10.1.4. Детонационная стойкость бензина. Детонационная устойчивость нефти это


7. Детонационная стойкость

Под детонационной стойкостью понимают способность топлива сгорать в цилиндре двигателя с принудительным зажиганием без детонации (от лат. detono — «гремлю»), т. е. без взрыва. Углеводороды, входящие в бензин, сгорают с образованием пероксидов, которые разлагаются со взрывом. Явление детонации - следствие аномального горения топливно-воздушной смеси (ТВС) в цилиндре.

Характер горения топлива, пары которого сжаты в смеси с воздухом, определяют: химический состав топлива (бензина), т. е. соотношение в нем различных групп углеводородов, и испаряемость бензина, т. е. его фракционный состав по точкам выкипания 50 и 90 % об.

Нормальным считается горение, когда от точки зажигания (свечи) фронт пламени в цилиндре распространяется по радиусам сферы во все стороны со скоростью порядка 20-50 м/с.

Аномальное горение - это горение, когда одновременно с фронтом нормального горения, распространяющимся от свечи, в объеме ТВС, отдаленном от этого фронта, возникают множественные очаги самовозгорания (микровзрывы), от которых ударная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью (до 200 м/с) во все стороны по несгоревшей части ТВС и многократно отражается от стенок цилиндра. Ударное действие этих волн проявляется в виде слышимого металлического стука.

Причиной возникновения очагов микровзрывов в несгоревшей части ТВС является следующее. После момента зажигания давление в цилиндре начинает резко расти, и соответственно нарастает парциальное давление кислорода в еще не сгоревшей части ТВС. Это способствует интенсивному окислению углеводородов, в том числе образованию пероксидов. Распадаясь, эти соединения создают множество очагов самовоспламенения по всему объему, что приводит к резкому всплеску давления в цилиндре двигателя.

Детонационное горение определяется химическим составом топлива, т. е. его склонностью к образованию пероксидов.

Наиболее детонационно стойкими являются ароматические углеводороды, причем с увеличением длины боковых алкильных цепей в них снижается детонационная стойкость.

К ароматическим углеводородам по детонационной стойкости приближаются изоалканы, причем, чем они разветвленнее, тем выше эта стойкость.

Нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение, и для них, как и для ароматических углеводородов, увеличение алкильных цепей уменьшает детонационную стойкость, а разветвление этих цепей — увеличивает. Олефины по детонационной стойкости близки к нафтенам. Уменьшение длины цепи увеличивает их стойкость.

Влияет на нее и положение двойной связи: чем ближе она к краю цепи, тем выше детонационная стойкость. Наименьшей стойкостью обладают нормальные алканы, причем увеличение длины цепи ее снижает.

Мерой детонационной стойкости топлива является октановое число (ОЧ) по условно принятой шкале. В этой шкале за 100 принята детонационная стойкость изооктана (2,2,4-триметилпентана) С8Н18, а за 0 принята детонационная стойкость н-гептана С7Н16.

Октановым числом испытуемого бензина называют количество изооктана (в % об.) в его смеси с н-гептаном (эталонная смесь), при котором детонационная стойкость такой смеси эквивалентна детонационной стойкости испытуемого бензина в стандартных условиях испытания.

Существует три стандартных метода определения детонационной стойкости автомобильных бензинов.

Исследовательский метод определения октанового числа (ГОСТ 8226—82) состоит в том, что детонационную стойкость испытуемого бензина сравнивают с детонационной стойкостью эталонной смеси подбором соотношения в ней изооктана с гептаном. Сравнительное испытание проводят на стандартной одноцилиндровой установке УИТ-65, позволяющей изменять степень сжатия, а начало детонации фиксировать электронным датчиком. Испытание проводят с частотой вращения вала двигателя 600±6 об/мин с постоянным углом опережения зажигания 13°, при температуре воздуха, поступающего в карбюратор, 52 ± 1 0С. Получаемое исследовательским методом октановое число (ОЧИ) соответствует относительно мягким условиям работы двигателя (городская езда автомобилей с небольшими нагрузками).

Моторный метод определения октанового числа (ГОСТ 511—82) реализуют также на установке УИТ-65 и определяют сравнением детонационных стойкостей бензина с эталонной смесью, состав которой подбирают в процессе испытания; по содержанию в ней изооктана находят искомое октановое число. Однако условия испытания в этом случае жестче: частота вращения вала 900 ± 9 об/мин, угол опережения зажигания от 26 до 15°, температура воздуха на входе в карбюратор 50 ± 5 °С, а температура ТВС на входе в цилиндр 149 ± 1 °С.

Полученное этим методом значение октанового числа (ОЧМ) соответствует работе двигателей с повышенной нагрузкой (загородная езда нагруженных автомобилей) и всегда ниже, чем ОЧИ.

Разность ОЧИ - ОЧМ называют чувствительностью бензина. В зависимости от химического состава бензинов она составляет от 1-2 до 8-12.

Методы детонационных испытаний полноразмерных серийных двигателей в стендовых и дорожных условиях по ГОСТу 10373—75 значительно сложнее исследовательского и моторного методов, требуют больших трудозатрат и расхода эталонных смесей, поэтому они предназначены для квалификационной оценки серийных двигателей или для определенных исследований параметров их работы.

По результатам определения этими методами октанового числа строят серию графиков его зависимости от важнейших параметров двигателя — угла опережения зажигания, частоты вращения вала, мощности двигателя и др.

Для прямогонных бензинов предложена формула:

ОЧМ = 250,9 - 281,

где - относительная плотность бензина.

Для таких же прямогонных бензинов с концом кипения до 200 °С:

ОЧМ = 100А + 70Н + 50ИП - 12НП,

где А, Н, ИП и НП - массовые доли ароматических, нафтеновых, изопарафиновых и н-парафиновых углеводородов в бензине.

Существует также расчетный метод, основанный на хромато-графическом анализе бензина.

Достоинство расчетных методов состоит в том, что они не требуют для анализа больших количеств бензина, что важно при проведении лабораторных исследовательских работ. Недостаток их - в большой погрешности, достигающей иногда 10 % и более.

studfiles.net

Детонационная стойкость - бензин - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Детонационная стойкость - бензин

Cтраница 3

Детонационную стойкость бензинов и воспламеняемость дизельных, топлив оценивают при помощи эталонных топлив. Эти эталонные топлива обладают строго определенными физико-химическими свойствами и стабильны при хранении. В повседневной работе применяют вторичные эталонные и контрольные топлива, которые предварительно тарируют по первичным эталонным топ-ливам.  [31]

Мерой детонационной стойкости бензинов является их октановое число. Октановое число численно равно содержанию изооктана ( выраженному в %) в эталонной смеси с гептаном, которая по детонационной стойкости в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя эквивалентна испытуемому бензину.  [32]

Оценка детонационной стойкости бензинов производится на установке УИТ-65 или ИТ9 - 2, основным элементом которых является стандартный одноцилиндровый карбюраторный двигатель с переменной степенью сжатия. Суть определения сводится к подбору смеси эталонных углеводородов, которая при данной степени сжатия стандартного двигателя сгорает с такой же интенсивностью детонации, как и испытуемый бензин. В качестве эталонных углеводородов приняты: изооктан и н-гептан. Изооктан очень трудно окисляется в паровой фазе, и его детонационная стойкость условно принята равной 100 единицам.  [33]

Показателем детонационной стойкости бензинов является октановое число, которое определяют двумя методами: моторным и исследовательским.  [34]

Показатели детонационной стойкости бензинов являются их главными качественными характеристиками. Поэтому численные нормируемые значения этих показателей входят даже в маркировку сортов. Например, для автомобильных бензинов А-66, А-72, А-74, А-76 цифры обозначают октановое число по моторному методу.  [35]

Мерой детонационной стойкости бензинов является их октановое число.  [36]

Мерой детонационной стойкости бензинов является их октановое v число. Октановое число численно равно процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с гептаном, которая по детонационной стойкости в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя эквивалентна испытуемому бензину.  [37]

Оценка детонационной стойкости бензинов производится на установке УИТ-65, основным элементом которой является стандартный одноцилиндровый карбюраторный двигатель с переменной степенью сжатия. Суть определения сводится к подбору смеси эталонных углеводородов, которая при Данной степени сжатия стандартного двигателя сгорает с такой же интенсивностью детонации, как и испытуемый бензин. В качестве эталонных углеводородов приняты: изооктан ( 2 2 4-триметилпентан) и н-гептан. Изооктан очень трудно окисляется в паровой фазе, и его детонационная стойкость условно принята равной 100 единицам. Гептан, наоборот, довольно легко окисляется, и его Детонационная стойкость принята равной нулю.  [38]

Повышение детонационной стойкости бензинов увеличивает коэффициент полезного действия поршневых моторов. Процессы, позволяющие повышать октановые числа бензинов, не должны вести к ухудшению прочих качеств продуктов и должны обеспечивать их высокий выход. Эффект от повышения коэффициента полезного действия моторов может оказаться сведенным к пулю, если стать на путь сокращения выхода товарного бензина из каждой тонны добываемой нефти или, наоборот, выпускать бензин, который создавал бы газовые пробки в топливоподводящей системе мотора, разъедал бы металлические поверхности и пр. Из изложенных соображений следует, что наиболее целесообразным процессом преобразования низкооктаповых бензинов будет такой процесс, который обеспечивает максимальный выход бензина, состоящего главным образом из нзоалкаповых и ароматических углеводородов с минимальным содержанием сернистых соединений вообще и практически свободного от агрессивных, сернистых соединений - меркаптанов и элементарной серы.  [39]

Мерой детонационной стойкости бензинов является их октановое число. Октановое число численно равно содержанию изооктана ( выраженному в %) в эталонной смеси с гептаном, которая по детонационной стойкости в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя эквивалентна испытуемому бензину.  [40]

Повышение детонационной стойкости бензина платформинга может быть достигнуто экстрагированием ароматических углеводородов из части получаемого бензина и возвратом неароматической фракции на повторный катализ вместе со свежим сырьем. Такой прием дает обогащение общего потока получаемого бензина ароматическими углеводородами и связанное с этим повышение октанового числа продукта.  [42]

Оценивают детонационную стойкость бензинов с помощью установки УИТ-65.  [43]

На общую детонационную стойкость бензина оказывает влияние строение изогексановои и изогептановой фракции; чем больше в них разветвленных углеводородов, тем выше октановое число этих фракций. Однако эядом исследований показано, что даже в высококачественных компонентах, полученных в процессе каталитического крекинга, содержится относительно небольшое количество сильно разветвленных изооктанов, а в основном превалируют углеводороды с одной метильной группой, поэтому парафиновые и нафтеновые углеводороды, кипящие выше 100, не могут повысить октановое число бензина, а скорее несколько понижают его.  [44]

Способы оценки детонационной стойкости бензинов непрерывно со-вершенствовались на протяжении многих лет.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Детонационная стойкость бензина - это что такое?

Показателем, показывающим соотношение различных составных частей в рассматриваемом товаре является детонационная стойкость бензина. Об этом рассказано в данной статье.

Понятие о детонации

Последняя возникает при самовоспламенении бензовоздушной смеси в той части, которая в наибольшей степени удалена от свечи зажигания. Ее горение носит взрывоопасный характер.

Оптимальные условия для ее протекания складываются в части камеры сгорания, в которой наблюдаются повышенная температура и большая экспозиция нахождения смеси.

Детонацию можно определить по характерным металлическим стукам, которые образуются из-за отражения ударных волн от стенок камеры сгорания и обусловленной этим вибрации цилиндров.

детонационная стойкость бензина

Детонационное сгорание бензина может наступить с большей вероятностью в случае наличия в камере сгорания нагара, а также при ухудшении состояния двигателя. Данное явление приводит к уменьшению его мощности, снижению экономических показателей, а также токсикологических показателей отработавших газов.

Свойства бензинов, обуславливающие возникновение детонации

К таковым относятся: фракционный состав, содержание серы, стабильность с физической и химической точек зрения, строение углеводородов и др.

Наибольшая детонационная стойкость характерна для ароматических углеводородов, а наименьшая — для нормальных парафиновых. Другие из них, входящие в состав бензина, занимают промежуточное положение.

Производят оценку детонационной стойкости бензина октановым числом.

Способы предотвращения детонации

Она должна предотвращаться в момент эксплуатации двигателя, тогда когда осуществляется движение автомобиля, в связи с чем возникает необходимость принятия срочных мер с целью предотвращения повреждения двигателя в наибольшей степени. Помимо этого, усилия конструкторов должны быть направлены на разработку последнего с комплексным противодействием рассматриваемому явлению.

Одним из основных способов предотвращения потенциальной детонации является выпуск бензина с детонационной стойкостью достаточно высокой.

Определение октанового числа

детонационная стойкость бензина октановое число

Выше мы определились с тем, какое число определяет детонационную стойкость бензина. Октановое число (ОЧ) определяют при помощи одноцилиндрового оборудования с динамичной степенью сжатия, применяя исследовательский или моторный методы. При его определении производится сжигание исследуемого бензина и эталонного топлива с известной искомой величиной. В состав последнего входят гептан с ОЧ=0 и изооктан с ОЧ=100.

При испытании в данное оборудование заливается бензин. При осуществлении исследований постепенно наращивается степень сжатия до тех пор, пока не появится детонация, после чего двигатель заправляется эталонным топливом с предварительным измерением детонации и фиксации степени сжатия, приведшей к ней. По объемному содержанию изооктана в смеси определяют ОЧ.

В наименовании марки бензина может присутствовать буква «И». Это свидетельствует о том, что ОЧ определялось исследовательским методом. В случае ее отсутствия использовался моторный метод. ОЧ, полученные по разным методам, несколько различаются по значениям. Поэтому октановое число для детонационной стойкости бензина должно обязательно сопровождаться указанием метода, по которому была определена его величина.

Последняя величина определяется при моторном методе при номинальных нагрузках, а при исследовательском — при неустановившихся режимах.

Помимо этих двух методов для определения ОЧ может использоваться дорожный метод. В разогретый двигатель подают смеси, в состав которых входят нормальный гептан и изооктан. Автомобиль разгоняют до максимально возможной скорости при прямой передаче и регулируют угол опережения зажигания до тех пор, пока не исчезнет детонация. После чего по этому же методу определяют установку зажигания, при которой стартует детонация. Строят базовую кривую в зависимости от градуса угла поворота коленвала, по которой и определяют ОЧ.

детонационная стойкость бензина оценивается

С целью повышения ОЧ прямогонных бензинов они подвергаются каталитическому риформингу. Насколько они возрастут, определяется жесткостью данных режимов.

Бензины термических процессов по детонационной стойкости превосходят прямогонные.

Понятие о повышении детонационной стойкости

Описанное выше свидетельствует о том, что последнюю необходимо повышать с целью продления срока службы двигателя.

Для повышения детонационной стойкости бензина используют специальные антидетонационные добавки. Октановое число увеличивается при повышении молярной массы углеводородов и степени разветвленности углеродной цепи, а также при превращении алканов в алкены, нафтены и ароматические углеводороды, имеющие одно и то же число углеродных атомов.

Способы повышения рассматриваемого показателя. Характеристика этиловых бензинов

Существуют следующие способы повышения детонационной стойкости бензинов:

  • ввод высокооктановых компонентов;
  • подбор сырья и технологии переработки;
  • введение антидетонаторов.

для повышения детонационной стойкости бензина используют

До недавнего времени основным из последних был тетраэтилсвинец (ТЭС), представляющий собой яд в виде жидкости, нерастворимый в воде, но легко растворимый в нефтепродуктах.

Однако свинец как продукт сгорания накапливается в камере сгорания, что увеличивает сжатие двигателя. Поэтому вместе с ТЭС в бензин добавляют выносители данного элемента, которые образуют летучие вещества при сгорании, удаляемые с отработавшими газами.

В качестве последних веществ могут использоваться таковые с содержанием таких галогенов как бром или хлор. Смесь выносителя с ТЭС носит название этиловой жидкости. Бензины, в которых она используется, называются этилированными. Они очень ядовиты, их использование должно сопровождаться использованием повышенных мер безопасности.

Со временем стали вводиться новые требования к экологичности двигателей, что обусловило переход на неэтилированные бензины.

Характеристика более безопасных антидетонационных добавок

Неэтилированные бензины потребовали изменить технологию производства данного товара и применть антидетонационные добавки, которые отличались бы пониженной токсичностью.

Детонационная стойкость бензина оценивается, в том числе, и по использованию в последнем нетоксиных антидетонаторов. Эффективность на уровне ТЭС показывают марганцевые вещества, которые представляют собой неядовитые жидкости. Однако они нашли ограниченное применение, поскольку снижают долговечность двигателя.

способы повышения детонационной стойкости бензина

Перспективной считается добавка метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) с физико-химическими свойствами, близкими к бензину. При его добавлении в количестве 10% к топливу октановое число возрастает на 5-6 единиц.

Для высокооктановых бензинов используют органическое вещество под названием кумол.

Помимо этого, используются высокооктановые добавки на базе одноатомных спиртов и изобутилена.

Наибольшее распространение в производстве чистого бензина нашли эфиры.

Также применяются железосодержащие органические соединения, присадки на основе марганцевой органики, на базе N-метил-анилина, депарафинизированный рафинат

Помимо этого, в бензинах вместо ТЭС может использоваться тетраметилсвинец (ТМС), который лучше испаряется и более равномерно распределяется по цилиндрам.

Из практики использования ТЭС

Автомобилисты, имеющие значительный стаж вождения, знакомы с «красными свечами». Окраска свечей в данный цвет происходила тогда, когда в низкооктановый бензин подливали вместо ТЭС с выносителями чистый антидетонатор. Это приводило к освинцовыванию данных устройств. После этого отремонтировать и восстановить свечи уже невозможно. Таким образом, детонационная стойкость бензина характеризуется не бездумным, а правильным применением специально предназначенных для этого антидетонаторов.

Этилированные бензины способствуют меньшему износу кулачков на распредвалах, по сравнению с использованием бензинов без ТЭС. Предполагают, что продукты, образующиеся в результате сгорания, попадали через масло на поверхность, что защищало ее от износа. Последний уменьшался и по отношению к другим деталям двигателя при использовании этилированных бензинов.

Другие присадки для топлива

Для торможения окислительных реакций в бензины вводят антиокислительные присадки, которые могут быть древесносмольными, представляющими собой смесь фенолов с маслами, параоксифениламин и ФЧ-16, представляющий собой смесь фенолов.

Для предотвращения обледенения карбюратора применяют антиобледенительные присадки. В качестве них используют соединения, растворяющие воду и образующие низкозамерзающие смеси с ней, а также образующие оболочку на ледяных частицах, препятствующие росту и оседанию их на карбюраторных стенках.

Для удаления отложений могут использоваться различные моющие присадки.

Факторы, влияющие на рассматриваемый показатель

детонационная стойкость автомобильного бензина

Детонационная стойкость бензина оценивается не только по октановому числу. На нее оказывают влияние различные факторы.

Детонация усиливается при повышении степени сжатия двигателя, увеличении диаметра цилиндра, использовании поршней и головок из чугуна. Эти факторы относятся к конструктивным.

К эксплуатационным свойствам, усиливающим детонацию, относятся увеличение нагрузки двигателя при константной частоте вращения коленвала, либо уменьшение частоты вращения при константной нагрузке при увеличении угла опережения зажигания, уменьшении влажности воздуха, увеличении слоя нагара в камере сгорания и температуры сгорания охлаждающей жидкости.

Помимо этого, детонация обусловлена влиянием физических и химических факторов. Последние обусловлены тем, что топливо способно образовывать перекисные соединения, которые, при достижении определенной концентрации, способствуют образованию данного явления. Распад данных соединений протекает достаточно быстро, при этом выделяется теплота и образуется «холодное» пламя, которое, при распространении, насыщает смесь продуктами распадами перекисных веществ. В них содержатся активные центры, благодаря которым возникает фронт горячего пламени.

Основным физическим фактором является степень сжатия двигателя. От него прямо пропорционально зависит давление и температура в камере сгорания. При достижении критических значений порция рабочей смеси воспламеняется и сгорает со скоростью взрыва.

Детонационная стойкость различных типов двигателей

Высокая детонационная стойкость автомобильного бензина характерна для легкотопливных двигателей. Она обеспечивает нормальное сгорание данных видов топлива в различных режимах эксплуатации двигателя. Процесс возникновения детонации в данном случае был рассмотрен выше.

детонационная стойкость бензина характеризуется

Для обеспечения нормального рабочего цикла в дизельных двигателях, которые работают за счет самовоспламенения от сжатия рабочей смеси, детонационная стойкость топлива должна быть низкой. Для данных двигателей используется такая характеристика, как «цетановое число», которая показывает период времени от попадания топлива в цилиндр до начала осуществления его горения. Чем оно выше, тем меньше задержка, тем более спокойно осуществляется горение топливной смеси.

Сортность бензинов

Помимо детонационной стойкости бензина для авиационных видов данного топлива применяется понятие сортности. Она демонстрирует, насколько изменяется мощность при работе одноцилиндрового двигателя на обогащенной смеси на исследуемом топливе, по сравнению с мощностью, развиваемой этим же двигателем на изооктане, мощность которого принята за 100 единиц сортности или 100%.

В заключение

Детонационная стойкость бензина — это параметр, с помощью которого происходит характеристика способности данного вида топлива противостоять при сжатии самовоспламенению. Он относится к важнейшим характеристикам любого топлива, в том числе, и для рассматриваемого вида. Для легкотопливных двигателей ее определяют через октановое число. С целью повышения данного показателя применяют высокооктановые присадки, вводят антидетонаторы, подбирают сырье и разрабатывают технологии его переработки.

fb.ru

Детонационная стойкость - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Детонационная стойкость

Cтраница 1

Детонационная стойкость зависит от химсостава нефтепродукта. Наименьшая стойкость у н-парафинов, наибольшая - у ароматических углеводородов и изопарафинов. Олефины и нафтены занимают промежуточное положение. Нормальные парафиновые углеводороды тем больше способны вызывать детонацию, чем выше их молекулярная масса, т.е. они наиболее склонны к окислению, при котором образуются гидроперекиси. С повышением температуры в период сжатия рабочей смеси в цилиндре гидроперекиси столь быстро распадаются с выделением тепла, что происходит воспламенение образующихся продуктов. Распад гидроперекиси способствует образованию промежуточных соединений, которые образуют новые гидроперекиси. Таким образом, окисление топлива приобретает характер цепной реакции, что и вызывает детонационные стуки в двигателе.  [1]

Детонационная стойкость характеризует способность бензина нормально сгорать в цилиндрах двигателя автомобиля без возникновения детонации.  [2]

Детонационная стойкость ( ДС) углеводородов и топлив характеризуется октановым числом.  [3]

Детонационная стойкость характеризует способность бензина сгорать в цилиндрах двигателя без детонационных стуков, вызывающих преждевременный износ, разрушение и коробление деталей, а также уменьшение мощности двигателя и увеличение расхода топлива. Для повышения детонационной стойкости бензинов к ним добавляют антидетонационные присадки, например тетраэтилсвинец ( ТЭС) в виде этиловой жидкости, в состав которой входят специальные вещества для уменьшения отложений на деталях двигателя.  [4]

Детонационная стойкость, или антидетонационные свойства карбюраторных топлив является их важнейшей качественной характеристикой.  [5]

Детонационная стойкость всех топлив, предназначаемых для двигателей с воспламенением от искры, определяется у нас моторным методом на одноцилиндровой установке ИТ-9 / 2 ( рис. 23), имеющей приспоссбдение, позволяющее изменять степень сжатия при работающем двигателе.  [6]

Детонационная стойкость является основным показателем качества авиа - и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500 - 2000 м / с, а дав / ение нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перппад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и выз лвает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной дето нации возможны и аварийные последствия. Особенно эпасна детонация в авиационных двигателях. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбю - раторныхдвигателях оказывают влияние как конструктивные особен - ности двигателя ( такие, как степень сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, материал, из которого изготовлены поршни, цилиндры и головка блока цилиндра, число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и качество применяемого топлива.  [7]

Детонационная стойкость характеризует способность бензина сгорать в двигателе с воспламенением от искры без детонации. Этот показатель является главным критерием, определяющим возможность эффективного использования того или иного образца бензина в двигателе с определенной степенью сжатия.  [9]

Детонационная стойкость часто является решающим показателем, определяющим соотношение компонентов в товарных бензинах. Высокая детонационная стойкость товарных бензинов достигается тремя основными путями. Первый - использование в-качестве базовых бензинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличение их доли в товарных бензинах. Второй путь предусматривает широкое использование высокооктановых компонентов, вовлекаемых в товарные бензины. Третий путь состоит в применении антидетонационных присадок. В настоящее время широко используют все три пути повышения детонационной стойкости бензинов.  [10]

Детонационная стойкость - свойство, определяющее спо - Х) бность бензина сгорать без взрыва в двигателе с искровым за-киганием паровой фазы рабочей смеси. Октановое число указывается в марке бензина после буквенного индекса.  [11]

Детонационная стойкость является основным показателем качества авиа - и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500 - 2000 м / с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбюраторных двигателях оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя ( степень сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, материал, из которого изготовлены поршни, цилиндры и головка блока цилиндра, число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и качество применяемого топлива.  [12]

Детонационная стойкость ( ДС) углеводородов и топлив характеризуется октановым числом. Это условная единица измерения ДС, численно равная процентному ( по объему) содержанию изооктана ( 2 2 4-триметилпентана) в его смеси с гептаном, эквивалентной по ДС испытуемому топливу в стандартных условиях испытания.  [13]

Детонационная стойкость ( ДС) является основным показателем качества авиа - и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500 - 2000 м / с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводят к вибрации и вызывают характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбюраторных двигателях оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя ( степень сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, материал, из которого изготовлены поршни, цилиндры и головка блока цилиндра, число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и качество применяемого топлива.  [14]

Детонационная стойкость ( ДС) углеводородов и топлив характеризуется октановым числом. Октановое число - условная единица измерения ДС, численно равная процентному ( по объему) содержанию изооктапа ( 2 2 4-триметилпентана) в его смеси с гептаном, эквивалентной по ДО испытуемому топливу в стандартных условиях испытания.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Детонационная стойкость топлив - это... Что такое Детонационная стойкость топлив?

Детонационная стойкость — параметр, характеризующий способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии. Это важнейшая количественная характеристика топлива, на основе которой определяется его сортность и применимость в двигателях той или иной конструкции.

Детонационная стойкость бензинов

Для легкотопливных двигателей важна высокая детонационная стойкость топлива (как правило, бензина). В данном случае, она измеряется параметром, называемым «октановое число».

Высокая детонационная стойкость бензинов обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. При сжатии рабочей смеси, температура и давление повышаются, и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем — их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений, происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива.

Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива — к так называемому «детонационному сгоранию», «детонации». Детонация вызывает перегрев, повышенный износ, или даже местные разрушения двигателя, и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывают влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Детонационная стойкость дизельных топлив

Для дизельных двигателей, работающих за счёт самовоспламенения рабочей смеси от сжатия, детонационная стойкость топлива должна наоборот быть достаточно низкой, чтобы обеспечить нормальный рабочий цикл.

Способность топлива воспламеняться при сжатии определяет период задержки воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения) и выражается характеристикой, обозначаемой как «цетановое число».

Чем выше цетановое число, тем меньше задержка, и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь.

См. также

dic.academic.ru

10.1.4. Детонационная стойкость бензина

Не все сорта бензинов выдерживают сильное сжатие. Некоторые углеводороды при сжатии воспламеняются преждевременно и сгорают с очень большой скоростью в виде взрыва. От удара взрывной волны о поршень появляется резкий стук в цилиндре, происходит сильный износ деталей. Это взрывное сгорание бензина называется детонацией.

Наименее стоики к детонации алканы нормального строения. Углеводороды разветвленного строения, а также непредельные и ароматические углеводороды более устойчивы к детонации: они допускают более сильное сжатие горючей смеси.

Для количественной оценки детонационной стойкости бензинов имеется октановая шкала.Каждый сорт бензина характеризуется определенным октановым числом. Октановое число изооктана (2,2,4 триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью, принято за 100. Октановое число н-гептана принято за ноль. Смеси гептана и изооктана имеют октановое число, равное содержанию в них в процентах изооктана. Пользуясь такой шкалой, определяют октановое число бензинов. Если октановое число 76, то это значит, что он допускает такое же сжатие в цилиндре без детонации, как и смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана. Чем больше октановое число бензина, тем лучше его качество.

Некоторые соединения имеют октановое число больше 100. Например, бензол имеет октановое число 108. Самое высокое октановое число у триптана-130. Это – 2,2,3 - триметилбутан (СН3)3С―СН― (СН3)2.

Бензины, полученные в результате перегонки нефти, имеют октановые числа от 30 до 45. Выход бензинов невелик (не более 20 %).

Глава 11. Вторичная переработка нефти

Чтобы увеличить выход бензинов и повысить их октановое число, нефтепродукты, полученные при перегонке, подвергаются вторичной переработке, связанной с изменением структуры углеводородов, входящих в ее состав. Рассмотрим способы деструктивной переработки нефти.

11.1. Крекинг

Крекинг– это высокотемпературная переработка нефтяных фракций с целью получения более низкомолекулярных продуктов путем расщепления высших алканов, входящих в их состав. Применяют два основных вида крекинга: термический и каталитический.Термический крекингосуществляется только под воздействием высокой температуры.

В зависимости от температуры различают следующие виды термического крекинга.

1. Низкотемпературный пиролиз, применяемый для переработки высококипящих фракций нефти:

Г

перегоняемые масла + кокс.

удрон, мазут450-470 0С

газойль 1-1,5 МПа

Образующиеся масла можно использовать как сырье для каталитического крекинга.

  1. Пиролиз при умеренных температурах:

Сжиженные газы (этан,

пропан, н-бутан),750-950 0С диены, ароматиче-

бензин ские углеводороды.

Полученную смесь углеводородов разделяют путем перегонки при низких температурах и давлениях и получают этилен, пропилен, бензол и его гомологи, которые используются далее в химической промышленности.

3. Высокотемпературный пиролиз применяют для получения низкомолекулярных ненасыщенных углеводородов, прежде всего ацетилена при 2000 0С.

Каталитический крекингпри более низких температурах с использованием катализаторов применяют для получения высокооктановых бензинов. Специально подобранные катализаторы обеспечивают изомеризацию и циклизацию углеводородов, вследствие чего повышается их октановое число. В качестве таких катализаторов используют алюмосиликаты составаmAl2O3·nSiO2.

Г

бензин.

азойлькатализатор

Вакуумный газойль 600 0С

При крекинге получается бензин с октановым числом 70-80. Поскольку для современных двигателей требуется топливо с октановым числом более 90, были разработаны методы улучшения качества бензинов. Это – риформингиалкилирование.

studfiles.net

ДЕТОНАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ УГЛЕВОДОРОДОВ И ТОПЛИВ

из "Химия нефти и газа"

Нефть и жидкие нефтепродукты хорошо растворяют иод, серу, сернистые соединения,. различные смолы, растительные и животные жиры. Это свойство широко используется в технике. Нефтеперерабатывающая промышленность выпускает специальные бензиновые и лигроиновые фракции в качестве растворителей для различных отраслей промышленности. В резинотехнической промышленности для приготовления резинового клея применяется бензин галоша . Для лакокрасочной промышленности в кач -стве летучих растворителей вырабатываются узкие лигроиновые фракции (уайт-спирит, нафта). Бензины-растворители используют-. ся также для извлечения растительных масел, чистки одежды и других целей. [c.82] Следует отметить, что из индивидуальных углеводородов лучшими растворителями жиров и масел являются низкомолекулярные ароматические бензол, толуол, ксилолы. Однако вследствие повышенной токсичности применение их ограничено. [c.82] Нефть растворяет также различные газы воздух, окись углерода, углекислый газ, сероводород, метан, этан, пропан, бутаны и др. Поэтому сырая нефть подвергается общей дегазации, а низ-кокипящие фракции и продукты переработки — физической стабилизации, в процессе которой происходит отделение газообразных углеводородов. [c.82] В воде ни нефть, ни углеводороды практически не растворяются. Их взаимная растворимость ничтожна и не превышает сотых долей процента. В тех случаях, когда при эксплуатации нефтепродуктов присутствие воды недопустимо даже в самых малых количествах, содержание воды контролируется специальными методами анализа. [c.82] Из углеводородов в воде в несколько больших количествах растворяются ароматические. Худшая растворимость у алканов. [c.82] Весьма нежелательные последствия наблюдаются даже при незначительном растворении влаги в моторных топливах. Карбюраторные и реактивные топлива особенно при повышенном содержании ароматических углеводородов, обладая свойством гигроскопичности, могут обогащаться влагой из воздуха. При понижении температуры часть воды начинает выделяться сначала в виде мельчайших капелек, и топливо мутнеет. При температуре ниже нуля вода замерзает, и мелкие кристаллики льда могут забить топливные фильтры. Для предотвращения этого опасного явления приходится добавлять, например, к реактивным топливам в виде присадок спирты, которые увеличивают растворимость воды в топливе при низких температурах. [c.83] Хорошими растворителями при обыкновенной температуре для нефти, ее фракций и жидких углеводородов являются бензол, ди-этиловый эфир, хлороформ, сероуглерод, четыреххлдристый углерод. В этиловом и амиловом спиртах растворимы только низко-кипящие фракции нефти. [c.83] Для технологии разделения углеводородных смесей, а также очистки высококипящих нефтяных фракций большое практическое значение получили так называемые селективные (избирательные) растворители. [c.83] Решающее значение при применении селективных растворителей имеет температура. Любая система растворитель — растворяемое вещество характеризуется температурой, при которой и выше которой наступает полное растворение. Эта температура называется критической температурой растворения (КТР). Очевидно, если в смеси находятся вещества, растворяющиеся в данном растворителе при разных температурах, то появляется возможность их количественного разделения. В этом и состоит принцип применС ния селективных растворителей для очистки масел. [c.83] Действительно, если, например, одна группа компонентов масла (Л) полностью растворяется в данном растворителе (Р) при температуре Ти а остальные компоненты масла Б) начинают заметно растворяться только при значительно более высокой температуре Т%, то ясно, что при смешении масла с растворителем Р при температуре получатся два слоя. Один из нихэто раствор веществ А в растворителе Р раствор экстракта), другой — чистые вещества Б (рафинат). В этом идеальном случае после разделения слоев и отгонки растворителя Р исходное масло будет количественно разделено на фракции Л и 5 без всяких потерь и без изменения химического строения компонентов, входящих в состав Л и . На практике таких идеальных селективных растворителей не существует. Полного количественного разделения не достигается. Кроме того, рафинат всегда содержит некоторое количество растворителя и поэтому называется раствором рафината. Таким образом, отгонку растворителя приходится осуществлять от обоих частей экстрактной и рафинатной. Как правило, все нежелательные компоненты нефтяных дистиллатов смолистые вещества, кислородные и сернистые соединений, непредельные углеводороды, полициклические гибридные углеводороды с короткими боковыми цепями попадают в раствор экстракта. Это объясняется тем, что они в применяемых растворителях (нитробензоле, феноле, фурфуроле) имеют низкие КТР. В этих же растворителях парафины, малоциклические нафтеновые, ароматические и гибридные углеводороды и в особенности с длинными цепями насыщенного характера обладают значительно более высокими КТР и поэтому попадают в раствор рафината. [c.84] Однако возможен и обратный случай, когда растворитель хорошо растворяет основную массу полезных компонентов при низких температурах и, наоборот, осаждает из раствора такие нежелательные примеси, как твердые углеводороды или смолы. К таким раство рителям прежде всего относятся жидкий пропан, а также различные смеси ацетон + бензол + толуол, дихлорэтан + бензол и др. Подобные растворители применяются в процессах деасфаль-тизации и депарафинизации. [c.84] Деасфальтизация — отделение смолисто-асфальтеновых веществ от очищаемого продукта обыкновенно проводится с жидким пропаном. Жидкий пропан при 40—60° С полностью растворяет все углеводородные компоненты, включая и твердые, и, наоборот, осаждает смолы и асфальтены. Для сохранения пропана в жидком состоянии процесс деасфальтизации проводят под давлением в 40 ат. Депарафинизация жидким пропаном ведется, наоборот, при низких температурах (от —30 до —40°С). При этих температурах твердые углеводороды выкристаллизовываются и благодаря их плохой растворимости в жидком пропане при низких температурах выпадают из раствора. Все остальные компоненты масла при этом растворяются в жидком пропане. После отфильтровывания парафина растворитель отгоняется от депарафинизированного масла. [c.84] В случае применения для депарафинизации смешанных растворителей роль их компонентов различна. Так, например, при депарафинизации с помощью смеси ацетон + бензол + толуол назначение компонентов смеси следующее. Ацетон при низких температурах не растворяет парафина, что позволяет его отделять. Однако, так как растворяющая способность ацетона по отношению к остальным компонентам невелика, то для ее усиления добавляют бензол. Учитывая, что бензол легко застывает в смесь, для понижения температуры застывания прибавляют еще и толуол. В случае ведения процесса при температуре ниже —35°С применяется смесь ацетон+толуол. [c.85] Подробнее все вопросы, свя- ванные с очисткой селективными растворителями, разбираются в S-f учебниках по технологии нефти. [c.85] Авиационные, автомобильные и тракторные поршневые двигатели внутреннего сгорания с принудительным воспламенением от искры работают по четырехтактному циклу. В первом такте— всасывание — топливно-воздушная рабочая смесь заполняет цилиндр двигателя и нагревается к концу такта в двигателях, рабо-таюш,их на бензине до 80—130° С, и до 140—205° С в керосиновых двигателях. Во втором такте — сжатие—давление смеси возрастает до 10—12 бар, а температура—до 150—350°С. В конце хода сжатия с некоторым опережением смесь воспламеняется от электрической искры. Хотя время сгорания топлива очень мало — тысячные доли секунды, но оно все же сгорает постепенно, по мере продвижения фронта пламени по камере сгорания. Фронтом пламени называется тонкий слой газа, в котором протекает реакция горения. При нормальном сгорании фронт пламени распространяется со скоростью 20—30 м1сек. Температура сгорания достигает 2200—2800° С, а давление газов сравнительно плавно возрастает до 30—50 бар в автомобильных двигателях и до 80 бар в авиационных. В третьем такте (рабочий ход) реализуется энергия сжатых продуктов сгорания и во время четвертого такта цилиндр двигателя освобождается от продуктов сгорания. [c.87] В поршневых авиационных и автомобильных двигателях в качестве топлива применяются бензины, а в тракторных — керосины. Важнейшее эксплуатационное требование к этим видам моторных топлив — обеспечение нормального бездетонационного сгорания в двигателях, для которых эти топлива предназначены. [c.87] Явление детонации находит объяснение в кинетических и химических особенностях реакций окисления и сгорания углеводородов топлива. Эти реакции очень сложны, протекают по радикальноцепному механизму и в сильной степени зависят от температуры. Уже во время всасывания и сжатия происходит как бы предварительная химическая подготовка топливной смеси к сгоранию. Углеводороды топлива вступают в реакции окисления кислородом воздуха. Первыми промежуточными продуктами являются гидроперекиси (ROOH). Это нестойкие, высокоактивные вещества. Они разлагаются с образованием свободных радикалов, вовлекают в реакцию все новые и новые молекулы углеводородов. Следовательно, реакции окисления идут с самоускорением. Возникают новые активные центры, развиваются новые цепи реакций. [c.88] Накапливающиеся в реакционной смеси радикалы СНз% ОН-, СНзОО- и др. очень активны и автокатализируют дальнейшее окисление исходного углеводорода. [c.89] Очевидно, что более высокомолекулярные углеводороды топлива окисляются легче, и реакции сопровождаются распадом углеродной цепи. [c.89] В современных автомобильных двигателях е = 6,5—8 и имеется тенденция к ее увеличению, так как это приведет к дальнейшему повышению литровой мощности и экономичности двигателей. [c.90]

Вернуться к основной статье

chem21.info