Лекции по технологии глубокой переработки нефти в мотор- ные топлива: Учебное пособие. Спб.: Недра, 2007. 312 с
Лекция 6. Химмотологические требования к качеству
жүктеу/скачать 3.43 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Антидетонационные свойства
| Лекция 6. Химмотологические требования к качеству
и марки авто- и авиабензинов ДС явл. осн. показателем кач-ва авиа- и АБ. Она характе- ризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенени- ем от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания бензина 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 рез-те ско рость распространения пламени возрастает до 1500–2000 м/с, а давл. нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот рез- кий перепад давл. создает ударную детонационную волну, распрос траняющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар та- кой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звон- кий метал. стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появл. повышенные износы цилин- дро-поршневой группы, увеличивается дымность отработав- ших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особен но опасна детонация в авиационных двигателях. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в БД оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя (степ. сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, мат-л, из к-рого изго товлены поршни, цилиндры и головка блока цилиндра, число обо- ротов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэф. избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и кач-во применяемого топлива. В БД наиб. благоприятны для бездетонационного го- рения такие значения параметров, к-рые обеспечивают min время сгорания, низкие t и наилучшие условия гомогениза- ции рабочей смеси в камере сгорания. Из этого принципа следует, что при конструировании БД следует стремиться к уменьшению диаметра цилиндров, увеличению их числа и числа оборотов коленчатого вала, к обеспечению интен- 49 сивного теплообмена в системе охлаждения, использовать для изготовления блока цилиндров металлы с высокой теп- лопроводностью, напр., алюминий; следует отдать предпоч- тение таким формам камеры сгорания, к-рые обес печивают наилучшие условия для перемешивания и одновр. отвода тепла рабочей смеси и т. д. С повышением степ. сжатия уменьшается время сгорания рабочей смеси и существен- но улучша ются технико-экон. показатели двигателя, однако при этом в рез-те повышения t в камере сгорания возрастает вероятность возникновения детонации, а также неконтроли- руемого самовоспламенения топлива. Вероятность возникновения детонации при работе на данном двигателе существенно зависит и от ХС применяе- мого АБ: наиб. стойки к детонации арены и изо-алканы и склонны к детонации н-алканы бензина, к-рые легко окис- ляются кислородом воздуха. Оценка ДС бензинов проводится на стандартном одно- цилиндровом двигателе с переменной степ. сжатия (УИТ-65). Определение ДС сводится к подбору смеси эталонных углев- дов, к-рая при данной степ. сжатия стандартного двигателя сгорает с такой же интенсивностью детонации, как и испытуе- мый бензин. В кач-ве эталонных углев-дов приняты изооктан (2,2,4-триметилпентан) и н-гептан, а за меру ДС принято ОЧ. ОЧ изооктана принято равным 100, а гептана — нулю. ОЧ бензинов — показатель ДС, численно равный про- центному содерж-ю изооктана в эталонной смеси с н-геп- таном, к-рая по ДС эквивалентна испытуемому бензину в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя. ОЧ бен зинов выше 100 ед. определяют сравнением их ДС с изооктаном, в к-рый добавлена антидетонационная при- садка — тетраэтилсвинец (ТЭС). Определение ОЧ на уста- новке УИТ-65 ведут при 2 режимах: в жестком режиме с частотой вращения коленчатого вала двигателя 900 об/мин (метод принято называть моторным) и в мягком режиме с частотой вращения коленчатого вала двигателя 600 об/мин (исследо вательский метод). ОЧ бензина, найденное по ис- следовательскому методу (ОЧИМ), как правило, выше ОЧ, определенного моторным методом (ОЧММ). Разницу между ОЧИМ и ОЧММ назы вают «чувствительностью». Последняя 50 зависит от ХС бензина: наиб. у алкенов, несколько меньше у аренов, затем идут циклановые и самая низкая чувстви- тельность у алканов. Осн. зако номерности влияния хим. строения углев-дов и бензиновых компонентов на их ДС приведены в табл. 3.1: 1. Наим. ДС обладают н-алканы, наивысшей — арены. ДС цикланов выше, чем у алканов*, но ниже, чем у аренов с тем же числом атомов углерода в молекуле. 2. ДС у н-алканов резко снижается с увеличением их ММ. 3. ДС изо-алканов знач. выше, чем у н-алканов. Увеличение степ. разветвленности молекулы, компактное и симмет- ричное расположение метильных групп и приближение их к центру молекулы способствует повышению ДС изо- алканов. 4. Алкены обладают более высокой ДС по ср. с алканами с тем же числом атомов углерода. Влияние строения ал- кенов на их ДС подчиняется тем же закономерностям, что и у изо-алканов. Повышению ДС алкена способствует расположение двойной связи в его молекуле ближе к цен- тру. Среди диалкенов более высокие ДС имеют углев-ды с сопряженным располо жением двойных связей. 5. Наличие и удлинение боковых цепей нормального строе- ния у цикланов приводит к снижению их ДС. Разветвле- ние боковых цепей и увеличение их числа повышают ДС цикланов. 6. ДС аренов, в отличие от др. классов углев-дов, не пони- жается, а наоборот, несколько повышается с увеличением числа углеродных атомов. Их ДС улучшается при умень- шении степени разветвленности и симметричности рас- положения алкильных групп, а также наличии двойных связей в алкильных группах. Лучшими компонентами высокооктановых авиа- и АБ явл. изо-алканы и до определенного предела — арены (чрез- мерно высокое содерж-е аренов приводит к ухудшению др. показателей кач-ва бензинов, таких как токсичность, нага- рообр-е и др.). * Н-алканы — исторически сложившееся тривиальное название алканов линейной структуры. |