспортное средство. Такое явление способствовало образованию сбоев в системе.

Легкие фракции сильно нагревались и отделялись от более тяжелых в форме пузырьков горючего газа. Машина остывала, газы превращались в жидкость – и можно было продолжать движение. Сегодня бензин, используемый на заправках, закипит примерно при +80 градусах.

Температура вспышки топлива

Температура вспышки топлива является тепловым порогом, при котором свободно отделяющиеся, более легкие фракции топлива начинают гореть от источника открытого огня при нахождении этого источника над исследуемым образцом.

На практике показано, что температура вспышки определяемся способом нагрева в открытом тигле. В маленькую открытую емкость наливают трестируемое топливо. Потом его медленно нагревают без привлечения открытого пламени.

Вместе с тем контролируется температура в реальном времени. Каждый раз при росте температуры топлива на 1 градус на маленькой высоте над его поверхностью проводят источником пламени. В этот момент, когда возникает огонь, и определяют температуру вспышки.

Другими словами, температура вспышки определяет тот порог, при котором концентрация в воздухе легко испаряющегося топлива достигает показателя, достаточного для воспламенения под влиянием открытого источника огня.

Температура — горение — топливо

Интенсивность облучения рабочего зависит от температуры горения топлива в печи, размеров загрузочного отверстия, толщины стенок печи у загрузочного отверстия и, наконец, от расстояния, на котором находится рабочий от загрузочного отверстия.

Практически достижимой температурой 1Л называется температура горения топлива в реальных условиях. При определении ее значения учитываются тепловые потери в окружающую среду, длительность процесса горения, метод сжигания и другие факторы.

Избыток воздуха резко сказывается на температуре горения топлива. Так, например, действительная температура горения природного газа при 10 % — ном избытке воздуха равна 1868 С, при 20 % — ном избытке-1749 С и при 100 % — ком избытке воздуха снижается до 1167 С. С другой стороны, предварительный подогрев воздуха, идущего на сжигание топлива, повышает температуру его горения. Так, при сжигании природного газа ( 1Макс 2003 С) с воздухом, нагретым до 200 С, температура горения повышается до 2128 С, а при нагревании воздуха до 400 С — до 2257 С.

При подогреве воздуха и газообразного топлива температура горения топлива повышается, а следовательно, повышается и температура рабочего пространства печи. Во многих случаях достижение температур, необходимых для данного технологического процесса, невозможно без высокого подогрева воздуха и газообразного топлива. Так, например, выплавка стали в мартеновских печах, для осуществления которой температура факела ( потока горящих газов) в плавильном пространстве должна составлять 1800 — 2 000 С, была бы невозможна без подогрева воздуха и газа до 1000 — 1 200 С. При отоплении промышленных печей низкокалорийным местным топливом ( влажные дрова, торф, бурый уголь) работа их без подогрева воздуха часто даже невозможна.

Из этой формулы видно, что температуру горения топлива можно повысить, увеличивая ее числитель и уменьшая знаменатель. Зависимость температуры горения различных газов от коэффициента избытка воздуха показана на фиг.

Избыток воздуха также резко сказывается на температуре горения топлива. Так, жаропроизводительность природного газа при избытке воздуха в 10 % — 1868 С, при избытке воздуха в 20 % — 1749 С и при 100 % — ном избытке равна 1167 С.

Если температура горячего спая лимитируется только температурой горения топлива, применение рекуперации дает возможность увеличить температуру Тт за счет повышения температуры продуктов сгорания и таким образом повысить общую эффективность ТЭГ.

Обогащение дутья кислородом приводит к значительному повышению температуры горения топлива. Как показывают данные графика рис. 17, теоретическая температура горения топлива связана с обогащением дутья кислородом зависимостью, которая до содержания кислорода в дутье 40 % практически прямолинейна. При более высоких степенях обогащения начинает оказывать существенное влияние диссоциация продуктов горения, в результате чего кривые зависимости температуры от степени обогащения дутья отклоняются от прямых и асимптотически приближаются к температурам, предельным для данного топлива. Таким образом, рассматриваемая зависимость температуры горения топлива от степени обогащения дутья кислородом имеет две области — область относительно малых обогащений, где имеется линейная зависимость, и область больших обогащений ( свыше 40 %), где нарастание температуры имеет затухающий характер.

Важным теплотехническим показателем работы печи является температура печи, зависящая от температуры горения топлива и характера потребления тепла.

Зола топлива, в зависимости от состава минеральных примесей, при температуре горения топлива может сплавляться в куски шлака. Характеристика золы топлива в зависимости от температуры приведена в табл. НО.

Величина tmaK в табл. IV — З — калориметрическая ( теоретическая) температура горения топлива.

Потери тепла через стенки топок наружу ( в окружающую среду) снижают температуру горения топлива.

Основа марки бензина — октановое число

Октановое число — это безразмерный и относительный показатель детонационной стойкости топлива. Чем выше ОЧ, тем топливо больше сопротивляется детонации. В группе АИ различают 4 марки бензина, различающиеся составом, свойствами и октановыми числами. Бензин марки АИ-95 менее качественный по сравнению с АИ-98.

Эталонами для определения октанового числа являются 2 предельных углеводорода:

Если первого 92%, а второго 8%, получается бензин АИ-92.

Долгое время в качестве антидетонатора использовался тетраэтилсвинец. Сегодня этилированный бензин не используется по причине чрезвычайной токсичности, а ОЧ повышают другими антидетонационными присадками.

В бак автомобиля следует заливать марку бензина, рекомендуемую производителем. Высокооктановый продукт вреда транспортному средству не нанесет. Наоборот, при медленной скорости горения топлива повышается его КПД, экономичность, отдача двигателя и другие важные показатели. Кроме этого, у качественного бензина более стабильный состав и свойства, а также менее токсичные продукты горения. В современных авто, комплектованных ЭБУ, настройки корректируются в зависимости от ОЧ и качества горючего.

Вот и получается, что для атмосферного мотора в бак следует залить топливо марки АИ-95, но АИ-92 тоже допускается. Если в основу брать степень сжатия, то при показателях ниже 10 подойдет АИ-92, а если выше, то только АИ-95. Турбированные двигатели требуют только Экстра АИ-95 или АИ-98, но никак не 92-й бензин.

Подводя итог, следует отметить, что не получится сохранить двигатель и сэкономить на бензине. Только качественный продукт, купленный на сертифицированной заправке, может гарантировать долголетие «железному коню» и спокойную жизнь его владельцу.

Сгорание — бензин

Сгорание бензина с детонацией сопровождается появлением резких металлических стуков, черного дыма на выхлопе, увеличением расхода бензина, снижением мощности двигателя и другими отрицательными явлениями.

Сгорание бензина в двигателе зависит и от коэффициента избытка воздуха. При значениях а 0 9 — j — 1 1 скорость протекания пред-пламенных процессов окисления в рабочей смеси наибольшая. Поэтому при этих значениях а создаются наиболее благоприятные условия для возникновения детонации.

После сгорания бензина общая масса таких загрязнителей значительно увеличивалась вместе с общим перераспределением их количеств. Процентное содержание бензола в конденсате автомобильных выхлопных газов примерно в 1 7 раза превышало его содержание в бензине; содержание толуола было в 3 раза больше, а ксилола — в 30 раз больше. Известно, что при этом образуются кислородные соединения, а также резко возрастает число ионов — характерных для более тяжелых ненасыщенных соединений олефино-вого или циклопарафинового рядов и ацетиленового или диенового рядов, особенно последнего. Вообще говоря, изменения, происходившие в камере Haagen-Smit, напоминали изменения, необходимые для того, чтобы придать составу типичных проб выхлопного газа автомобилей сходство с характерными пробами смога в Лос-Анжелосе.

Теплота сгорания бензина зависит от его химического состава. Поэтому углеводороды, богатые водородом ( например, парафиновые), имеют большую массовую теплоту сгорания.

Продукты сгорания бензина расширяются в ДВС по политропе п1 27 от 30 до 3 ат. Начальная температура газов 2100 С; массовый состав продуктов сгорания 1 кг бензина следующий: СО23 135 кг, Н2 1 305 кг, О20 34 кг, N2 12 61 кг. Определить работу расширения этих газов, если одновременно подается в цилиндр 2 г бензина.

При сгорании бензина с ТЭС образуется нагар, содержащий окись свинца.

При сгорании бензинов в поршневых двигателях внутреннего сгорания почти все образующиеся продукты выносятся с отработанными газами. Лишь сравнительно небольшая часть продуктов неполного сгорания топлива и масла, небольшое количество неорганических соединений, образовавшихся из элементов, вносимых с топливом, воздухом и маслом, осаждаются в виде нагара.

При сгорании бензина с тетраэтилсвинцом, по-видимому, образуется окись свинца, которая плавится только при температуре 900 С и может испариться при очень высокой температуре, превышающей среднюю температуру в цилиндре двигателя. Для предотвращения отложения окиси свинца в двигателе в этиловую жидкость вводят специальные вещества — выноси-тели. Выносителями служат галоидопроизводные углеводородов. Обычно это соединения, содержащие бром и хлор, которые тоже сгорают и связывают свинец в новых бромистых и хлористых соединениях.

При сгорании бензина с ТЭС образуется нагар, содержащий окись свинца.

При сгорании бензина, содержащего чистый ТЭС, в моторе отлагается налет свинцовых соединений. Состав этиловой жидкости марки Р-9 ( по весу): тетраэтилсвинца 54 0 %, бромэтана 33 0 %, монохлорнафталина 6 8 0 5 %, наполнителя — авиационного — бензина — до 100 %; красителя темно-красного 1 г на 1 кг смеси.

При сгорании бензина, содержащего ТЭС, в двигателе образуется окись свища, имеющая низкую летучесть; так как температура плавления окиси свинца довольно высока ( 888), часть ее ( около 10 %, считая на свинец, введенный с бензином ) отлагается в виде твердого осадка на стенках камеры сгорания, свечах и клапанах, что приводит к быстрому выходу двигателя из строя.

При сгорании бензина в двигателе автомобиля также образуются меньшие молекулы и происходит распределение выделяемой энергии в большем объеме.

Раскаленные от сгорания бензина газы обтекают теплообменник 8 ( внутри со стороны камеры сгорания и далее, через окна 5 снаружи, проходя по камере отработавших газов 6) и нагревают воздух в канале теплообменника. Далее горячие отработавшие газы по выпускной трубе 7 подаются под поддон картера двигателя и подогревают двигатель снаружи, а горячий воздух из теплообменника подается через сапун в картер двигателя и подогревает двигатель изнутри. Через 1 5 — 2 мин после начала подогрева свеча накаливания выключается и горение в подогревателе продолжается без ее участия. Спустя 7 — 13 мин с момента получения импульса на пуск двигателя, масло в картере прогревается до температуры 30 С ( при температуре окружающей среды до — 25 С) и начинается подача импульсов пуска агрегата, после осуществления которого подогреватель выключается.

Марки бензина

Чаще всего на отечественных заправочных станциях встречаются следующие обозначения:

Горение — нефтепродукт

Горение нефтепродуктов в обваловке резервуарного парка ликвидируется немедленной подачей пены.

Горение нефтепродуктов в обваловке резервуарного парка ликвидируется путем немедленной подачи пены.

При горении нефтепродуктов температура кипения их ( см. табл. 69) постепенно повышается в силу происходящей фракционной перегонки, в связи с чем повышается и температура верхнего слоя.

При горении нефтепродукта в резервуаре верхняя часть верхнего пояса резервуара подвергается воздействию пламени. При горении нефтепродукта на более низком уровне высота свободного борта резервуара, соприкасающегося с пламенем, может быть значительной. При таком режиме горения может разрушиться резервуар. Вода из пожарных стволов или из стационарных колец орошения, попадая на наружную часть верхних стенок резервуара, охлаждает их ( рис. 15.1), предотвращая таким образом аварию и растекание нефтепродукта в обвалование, создавая более благоприятные условия для применения воздушно-механической пены.

Интересны результаты изучения горения нефтепродуктов и их смесей.

Температура его при горении нефтепродуктов составляет: бензина 1200 С, керосина тракторного 1100 С, дизельного топлива 1100 С, нефти сырой 1100 С, мазута 1000 С. При горении древесины в штабелях температура турбулентного пламени достигает 1200 — 1300 С.

Особенно большие исследования в области физики горения нефтепродуктов и тушения их были проведены за последние 15 лет в Центральном научно-исследовательском институте противопожарной обороны ( ЦНИИПО), Энергетическом институте АН СССР ( ЭНИН) и ряде других научно-исследовательских и учебных институтов.

Примером отрицательного катализа является подавление процессов горения нефтепродуктов при добавке гало-идированных углеводородов.

Вода способствует вспениванию и образованию эмульсий при горении нефтепродуктов, имеющих температуру вспышки 120 С и выше. Эмульсия, закрывая поверхность жидкости, изолирует ее от кислорода воздуха, а также препятствует выходу паров из нее.

Горение сжиженных углеводородных газов в изотермических резервуарах не отличается от горения нефтепродуктов. Скорость сгорания в этом случае может быть вычислена по формуле ( 13) либо определена экспериментально. Особенность горения сжиженных газов в изотермических условиях заключается в том, что температура всей массы жидкости в резервуаре равна температуре кипения при атмосферном давлении. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана эти температуры равны соответственно — 252, — 161, — 88, — 42 и 0 5 С.

Исследования и практика тушения пожаров показали, что для прекращения горения нефтепродукта пена должна полностью покрыть всю его поверхность слоем определенной толщины. Все пены с низкой кратностью малоэффективны при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах при нижнем уровне взлива. Пена, падая с большой высоты ( 6 — 8 м) на поверхность горючего, окунается и обволакивается пленкой топлива, сгорает или быстро разрушается. Только пены кратностью 70 — 150 можно забрасывать в горящий резервуар навесными струями.

Источник