Температура горения, вспышки и кипения бензина АИ-92 1, поставка нефтепродуктов по России от компании ООО «Поставком»
Просмотров: 7 876
14.10.2021 14:20
Бензин не является однокомпонентным продуктом, поэтому единой формулы, как и фиксированных значений характеристик для него не существует. Кроме непосредственно производных нефтепродуктов в бензине присутствует большое количество присадок, которые сильно влияют на свойства итогового продукта. Поэтому для простоты исследования вопроса далее мы будем говорить о бензине самой распространенной марки – АИ-92.
Для начала давайте разберемся, что означают цифры и буквы в марке бензина. Число указывает на степень устойчивости топлива к возгоранию. И чем оно больше, тем устойчивее продукт к самовоспламенению, т. е. к способности загореться без наличия открытого огня. Чем опасна детонация, поговорим ниже, а сейчас вернемся к марке. Буквы «А» и «И» говорят о том, что бензин автомобильный, а значение октанового числа получено путем исследования.
Чем опасно самовоспламенение?
Наличие детонации – очень неприятный, а иногда и фатальный момент для двигателя. И возникновение посторонних шумов из-за столкновения волн высокого давления в цилиндрах – это только вершина айсберга. Самовоспламенение бензина АИ-92 часто приводит к куда более разрушительным последствиям. Ударная волна от детонации буквально сдирает масляную пленку, защищающую поршневые кольца и цилиндры от износа, а двигатель от перегрева. Также она приводит к тому, что в камере сгорания образуется нагар, который также нарушает работу и приводит к поломке элементов мотора.
Последствия детонации топлива в двигателе
От чего зависит и как определяется октановое число?
Октановое число бензина, полученного из сырой нефти, колеблется в пределах 40–60 единиц. Из-за чрезвычайно низкой устойчивости к детонации в него добавляют определенный набор присадок. Кроме этого, есть методы переработки нефти, которые позволяют увеличить октановое число сырого бензина путем повышения доли разветвленных и циклических углеводородов в его составе.
На сегодня существует 2 способа определения октанового числа, которые дают разные данные для одной и той же пробы: исследовательский (ГОСТ 8226) и моторный (ГОСТ 511/82). В первом случает в лабораторных условиях сравниваются 2 образца – опытный и эталонный. При проведении моторного исследования используется одноцилиндровый двигатель, который позволяет измерить степень сжатия в режиме реального времени.
Важный факт. В каждой стране принята своя система определения октанового числа. Для России эталонным считается исследовательский метод определения. А, например, США используют среднее арифметическое значений двух методов.
Температура кипения бензина
Так как АИ-92, как и другие бензины, состоит из различных фракций, то не существует единого значения для точки кипения. Так, легкие фракции начинают кипеть уже при 33°.
Производители различают несколько стадий кипения бензина в зависимости от перегоняемого объема. Первая стадия – это начало закипания, далее отслеживают, когда сгорают 10, 50 и 90 % и точку полного испарения топлива.
Эти значения напрямую влияют на работу двигателя.
За температуру, при которой начинают кипеть и сгорают первые 10 % бензина, отвечают легкие фракции. Она влияет на пусковые характеристики двигателя. Чем ниже этот порог, тем проще запустить мотор при низких температурах. Поэтому зимние сорта содержат большее количество легких фракций.
Интересный факт. Еще пару десятков лет назад закипевшее при жаре топливо было достаточно распространенным явлением. Образовывающиеся при этом паровые пробки стопорили работу мотора, и приходилось ждать, пока техника остынет.
Около 50 % объема топлива называют рабочей фракцией. Она влияет на время прогрева и переход двигателя в разные режимы работы.
За температуру кипения 50–90 % бензина отвечают тяжелые фракции. Чем ниже эта температура, тем более равномерно и полнее прогорает топливо в цилиндрах. Если порог слишком высок, то часть бензина может оседать на стенках камеры в виде конденсата, впоследствии образуя нагар и смывая масляную пленку.
Это снижает срок эксплуатации элементов двигателя. Кроме того, расход такого топлива сильно возрастает, что бьет по экономической составляющей. Согласно ГОСТу, оптимальной температурой кипения для тяжелых фракций считается 180 °С.
В чем отличия температуры горения и вспышки АИ-92?
Вспышка происходит от открытого огня, когда концентрация паров бензина достигает интервала 0,8–8 % по объему. Важно помнить, что горит именно паровоздушная смесь. Поэтому если концентрация бензина в воздухе меньше, то возгорания не произойдет по причине недостатка горючего вещества. Если же концентрация выше порогового значения, то для возгорания уже не будет достаточно кислорода.
Не стоит путать вспышку с самовоспламенением, при котором для детонации не нужен огонь.
Обычно температуру вспышки определяют лабораторным методом, при котором в емкость, расположенную над тиглем, наливают бензин. И начинают его нагревать. При каждом повышении температуры на 1 градус над емкостью зажигается источник пламени.
Температуру вспышки фиксируют в момент, когда появляется огонь.
Вопреки расхожему мнению, температура горения бензина – это температура, которую создает топливо при сгорании. Она сильно зависит от того, в каких условиях горит бензин. Так, в двигателе температура достигает 900–1100 °С. В то время как при горении топлива на открытом воздухе она не превышает 900 °С.
Скорость горения
Октановое число влияет не только на способность бензина к самовоспламенению. Что более важно, от него зависит скорость горения топлива. Ведь чем меньше скорость сгорания, тем дольше он толкает поршень. А значит, и КПД в этом случае выше.
Меры предосторожности при хранении бензина
Что происходит при длительном хранении?
Несмотря на то что бензин – это легкогорючее вещество, при его хранении с большей вероятностью он потеряет в качестве, чем воспламенится. Дело в том, что с учетом всей опасности, бензин не так просто детонирует. Конечно, если вы не забавляетесь со спичками рядом с разлитым топливом.
Что более важно, при длительном хранении из бензина испаряются вещества, которыми доводилось октановое число. Конечно, это не приведет к тому, что он потеряет свои основные свойства. Но вот на качестве сгорания и на работе двигателя это может сказаться.
При взаимодействии с воздухом бензин склонен к окислению. В результате после сгорания на стенках камеры и в топливных каналах образуется смолянистый осадок. Что также не приносит пользу двигателю.
Во время длительного хранения часть фракций может выпадать в осадок, что приводит к засорению фильтров топливной системы.
В чем хранить?
Лучше всего хранить бензин в металлических (алюминиевых, стальных) канистрах. Пластик менее предпочтителен из-за низкой прочности и герметичности таких тар. Кроме того, он не отводит статическое электричество, что может привести к появлению искры и возгоранию. Вообще герметичность – один из наиболее важных моментов при хранении. Во-первых, неплотно закрытые тары способствуют испарению компонентов.
Конечно, через микрощели не может испариться сколь-нибудь большое количество самого топлива, но вот летучие фракции вполне могут. Кроме того, бензин обладает высокой текучестью и буквально просачивается даже в малейшие щели. Думаю, нет нужды говорить, чем может быть опасно разлитие бензина.
Из-за склонности к окислению необходимо следить, чтобы воздуха в таре было как можно меньше. Поэтому рекомендуется заполнять канистру на 95 %. Это также препятствует образованию конденсата на стенках. Его появление провоцирует коррозию и в итоге разрушает емкость.
Условия хранения
Высокие температуры – это то, что противопоказано бензину. Во-первых, они являются причиной усиления испарения топлива. Во-вторых, окисление бензина при высоких температурах происходит более интенсивно. Поэтому тары лучше хранить в прохладных помещениях с температурой не выше 15 °С.
Освещенность, вопреки расхожему мнению, не оказывает непосредственного влияния на хранение бензина. Запрет на нахождения емкостей под прямыми солнечными лучами связан исключительно с тем, что это приводит к перегреву и испарению топлива.
Пожарная опасность
Так как самовоспламенение бензина при нормальном давлении происходит при температурах свыше 255 °С, то при хранении топлива следует опасаться контакта с открытым огнем, а не внезапной детонации. Чтобы предотвратить возгорание, не следует использовать для хранения тары, способствующие накоплению статического электричества. Также следует внимательно относиться к герметичности емкостей. Конечно, в нормальных условиях сложно добиться нужной для вспышки концентрации паров, но это не значит, что не может загореться сам бензин.
Список литературы:
- Григорьева Л. В., Кацуба Ю. Н., Производство бензинов [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proizvodstvo-benzinov/viewer
- Ланин С. Н., Палюлин В. А., Баскин И. И., Расчет адиабатических температур горения алканов с2-с11 — компонентов нефтепродуктов методом искусственных нейронных сетей [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raschet-adiabaticheskih-temperatur-goreniya-alkanov-s2-s11-komponentov-nefteproduktov-metodom-iskusstvennyh-neyronnyh-setey/viewer
- Шишков В.
А., Определение угла опережения зажигания при переключении с бензина на газ в зависимости от скорости горения топливной смеси [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-ugla-operezheniya-zazhiganiya-pri-pereklyuchenii-s-benzina-na-gaz-v-zavisimosti-ot-skorosti-goreniya-toplivnoy-smesi/viewer
А., Определение угла опережения зажигания при переключении с бензина на газ в зависимости от скорости горения топливной смеси [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-ugla-operezheniya-zazhiganiya-pri-pereklyuchenii-s-benzina-na-gaz-v-zavisimosti-ot-skorosti-goreniya-toplivnoy-smesi/viewerУдельная теплота сгорания — формула и обозначения
Погреться у батареи зимой и заварить чаёк не получилось бы, если бы человечество не научилось использовать энергию. А рождается эта энергия благодаря сгоранию топлива.
Виды топлива
Человеку очень нужно тепло для всех процессов жизнедеятельности: например, для обогрева жилища, готовки, плавления металлов и получения других видов энергии. Чтобы получать тепло и свет, человек использует топливо. Когда люди впервые добыли огонь, без топлива тоже не обошлось — им послужила древесина.
Топливо — это любое вещество, выделяющее энергию в ходе сгорания.
Существует четыре группы видов топлива:
- твердое топливо,
- жидкое топливо,
- газообразное топливо.
На самом деле есть еще четвертая группа — ядерное топливо, но в этом случае механизм получения энергии другой. О нем мы рассказали в статье про ядерный реактор.
К
- древесина,
- горючие сланцы,
- уголь,
- торф.
Ископаемые твердые виды топлива, кроме сланцев, являются продуктом разложения органической массы растений. Торф — самый молодой из них, он представляет собой плотную массу, которая образовалась из перегнивших болотных растений. Уже не такие молодые (скажем, средних лет 🤣) бурые угли — это темная однородная масса, которая окисляется и рассыпается на свежем воздухе.
Горючие сланцы — полезные ископаемые, дающие смолу. Каменные угли — ребята с повышенной прочностью и небольшой пористостью.
Жидкое топливо — это, например, бензин или нефть. Газообразное — это смесь, содержащая в себе водород и окись углерода.
В горючей части топлива всегда есть углерод, кислород, водород, сера и азот. Кислород в соединении с углеродом или водородом уменьшает тепло, которое выделяется в процессе горения. Азот переходит в продукты сгорания, не окисляясь. Сера — вредная примесь, при сгорании которой выделяется в 4 раза меньше теплоты, чем при сгорании углерода.
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Удельная теплота сгорания топлива
Удельная теплота сгорания определяет энергетическую ценность топлива.
Эта величина фигурирует в формуле количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива.
Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива Q = qm q — удельная теплота сгорания [Дж/м3] m — масса [кг] |
Удельная теплота сгорания — это табличная величина, которая показывает, какое количество энергии выделится при сгорании 1 кг топлива.
Ниже представлены таблицы с некоторыми значениями удельной теплоты сгорания.
Твердое топливо
Вещество | Удельная теплота сгорания, МДж/кг |
|---|---|
Бурый уголь | 9,3 |
Древесный уголь | 29,7 |
Сухие дрова | 8,3 |
Древесные чурки | 15,0 |
Каменный уголь марки А-I | 20,5 |
Каменный уголь марки А-II | 30,3 |
Кокс | 30,3 |
Порох | 3,0 |
Торф | 15,0 |
Жидкое топливо
Вещество | Удельная теплота сгорания, МДж/кг |
|---|---|
Бензин, нефть | 46,0 |
Дизельное топливо | 42,0 |
Керосин | 43,0 |
Мазут | 40,0 |
Этиловый спирт | 27,0 |
Газообразное топливо
Вещество | Удельная теплота сгорания, МДж/м³ |
|---|---|
Водород | 120,8 |
Генераторный газ | 5,5 |
Коксовый газ | 16,4 |
Природный газ | 35,5 |
Светильный газ | 21,0 |
Решение задач
Задачка простая
В топке паровой машины сгорело 50 кг каменного угля, удельная теплота сгорания которого равна 30 МДж/кг.
Какое количество теплоты выделилось в этом процессе?
Решение
В условии задачи есть все необходимые данные, поэтому переводим их в СИ и подставляем в формулу.
Переводим удельную теплоту сгорания в СИ:
30 МДж/кг = 30 000 000 Дж/кг
Подставляем значения в формулу:
Q = qm = 30 000 000 50 = 1 500 000 000 = 1500 МДж
Ответ: в процессе сгорания выделилось 1500 МДж.
Задачка сложная
Сколько килограммов воды можно нагреть на спиртовке при температуре 30°С, если сжечь в ней 21 грамм спирта? КПД спиртовки равен 30%.
Удельная теплоемкость воды — 4200 Дж/(кг·°С).
Решение
кг
Ответ: можно нагреть 1,45 кг воды.
Попробуйте подготовку к ЕГЭ по физике онлайн с опытным преподавателем в Skysmart!
Температура камеры сгорания и мгновенные измерения локального теплового потока в двигателе с искровым зажиганием
1993-03-01
Температуры и тепловые потоки в камере сгорания и поршнях головки цилиндров измерялись в 4-цилиндровом двигателе с искровым зажиганием объемом 2,2 л. Измерения для камеры сгорания проводились при полностью открытой дроссельной заслонке, от 1400 до 5000 об/мин с шагом 600 об/мин, дополнительные измерения проводились в камере сгорания при частично открытой дроссельной заслонке при 3200 об/мин. Измерения температуры поршня и теплового потока проводились в режиме WOT от 1400 до 3200 об/мин с шагом 600 об/мин.
SAE MOBILUS
Подписчики могут просматривать аннотации и загружать весь контент SAE.
Учить больше »
Доступ к САЕ МОБИЛУС »
Цифровой $33,00 Распечатать $33,00
Предварительный просмотр документа Добавить в корзину
Участники экономят до 18% от прейскурантной цены.
Войдите, чтобы увидеть скидку.
Специальное предложение: Загружать несколько технических документов каждый год? TechSelect — это экономичный вариант подписки, позволяющий выбирать и загружать от 12 до 100 полнотекстовых технических документов в год. Дополнительную информацию можно найти здесь.
Топливо > Температура вспышки
Топливо > Температура вспышкиТемпература вспышки и температура самовоспламенения обычных автомобильных жидкостей
Лабораторные измерения
Лабораторные измерения температуры вспышки дают полезную информацию о температуре, при которой жидкость может выделять достаточно паров, чтобы поддерживать пламя в идеальных условиях.
Измерения температуры самовоспламенения требуют дополнительной интерпретации. В лаборатории самовоспламенение измеряется путем помещения образцов в почти закрытые камеры без доступа воздуха и с помощью приборов для выявления даже хрупких и мимолетных воспламенений. Значения, показанные в следующей таблице, указывают на самые низкие возможные температуры воспламенения для перечисленных жидкостей в идеальных условиях.
Значения в таблице представлены для общего ознакомления и не требуют запоминания. Табличные значения позволяют сравнивать относительную воспламеняемость различных жидкостей и могут использоваться в качестве источника для практических исследований пожаров.
| Жидкости | Точка возгорания [12] или F | Температура самовоспламенения [13] o F |
Автоматическая коробка передач. Жидкость [ 2, 4] | 302-383 | 410-417 |
| Тормозная жидкость [ 2, 4, 10, 11] | 210-375 | 540-675 |
| Компрессорное масло (ПАГ и сложный эфир) [4, 8] | 392-500 | 410-714 |
| Охлаждающая жидкость | ||
| Этиленгликоль (100%) [ 1, 2, 4] | 232-260 | 725-775 |
| Этиленгликоль (90%) [ 2] | 270 | Н/Д |
| Пропиленгликоль (100%) [ 1, 4] | 210-230 | 700 |
| Дизельное топливо [1, 2, 3, 4] | 100-204 | 350-625 |
| Этанол (в газоголе) [ 1, 3, 5] | 55 | 685 |
| Бензин (октановое число 50-100) [1, 2] | от -36 до -45 | 536-853 |
| Бензин (неэтилированный) [ 4] | -45 | 495-833 |
| Моторное масло (обычное и синтетическое) [ 1, 2, 4] | 300-495 | 500-700 |
| Метанол (в жидкости для ветрового стекла) [ 1, 2, 3, 4, 5,14] | 52-108 | 725-878 |
| Жидкость гидроусилителя руля [ 2, 4] | 300-500 | 500-700 |
| Хладагенты | ||
R134a 140 кПа (5,5 фунт/кв. дюйм изб.) [ 7] | 350 | |
| R134a[ 7,15,16] | 1370-1418 | |
| Фреон 12 [17] | >1382 | |
| ГХФУ-22 [ 9] | Воспламеняется при манометрическом давлении 60 фунтов на кв. дюйм | |
| Углеводородные хладагенты | Легковоспламеняющийся | Легковоспламеняющийся |
| Стартерная жидкость (этиловый эфир) [ 5,18] | -49 | 320 |
Примечание к таблице: если разные источники имели разные значения температуры воспламенения или температуры самовоспламенения для одного и того же материала, диапазон в таблице был увеличен, чтобы включить все найденные значения.