Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

зование начальных очагов воспламенения зависит не только от ис­ паряемости, но и от воспламеняемости.

Температура перегонки 90 и 96% характеризует наличие в топ­ ливе тяжелых фракций, которые вызывают ухудшение испарения, неполное сгорание, отложение нагара и повышенную дымность от­ работавших газов. Поэтому конец кипения топлив должен быть не выше: арктического 330, зимнего 340 и летнего 360° С. Начало пе­ регонки должно быть не менее 180—200° С.

ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ

Влияние химического состава на воспламеняемость. Строение молекул углеводородов, входящих в состав топлива, является ос­

новным фактором, обусловливающим способность его к воспламе­ нению.

Лучшей воспламеняемостью обладают алкановые углеводороды нормального строения, отличающиеся низкой стабильностью к окислению в паровой фазе, легко образующие перекиси и имею­

щие самые низкие в ряду углеводородов температуры воспламене­ ния (табл. 18).

низкими свойствами по воспламеняемости обладают ароматиче­ ские углеводороды, особенно бициклические без боковых цепей или с короткими боковыми цепями, отличающиеся высокой устойчиво­ стью к окислению в паровой фазе.

После распада колец ароматических углеводородов горение протекает с большими скоростями, что способствует возникновению «жесткой» работы. Наличие боковых цепей улучшает воспламеняе­ мость, причем в тем большей степени, чем длиннее боковая цепь.

Циклановые углеводороды по воспламеняемости занимают про­ межуточное положение между алкановыми и ароматическими. Об этом можно судить по температурам воспламенения. Наиболее высокой температурой воспламенения обладают арома­ тические углеводороды. Нормальные алкановые имеют низкую температуру воспламенения. Температуры воспламенения циклановых и непредельных углеводородов имеют промежуточное зна­

чение. Изомеризация, как правило, повышает температуру воспла­ менения. В большинстве случаев углеводороды и моторные топли­ ва с высокими антидетонационными качествами имеют более вы­ сокую температуру воспламенения, чем топлива с низкой детона­ ционной стойкостью.

С повышением молекулярной массы углеводородов температура их воспламенения понижается. Наивысшей температурой воспла­ менения обладают газообразные углеводороды; несколько ниже — углеводороды, составляющие бензин. Керосин имеет более низкую температуру воспламенения, а газойль и соляровый дистиллят са­ мую низкую.

Оценка воспламеняемости дизельных топлив. Воспламеняемость дизельных топлив оценивают с помощью моторных и расчетно-ла­ бораторных методов.

Сущность моторных методов заключается в сравнении в опре­ деленных условиях воспламеняемости испытуемого топлива с эта­ лонным. В качестве эталонов для сравнения приняты цетан (н-гек-

Воспламеняемость цетана принята за 100 (соответствует цета­

тановое число численно равняется процентному по объемному со­ держанию цетана в его смеси с альфаметилнафталином, которая эквивалентна по воспламеняемости испытуемому топливу, при сравнении их в стандартных условиях испытания.

Известны методы определения цетановых чисел по критической степени сжатия и по периоду задержки воспламенения топлива. Определение цетановых чисел по критической степени сжатия за­ ключается в следующем. Находят ту минимальную (критическую) степень сжатия, при которой еще происходит воспламенение испы­ туемого топлива, и затем подбирают смесь эталонных топлив, имею­ щих ту же критическую степень сжатия, что и оцениваемое топ­ ливо.

Определение цетановых чисел по периоду задержки воспламе­ нения заключается в подборе такой смеси эталонных топлив, кото­ рая имеет ту же длительность периода задержки воспламенения, что и испытуемое топливо.

Применяемые в настоящее время методы оценки воспламеняе­ мости топлив по периоду задержки воспламенения делятся на две группы:

— испытание при постоянном периоде задержки воспламене­ ния и последующем сравнении степени сжатия;

— испытания при постоянной степени сжатия и измерении пе­ риода задержки воспламенения.

196

В Советском Союзе в качестве стандартного метода для опре­ деления цетановых чисел принят метод совпадения вспышек, от­ носящийся к первой группе.

Большой практический интерес представляют расчетно-лабора­ торные методы оценки воспламеняемости, которые основываются на связи, имеющейся между физико-химическими свойствами топ­ лива и периодом задержки воспламенения.

К числу таких методов относится, например, определение ди­ зельного индекса (ДИ). Для его вычисления требуется определить анилиновую точку и плотность топлива, которые с известным при­ ближением характеризуют химический состав топлива:

ЦЧ=0,85 П + 0,1 Н — ОДА,

где П, Н и А — соответственно процентное содержание алкано­ вых, циклановых и ароматических углеводородов в топливе.

Цетановое число в зависимости от фракционного состава и

Ц5р15 ’

где /ср — средняя температура кипения, °С.

197

Эти формулы нельзя применять для топлив широкого фракционного состава, содержащих большое количество бензиновых и ке­ росиновых фракций.

Связь между октановым и цетановым числом определяется вы­ ражением

зимнее время.

Цетановое число оказывает существенное влияние на характер развития процесса сгорания топлива в двигателе. Хорошая воспла­ меняемость обеспечивает плавную работу двигателя и благодаря небольшому периоду задержки воспламенения можно регулиро­ вать скорость тепловыделения путем изменения подачи топлива.

Однако эти преимущества топлива с высокой воспламеняемо­ стью не реализуются в существующих двигателях, а напротив, изза невысокой скорости горения ухудшаются характеристики Сго­ рания.

Для быстроходных форсированных дизелей оптимальное зна­ чение цетанового числа находится в пределах 45—50. При по­ вышении цетанового числа более 60 двигатель работает мягко, но экономичность его уменьшается. При высоком цетановом числе

198

згдержка воспламенения настолько мала, что топливо загорается в камере сгорания тотчас после начала впрыска и очаг горения об­ разуется вблизи головки форсунки. Поэтому воздух, находящийся дальше от места впрыска, не участвует в процессе горения. В ре­ зультате этого топливо сгорает неполностью, увеличивается дым­ ность, экономичность дизельного двигателя падает.

Методы улучшения воспламеняемости. Улучшить воспламеняе­ мость дизельного топлива можно изменением химического соста­ ва или добавлением присадок.

Химический состав изменяется подбором сырья, удалением при очистке ароматических, непредельных и сернистых соединений, а также добавкой к топливу высокоцетановых компонентов. Полу­ чение хорошо воспламеняющихся топлив указанными способами ограничивает ресурсы производства дизельных топлив и увели­ чивает производственные затраты.

Наиболее эффективен метод использования присадок. Их дей­ ствие основано на ускорении предпламенных реакций окисления углеводородов топлива. Это ведет к снижению температуры вос­ пламенения и сокращению периода задержки воспламенения. Из многих веществ, предложенных различными исследователями в ка­ честве присадок, наиболее эффективными оказались нитраты и пе­ рекиси, например,

Применение присадок позволяет использовать в качестве горю­ чего для дизелей компоненты каталитического крекинга и даже бензиновые фракции.

Таблица 19 иллюстрирует характер изменения цетанового чис­ ла дистиллятов при введении в них 2% различных присадок.

ливо с присадками имеет более высокую кислотность и меньшую химическую стабильность.

199