Пары дизельного топлива легче или тяжелее воздуха

Пары дизельного топлива легче или тяжелее воздуха

Испаряемость дизельного топлива оценивается фракционным составом, т.е. температурами t10%, t50%, t96%, t к.п..

В отличие от бензина, фракционный состав дизельного топлива регламентируется только двумя температурами выкипания 50 и 96% топлива.

Между температурой выкипания 10% дизельного топлива и работой дизельных двигателей однозначной связи не установлено.

При повышении выкипания 10% топлива, т.е. утяжеления топлива, увеличивается его расход и дымность отработанных газов.

При понижении выкипания 10% топлива, т.е. облегчении топлива, ухудшается пуск двигателя. Причиной этому служит то, что легкие фракции имеют худшую самовоспламеняемость, т.е. пусковые свойства дизельный топлив для дизелей, где происходит самовоспламенение от сжатия.

Поэтому пусковые качество дизельного топлива определяются температурой его выкипания 50%.

Температура выкипания 96% топлива регламентируется содержанием в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов.

В зависимости от марки дизельного топлива температуры выкипания t50% и t96% колеблется как указано выше.

Чем выше испаряемость топлива, тем качественнее смесеобразование внутри цилиндров, значит, лучше будет его сгорание.

Поэтому, чтобы качественно было смесеобразование, дизельное топливо нужно тщательно распыливать. Это достигается созданием большой скорости движения топлива через сопла форсунок. Перемешиваясь в среде сжатого горячего воздуха, капли ДТ испаряются, а их пары, перемешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь.

Испаряемость дизельного топлива в эксплуатационных условиях зависит от следующих факторов:

  • от конструкторских особенностей дизеля;
  • от формы камеры сгорания;
  • от конструкции и размера сопловых отверстий форсунок;
  • от давления топлива;
  • от направления впрыска топлива.

Все эти факторы влияют на оптимальное перемешивание топлива с воздухом, а значит, и на испаряемость. Остальные факторы, такие как вязкость, давление насыщенных паров, поверхностное натяжение, имеют такое же значение для испаряемости дизельного топлива, как и у бензинов. Утяжеление и облегчение фракционного состава дизельного топлива рассматривается как одно из перспективных направлений увеличения ресурсов топлива.

Установлено, что за счет увеличения температуры конца кипения с 360 до 380˚С ресурсы дизельного топлива могут быть увеличены на 3. 4%.

Двигатель внутреннего сгорания, хотя вернее было бы — внутреннего взрыва, использует взрыв быстро сжатой смеси паров топлива с воздухом. Энергия взрыва паров дизельного топлива проявляется в резком увеличении давления в камере сгорания за счет расширения газов, получающихся вследствие химической реакции взрыва.

Двигатель на дизельном топливе

Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия. Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в способе подачи паров дизельного топлива (топливо-воздушной смеси) в цилиндр и способе их воспламенения. В дизельном двигателе воздух подается в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия (от 14:1 до 24:1), воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (800—900°С). Пары дизельного топлива впрыскиваются в камеры сгорания форсунками под большим давлением (от 10 до 220 МПа) и практически мгновенно воспламеняются.

Читайте также:  Схема зажигания ваз 21099 инжектор

Свечи у дизеля тоже могут быть, но они являются свечами накаливания и разогревают воздух в камере сгорания, чтобы облегчить запуск. Таким образом, наиболее распространенным определением дизельного двигателя является: "Поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением паров топлива от сжатия". Дизельный двигатель благодаря очень высокой степени сжатия отличается большим КПД (до 50 %) по сравнению с бензиновым двигателем.

Принцип работы дизельного двигателя с четырехтактным циклом

Первый такт — впуск, служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом. При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан.

Второй такт — сжатие, необходим для подготовки к самовоспламенению паров дизельного топлива. При своем движении к верхней мертвой точке, поршень сжимает воздух в 18-22 раза (у карбюраторных в 8-10 раз). Поэтому в конце такта сжатия, давление паров дизельного топлива над поршнем достигает 40 кг/см2, а температура поднимается выше 500°С.

Третий такт — рабочий ход, служит для преобразования энергии сгораемого дизельного топлива в механическую работу. В конце такта сжатия, в камеру сгорания, через форсунку под давлением подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха. При сгорании дизельного топлива (взрыв паров дизельного топлива), происходит его расширение и увеличение давления паров. При этом возникает усилие, которое перемещает поршень к нижней мертвой точке и через шатун проворачивает коленчатый вал. Во время рабочего хода давление в цилиндре достигает 100 кг/см2, а температура превышает 2000°С.

Четвертый такт (выпуск отработавших газов) служит для освобождения цилиндра от отработавших газов. Поршень от нижней мертвой точки поднимается к верхней мертвой точке и, через открытый выпускной клапан, выталкивает отработавшие газы. При своем последующем движении вниз, поршень засасывает свежую порцию воздуха, происходит такт впуска, такт взрыва паров дизельного топлива — и рабочий цикл повторяется.

В двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще, и можно ожидать существенного повышения мощности по сравнению с четырехтактным циклом. На практике же это не удается реализовать.

Читайте также:  Как настроить радиоприемник на нужную частоту

Давление паров дизельного топлива, температура вспышки и возможность взрыва паров

Давление насыщенных паров определяет летучесть нефти нефтепродуктов, оказывающую влияние на условия их применения. Давление насыщенных паров с повышением температуры растет. Образование насыщенных паров приводит к тому, что давление на свободной поверхности не может быть ниже давления насыщенных паров. Как и во всех нефтепродуктах, в дизельном топливе давление паров (равновесная устойчивая концентрация паров над поверхностью жидкости) зависит от температуры, оно увеличивается с повышением температуры и сравнивается с атмосферным в начале кипения.

Температура вспышки (не путать с температурой самовоспламенения) — это температура, при которой давление (концентрация) паров жидкости настолько высоки, что они вспыхивают при наличии провоцирующего источника. Данная концентрация находится между нижним и верхним пределами взрываемости. Можно сказать, что температура вспышки при наличии провоцирующего источника — это значение, которое связывает давление и концентрацию насыщенных паров, находящихся в пределах НКПР и ВКПР.

Пары дизельного топлива опасны только при температурах выше 55°С. Дизельное топливо загорается только тогда, когда происходит испарение и нагрев паров, от поднесенного огня возникновение взрыва паров дизельного топлива в открытом пространстве практически исключено. Пары дизельного топлива практически безопасны при температурах окружающей среды, т.е. концентрация их всегда ниже нижнего концентрационного предела.

При операциях с нефтепродуктами несложно проследить возникновение ситуаций, при которых происходит превращение паров высокой невзрывоопасной концентрации в низкую взрывоопасную концентрацию. Существуют приборы для определения давления насыщенных паров дизельного топлива. Определение давления насыщенных паров происходит при температуре 380°С и при отношении объема, занимаемого пробой топлива, к объему, занимаемому парами топлива, равном 1:4.

Плотность паров дизельного топлива меньше, чем у бензина. Они также менее летучие, поэтому процессы испарения, образования горючих смесей с воздухом, сгорания, а также образования взрывоопасных смесей для двух видов топлива различны.

Дизельное топливо неоднородно, состоит из нафтеновых, парафиновых и ароматических углеводородов, их производных и других химических соединений. Эта неоднородность отражается как на составе паров, так и на свойствах самого дизельного топлива.

В перечне характеристик топлива есть понятия, относящиеся к его парам.

Температура вспышки паров дизельного топлива

Её значение характеризует сам момент вспышки, затем пламя быстро гаснет, поскольку при этой температуре скорость образования горючей смеси ещё мала для горения. Воспламенение наступает позже, когда температура нефтепродукта и его паров возрастут.

Понятие температуры вспышки паров активно используется в производстве и исследовании качества топлива:

  • для установления норм безопасного обращения с горючим;
  • для определения его чистоты;
  • для выявления фальсификатов и опасных добавок;
  • для правильных расчётов работы энергоустановок.
Читайте также:  Светодиоды 12 вольт с встроенным резистором

Температура вспышки паров дизельного топлива в открытом тигле — от 52 до 96 ºС. Для бензина её значение составляет -43 ºС. Однако при сравнении температур самовоспламенения наблюдается обратная картина: для дизельного топлива это 210, для бензина — 246 ºС. Вещества, имеющие температуру вспышки паров ниже 61 ºС, относятся к легковоспламеняющимся, поэтому и бензин, и ДТ — в их числе.

Температуру вспышки всегда учитывают:

  • при перевозке и хранении топлива в жаркую пору года;
  • при размещении мощного работающего двигателя в закрытом помещении;
  • при производстве ДТ.

ГОСТ 305-82 устанавливает температуру вспышки паров для ДТ общего назначения не выше 40, для двигателей тепловозов и морских судов — не выше 62 ºС.

Давление насыщенного пара

Давление насыщенных паров дизельного топлива — это равновесное количество пара вещества над жидкостью при установленных объёмах двух фаз и заданной температуре. Измеряется в Па или мм. рт. ст. на специальном устройстве.

Поскольку ДТ состоит из различного набора химических соединений, давление насыщенного пара зависит не только от марки продукта, но и от сорта нефти. Для дизельного топлива его значения составляют от 800 до 1333 Па или от 6 до 10 мм.рт. ст., для бензина — от 48 000 до 93 000Па или от 370 до 720 мм. рт. ст.

От плотности насыщенных паров топлива и состава фракций зависит, в свою очередь, испаряемость материала, то есть способность перехода из жидкого в газообразное состояние, определяющая качество запуска и работы двигателя.

Давление насыщенных паров ДТ тем выше, чем ниже температура кипения фракции. Чем легче фракции, тем проще запуск двигателя.

Класс опасности паров дизельного топлива

По ГОСТ 12.1.044 дизельное топливо — это легковоспламеняющаяся жидкость. В соответствии с ГОСТ 12.1.007 по степени воздействия на организм человека его относят к 4 классу опасности (малоопасная жидкость).

Предельная концентрация паров ДТ в рабочей зоне — 300 мг/м³. Взрывоопасной считается также концентрация его паров в смеси с воздухом в диапазоне от 2 до 12 %. При наличии взрывоопасной концентрации нижним и верхним температурными пределами взрываемости насыщенных паров считаются 70 и 120 ºС соответственно.

Если вам понравилась наша статья и мы как-то смогли ответить на ваши вопросы — то будем очень благодарны за хороший отзыв о нашем сайте!

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector