Меню Закрыть

Химические свойства бензина: Физико-химические свойства бензина | reshebniki-online.com

Содержание

Физико-химические свойства бензина | reshebniki-online.com

Реферат

Дисциплина: материаловедение

Тема: Физико-химические свойства бензина

2009

Введение

Отечественные легковые автомобили и автобусы, а также большинство грузовых автомобилей имеют карбюраторные двигатели. Топливом для этих двигателей служит автомобильный бензин.

Основные технико-экономические требования к бензинам сводятся к следующему:

— бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах и во всех практически встречающихся условиях эксплуатации;

— двигатель должен развивать предусмотренную для него мощность при минимальном расходе бензина;

— бензин должен обеспечивать минимальные износы двигателя, трудовые и материальные затраты на ремонт и техническое обслуживание двигателя;

— качество бензина не должно ухудшаться при транспортировании, хранении и использовании;

— обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности для персонала, занимающегося эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей.

Исходя из названных выше требований устанавливается соответствие бензина данным конкретным условиям и возможность его применения.

Физико-химические свойства

Соответствие бензина перечисленным требованиям зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств, которые определяются рядом показателей. Основные показатели физико-химических свойств бензинов указываются в стандарте или в технических условиях на бензин данной марки.

Приведенные показатели могли бы значительно изменяться в зависимости от природы нефти, способов ее переработки и очистки бензина. Стандартизация основных показателей физико-химических свойств обеспечивает одно и то же качество бензина данной марки.

Фракционный состав, давление насыщенных паров, детонационная стойкость, а также содержание механических примесей и воды в бензине определяют способность данного бензина образовывать бензино-воздушную смесь нужного состава при различных условиях работы двигателя, в том числе при низких и высоких температурах, минимальных и максимальных числах оборотов коленчатого вала, при приоткрытом или полностью открытом дросселе, т. е. определяют карбюрационные качества бензина, от которых зависит безотказность работы двигателя.

От них зависят также быстрота и полнота сгорания бензино-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, возможность работы двигателя на наиболее экономичных режимах, т. е, мощность, развиваемая двигателем, и количество расходуемого при этом бензина.

Фракционный состав устанавливает зависимость между количеством топлива (в % по объему) и температурой, при которой оно перегоняется. Для характеристики фракционного состава в стандарте указывается температура, при которой перегоняется 10, 50 и 90 % бензина, а также температура конца его перегонки, иногда и начала.

Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенному износу цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также вследствие неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам.

Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и нагрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора.

Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию паровых пробок в системе питания и снижению мощности, перебоям и даже остановке двигателя.

Поэтому давление насыщенных паров бензина устанавливается таким, чтобы при хорошем его испарении не образовывались паровые пробки в системе питания двигателя.

При оценке испаряемости бензина необходимо наряду с давлением насыщенных паров учитывать его фракционный состав.

Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, являющуюся важнейшим его эксплуатационным качеством.

Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, указываемым в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина. Показатель октанового числа входит и маркировку бензина. Октановое число бензина численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая равноценна по детонационной стойкости испытуемому бензину.

Чем выше октановое число, тем более стоек бензин перед детонацией и тем лучшими эксплуатационными качествами он обладает.

При сопоставимых условиях бензины с более легким фракционным составом имеют более высокое октановое число. Лучше противостоят детонации бензины, в которых преобладают ароматические углеводороды, затем следуют нафтеновые, и наименьшая детонационная стойкость у бензинов, состоящих в основном из нормальных парафиновых углеводородов.

Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется.

Детонация чаще всего возникает при работе прогретого двигателя на полной нагрузке при небольшом числе oборотов коленчатого вала. Возникновению детонации способствует ухудшение охлаждения двигателя (нагар, накипь, пробуксовка ремня вентилятора и др.), увеличение открытия дросселя, уменьшение числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличение угла опережения зажигания.

Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию

Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов.

Механические примеси в бензине не допускаются. Они приводят к засорению топливных фильтров, топливопроводов, жиклеров, что нарушает нормальную работу двигателя, увеличивает износ цилиндров и поршневых колец,

Наличие воды в бензине также исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров.

На безотказную работу двигателя, развиваемую им мощность и расход бензина кроме рассмотренных свойств оказывают некоторое влияние и другие физико-химические свойства. Так, развиваемая двигателем мощность зависит от теплоты сгорания топлива. В то же время у применяемых марок бензинов теплота сгорания практически различается незначительно.

Для автомобильных бензинов не нормируются вязкость и плотность. Фактическое отклонение вязкости и плотности бензинов одной марки не вызывает необходимости изменять регулировку и режим работы двигателя для разных партий бензина. Однако в этом может возникнуть необходимость при переходе на летний или зимний период эксплуатации или на бензин другой марки.

Плотностью бензина называется его масса, содержащаяся в единице объема. Чаще всего плотность определяется нефтеденсиметром при 20°С. С понижением температуры вязкость и плотность возрастают. Увеличение вязкости уменьшает пропускную способность жиклеров, а с повышением плотности увеличивается количество одного и того же объема бензина, поступающего через жиклеры,

Автохозяйства получают бензин с нефтебаз в весовых единицах (кг), а при заправке автомобилей через заправочные станции (бензоколонки) замер производится в объемных (л). Поэтому, зная плотность, производят пересчет весовых единиц (единиц массы) в объемные.

Кроме перечисленных физико-химических свойств на износ двигателя и на затраты по уходу за автомобилем влияет также содержание в бензине минеральных и органических кислот, щелочей, смол, серы и ее соединений.

Водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи коррозируют металлы, и их присутствие в бензине вызывает интенсивный износ деталей двигателя. В бензине в результате некачественной очистки могут оказаться серная кислота и щелочь. Стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и щелочей. Поэтому бензин подвергают качественной проверке на нейтральность, чтобы установить его соответствие требованиям стандарта и части содержания в нем водорастворимых кислот и щелочей.

Для этой цели бензин тщательно перемешивают с таким же количеством дистиллированной воды и после отстоя йодную вытяжку сливают в две пробирки, в которые соответственно добавляют по 1—2 капли индикаторов метилоранжа и фенолфталеина. Если в бензине присутствует кислота, то при добавлении к водной вытяжке метилоранжа она окрашивается в оранжево-красный цвет, если щелочь — то при добавлении фенолфталеина ее цвет становится розовым или красным.

Органические (высокомолекулярные нафтеновые нерастворимые в воде) кислоты коррозируют металлы значительно слабее, чем минеральные, В основном, они представляют опасность для цветных металлов, и в первую очередь для свинца и меди. Железо, например, поддастся коррозии под действием органических кислот в десятки раз слабее, чем свинец и медь. Поэтому органические кислоты в бензине приводят к ускоренному износу вкладышей; коренных шатунных подшипников коленчатого вала,, втулок верхней головки шатуна и других деталей из цветных металлов (кроме алюминиевых).

Органические кислоты могут вызвать закупорку топливопроводов системы питания в результате попадания в них смол, вызванных наличием кислоты и продуктов коррозии.

Содержание органических кислот в автомобильных бензинах строго ограничивается и оценивается по количеству едкого калия (КОН) в мг, требующегося для нейтрализации кислот, находящихся в 300-м

3 бензина. Для этой цели 50 см3 бензина кипятят в смеси с таким, же количеством нейтрализованного этилового (винного) спирта с добавкой нескольких капель индикатора нитрозинового желтого для извлечения из бензина органических кислот и затем нейтрализуют горячую смесь спиртовым раствором едкого калия до тех пор, пока ее цвет не начнет переходить из желтого в зеленый.

Кислотность бензинов не должна превышать 3 мг/100 см3 .

Особой коррозионной, агрессивностью отличаются активные сернистые соединения, к которым относятся элементарная сера (S), сероводород (H2 S) и меркаптаны (R-S-H). Присутствие активной серы в бензине не допускается. Неактивные сернистые соединения вызывают коррозию только при их сгорании вместе с бензином. При этом образуются газы вызывающие коррозию деталей двигателя. Кроме того, эти газы, проникая в картер двигателя и соприкасаясь с конденсировавшимися парами воды и кислородом воздуха, образуют сильно коррозирующие серную и сернистую кислоты, которые окисляют масло и вызывают износ деталей. Некоторое количество неактивной серы в бензине все же допускается, так как избавиться от нее трудно, особенно при переработке сернистых нефтей. Так, содержание серы стандартом ограничено до G.,00i —ОД %. Проверка -присутствия в бензине активной .серы производится качественной пробой путем наблюдения за поверхностью медной отполированной пластинки до и после пребывания ее в течение 3 ч в бензине, подогретом до температуры 50 ± 2°С, или в течение 18 мин при 100С. Пластинка не должна покрываться черными, тёмно — коричневыми и серо-стальными пятнами и налетами.

Количество неактивной серы в бензине определяется так называемым ламповым методом.

Смолы в бензине образуют нерастворимые липкие, вязкие осадки темного цвета, которые отлагаются на стенках топливных баков, топливопроводов, в карбюраторе, во впускном трубопроводе, камере сгорания, на стержнях и тарелках впускных клапанов и т. д. Под действием высокой температуры смолистые образования коксуются и превращаются в нагар. Осадки смолы ухудшают подачу бензина в цилиндры двигателя, а иногда и полностью нарушают ее, превратившись в нагар, приводят к описанию клапанов, самовоспламенению рабочей смеси, работе с детонацией и другим неисправностям Количество смол в бензине непостоянно, оно увеличивается за счет полимеризации непредельных углеводородов и окисления их кислородом воздуха. Процесс усиливается при повышенной температуре и хорошем доступе воздуха.

Кроме смол, которые могут образовываться, различают фактические смолы, т. е. те, которые уже имелись и бензине или же образовались при испытании. Содержание фактических смол в бензине строго ограничивается и устанавливается предельное их содержание на месте производства и на месте потребления, т. е. на нефтебазе, в момент получения бензина. Содержание фактических смол определяется прибором, в котором при температуре 150 ± 3°С производится выпаривание 25 мл бензина, омываемого струей горячего воздуха. Полученный после выпаривания остаток взвешивается (в мг) и увеличивается в 4 раза.

Первоначальные качества бензина вследствие происходящих в них физико-химических процессов постепенно ухудшаются. Особенно это характерно для бензинов термического крекинга.

Сохранение первоначальных качеств бензина в процессе транспортирования, хранения и применения зависит от его физической и химической стабильности.

Окисление и осмоление возрастает с повышением температуры бензина. Поэтому все меры, которые способствуют понижению температуры бензина при хранении и транспортировании, будут уменьшать его окисление и осмоление. Понижение температуры также уменьшает потери легкоиспаряемых углеводородов.

Окислению и осмолению способствует контакт бензина с воздухом, поэтому он быстрее осмоляется при неполном заполнении тары.

Процесс окисления является самоускоряющимся и поэтому бензин, залитый в тару, не очищенную от остатков старого осмолившегося бензина, осмоляется преждевременно.

Ускоряют образование смол ржавчина и загрязнение тары, нежелательно попадание в бензин воды, О химической стабильности бензина судят по величине индукционного периода.

Токсичность является важнейшей характеристикой бензина.

В связи с этим чрезвычайно важно, чтобы ни сам бензин, ни его пары и нагар не представляли повышенной опасности для здоровья лиц, соприкасающихся с ними.

Определение качества и марки бензина

Рассмотренные физико-химические свойства бензинов, которые указываются в ГОСТ и технических условиях, достаточно полно характеризуют их эксплуатационные качества. Для определения качества полученного бензина необходимо правильно отобрать пробу. Для отбора проб бензина используют пробоотборники или

приспособления с бутылкой. После опускания на необходимую глубину открывается крышка пробоотборника или пробка бутылки и после прекращения выделения пузырьков воздуха извлекают пробоотборник (бутылку) с пробой бензина.

Когда нет возможности провести лабораторный анализ и важно ориентировочно определить возможность применения имеющегося бензина, внешним осмотром определяют цвет, прозрачность, а также простейшими способами проверяют смолистость и испаряемость бензина.

Бензины «Нормаль 80», «Регулятор 91 и 92», «Премиум 95» и «Супер 98» неэтилированные, на цвет чистые прозрачные, бензин А-76 — желтого, а АИ-95 —- бледно-желтого цвета. Бензины А-80Э А-92, А-96 — бесцветны или бледно-желтого цвета.

Для проверки испаряемости на белую бумагу стеклянной палочкой наносят каплю топлива и по истечении 1—2 мин осматривают остаток после испарения. После испарения бензина А-76 остается незначительное пятно, после испарения бензина остальных марок следок практически не остается. Бензин, содержащий смолистые вещества, оставляет на белой бумаге кольца желтого или коричневого цвета.

Физико-химические свойства бензина реферат по технологии

Реферат Дисциплина: материаловедение Тема: Физико-химические свойства бензина 2009 Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенному износу цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также вследствие неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и нагрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора. Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию паровых пробок в системе питания и снижению мощности, перебоям и даже остановке двигателя. Поэтому давление насыщенных паров бензина устанавливается таким, чтобы при хорошем его испарении не образовывались паровые пробки в системе питания двигателя. При оценке испаряемости бензина необходимо наряду с давлением насыщенных паров учитывать его фракционный состав. Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, являющуюся важнейшим его эксплуатационным качеством. Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, указываемым в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина. Показатель октанового числа входит и маркировку бензина. Октановое число бензина численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая равноценна по детонационной стойкости испытуемому бензину. Чем выше октановое число, тем более стоек бензин перед детонацией и тем лучшими эксплуатационными качествами он обладает. При сопоставимых условиях бензины с более легким фракционным составом имеют более высокое октановое число. Лучше противостоят детонации бензины, в которых преобладают ароматические углеводороды, затем следуют нафтеновые, и наименьшая детонационная стойкость у бензинов, состоящих в основном из нормальных парафиновых углеводородов. Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется. Детонация чаще всего возникает при работе прогретого двигателя на полной нагрузке при небольшом числе oборотов коленчатого вала. Возникновению детонации способствует ухудшение охлаждения двигателя (нагар, накипь, пробуксовка ремня вентилятора и др.), увеличение открытия дросселя, уменьшение числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличение угла опережения зажигания. Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов. Механические примеси в бензине не допускаются. Они приводят к засорению топливных фильтров, топливопроводов, жиклеров, что нарушает нормальную работу двигателя, увеличивает износ цилиндров и поршневых колец, Наличие воды в бензине также исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров. На безотказную работу двигателя, развиваемую им мощность и расход бензина кроме рассмотренных свойств оказывают некоторое влияние и другие физико-химические свойства. Так, развиваемая двигателем мощность зависит от теплоты сгорания топлива. В то же время у применяемых марок бензинов теплота сгорания практически различается незначительно. Для автомобильных бензинов не нормируются вязкость и плотность. Фактическое отклонение вязкости и плотности бензинов одной марки не вызывает необходимости изменять регулировку и режим работы двигателя для разных партий бензина. Однако в этом может возникнуть необходимость при переходе на летний или зимний период эксплуатации или на бензин другой марки. Плотностью бензина называется его масса, содержащаяся в единице объема. Чаще всего плотность определяется нефтеденсиметром при 20°С. С понижением температуры вязкость и плотность возрастают. Увеличение вязкости уменьшает пропускную способность жиклеров, а с повышением плотности увеличивается количество одного и того же объема бензина, поступающего через жиклеры, Автохозяйства получают бензин с нефтебаз в весовых единицах (кг), а при заправке автомобилей через заправочные станции (бензоколонки) замер производится в объемных (л). Поэтому, зная плотность, производят пересчет весовых единиц (единиц массы) в объемные. Кроме перечисленных физико-химических свойств на износ двигателя и на затраты по уходу за автомобилем влияет также содержание в бензине минеральных и органических кислот, щелочей, смол, серы и ее соединений. Водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи коррозируют металлы, и их присутствие в бензине вызывает интенсивный износ деталей двигателя. В бензине в результате некачественной очистки могут оказаться серная кислота и щелочь. Стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и описанию клапанов, самовоспламенению рабочей смеси, работе с детонацией и другим неисправностям Количество смол в бензине непостоянно, оно увеличивается за счет полимеризации непредельных углеводородов и окисления их кислородом воздуха. Процесс усиливается при повышенной температуре и хорошем доступе воздуха. Кроме смол, которые могут образовываться, различают фактические смолы, т. е. те, которые уже имелись и бензине или же образовались при испытании. Содержание фактических смол в бензине строго ограничивается и устанавливается предельное их содержание на месте производства и на месте потребления, т. е. на нефтебазе, в момент получения бензина. Содержание фактических смол определяется прибором, в котором при температуре 150 ± 3°С производится выпаривание 25 мл бензина, омываемого струей горячего воздуха. Полученный после выпаривания остаток взвешивается (в мг) и увеличивается в 4 раза. Первоначальные качества бензина вследствие происходящих в них физико-химических процессов постепенно ухудшаются. Особенно это характерно для бензинов термического крекинга. Сохранение первоначальных качеств бензина в процессе транспортирования, хранения и применения зависит от его физической и химической стабильности. Окисление и осмоление возрастает с повышением температуры бензина. Поэтому все меры, которые способствуют понижению температуры бензина при хранении и транспортировании, будут уменьшать его окисление и осмоление. Понижение температуры также уменьшает потери легкоиспаряемых углеводородов. Окислению и осмолению способствует контакт бензина с воздухом, поэтому он быстрее осмоляется при неполном заполнении тары. Процесс окисления является самоускоряющимся и поэтому бензин, залитый в тару, не очищенную от остатков старого осмолившегося бензина, осмоляется преждевременно. Ускоряют образование смол ржавчина и загрязнение тары, нежелательно попадание в бензин воды, О химической стабильности бензина судят по величине индукционного периода. Токсичность является важнейшей характеристикой бензина. В связи с этим чрезвычайно важно, чтобы ни сам бензин, ни его пары и нагар не представляли повышенной опасности для здоровья лиц, соприкасающихся с ними. Реферат Дисциплина: материаловедение Тема: Физико-химические свойства бензина 2009 Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенному износу цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также вследствие неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и нагрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора. Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию паровых пробок в системе питания и снижению мощности, перебоям и даже остановке двигателя. Поэтому давление насыщенных паров бензина устанавливается таким, чтобы при хорошем его испарении не образовывались паровые пробки в системе питания двигателя. При оценке испаряемости бензина необходимо наряду с давлением насыщенных паров учитывать его фракционный состав. Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, являющуюся важнейшим его эксплуатационным качеством. Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, указываемым в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина. Показатель октанового числа входит и маркировку бензина. Октановое число бензина численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая равноценна по детонационной стойкости испытуемому бензину. Чем выше октановое число, тем более стоек бензин перед детонацией и тем лучшими эксплуатационными качествами он обладает. При сопоставимых условиях бензины с более легким фракционным составом имеют более высокое октановое число. Лучше противостоят детонации бензины, в которых преобладают ароматические углеводороды, затем следуют нафтеновые, и наименьшая детонационная стойкость у бензинов, состоящих в основном из нормальных парафиновых углеводородов. Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется. Детонация чаще всего возникает при работе прогретого двигателя на полной нагрузке при небольшом числе oборотов коленчатого вала. Возникновению детонации способствует ухудшение охлаждения двигателя (нагар, накипь, пробуксовка ремня вентилятора и др.), увеличение открытия дросселя, уменьшение числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличение угла опережения зажигания. Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов. Механические примеси в бензине не допускаются. Они приводят к засорению топливных фильтров, топливопроводов, жиклеров, что нарушает нормальную работу двигателя, увеличивает износ цилиндров и поршневых колец, Наличие воды в бензине также исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров. На безотказную работу двигателя, развиваемую им мощность и расход бензина кроме рассмотренных свойств оказывают некоторое влияние и другие физико-химические свойства. Так, развиваемая двигателем мощность зависит от теплоты сгорания топлива. В то же время у применяемых марок бензинов теплота сгорания практически различается незначительно. Для автомобильных бензинов не нормируются вязкость и плотность. Фактическое отклонение вязкости и плотности бензинов одной марки не вызывает необходимости изменять регулировку и режим работы двигателя для разных партий бензина. Однако в этом может возникнуть необходимость при переходе на летний или зимний период эксплуатации или на бензин другой марки. Плотностью бензина называется его масса, содержащаяся в единице объема. Чаще всего плотность определяется нефтеденсиметром при 20°С. С понижением температуры вязкость и плотность возрастают. Увеличение вязкости уменьшает пропускную способность жиклеров, а с повышением плотности увеличивается количество одного и того же объема бензина, поступающего через жиклеры, Автохозяйства получают бензин с нефтебаз в весовых единицах (кг), а при заправке автомобилей через заправочные станции (бензоколонки) замер производится в объемных (л). Поэтому, зная плотность, производят пересчет весовых единиц (единиц массы) в объемные. Кроме перечисленных физико-химических свойств на износ двигателя и на затраты по уходу за автомобилем влияет также содержание в бензине минеральных и органических кислот, щелочей, смол, серы и ее соединений. Водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи коррозируют металлы, и их присутствие в бензине вызывает интенсивный износ деталей двигателя. В бензине в результате некачественной очистки могут оказаться серная кислота и щелочь. Стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и описанию клапанов, самовоспламенению рабочей смеси, работе с детонацией и другим неисправностям Количество смол в бензине непостоянно, оно увеличивается за счет полимеризации непредельных углеводородов и окисления их кислородом воздуха. Процесс усиливается при повышенной температуре и хорошем доступе воздуха. Кроме смол, которые могут образовываться, различают фактические смолы, т. е. те, которые уже имелись и бензине или же образовались при испытании. Содержание фактических смол в бензине строго ограничивается и устанавливается предельное их содержание на месте производства и на месте потребления, т. е. на нефтебазе, в момент получения бензина. Содержание фактических смол определяется прибором, в котором при температуре 150 ± 3°С производится выпаривание 25 мл бензина, омываемого струей горячего воздуха. Полученный после выпаривания остаток взвешивается (в мг) и увеличивается в 4 раза. Первоначальные качества бензина вследствие происходящих в них физико-химических процессов постепенно ухудшаются. Особенно это характерно для бензинов термического крекинга. Сохранение первоначальных качеств бензина в процессе транспортирования, хранения и применения зависит от его физической и химической стабильности. Окисление и осмоление возрастает с повышением температуры бензина. Поэтому все меры, которые способствуют понижению температуры бензина при хранении и транспортировании, будут уменьшать его окисление и осмоление. Понижение температуры также уменьшает потери легкоиспаряемых углеводородов. Окислению и осмолению способствует контакт бензина с воздухом, поэтому он быстрее осмоляется при неполном заполнении тары. Процесс окисления является самоускоряющимся и поэтому бензин, залитый в тару, не очищенную от остатков старого осмолившегося бензина, осмоляется преждевременно. Ускоряют образование смол ржавчина и загрязнение тары, нежелательно попадание в бензин воды, О химической стабильности бензина судят по величине индукционного периода. Токсичность является важнейшей характеристикой бензина. В связи с этим чрезвычайно важно, чтобы ни сам бензин, ни его пары и нагар не представляли повышенной опасности для здоровья лиц, соприкасающихся с ними. Определение качества и марки бензина Рассмотренные физико-химические свойства бензинов, которые указываются в ГОСТ и технических условиях, достаточно полно характеризуют их эксплуатационные качества. Для определения качества полученного бензина необходимо правильно отобрать пробу. Для отбора проб бензина используют пробоотборники или приспособления с бутылкой. После опускания на необходимую глубину открывается крышка пробоотборника или пробка бутылки и после прекращения выделения пузырьков воздуха извлекают пробоотборник (бутылку) с пробой бензина. Когда нет возможности провести лабораторный анализ и важно ориентировочно определить возможность применения имеющегося бензина, внешним осмотром определяют цвет, прозрачность, а также простейшими способами проверяют смолистость и испаряемость бензина. Бензины «Нормаль 80», «Регулятор 91 и 92», «Премиум 95» и «Супер 98» неэтилированные, на цвет чистые прозрачные, бензин А-76 — желтого, а АИ-95 —- бледно-желтого цвета. Бензины А-80Э А-92, А-96 — бесцветны или бледно-желтого цвета. Для проверки испаряемости на белую бумагу стеклянной палочкой наносят каплю топлива и по истечении 1—2 мин осматривают остаток после испарения. После испарения бензина А-76 остается незначительное пятно, после испарения бензина остальных марок следок практически не остается. Бензин, содержащий смолистые вещества, оставляет на белой бумаге кольца желтого или коричневого цвета.

Физико-химические свойства бензина. Бензин оптом. ТК Яхонт

Бензин должен соответствовать всем нормам, которые были описаны выше. Это соответствие определяется рядом физико-химических свойств, на которые влияют различные показатели. Основные значения этих параметров указываются в технической документации на топливо, производимое под данной маркой.

На значения этих показателей влияет природа сырой нефти, способы её обработки и очистки сырья, либо готового продукта. Для обеспечения одного и того же качества горючего одной марки, показатели физико-химических характеристик являются стандартизированными.

На способность бензина к образованию горючей смеси нужного состава, которая обеспечивает оптимальную работу мотора, влияют несколько показателей. Прежде всего, это определяется составом, стойкостью к детонации, наличием воды и механических примесей, а также давлением насыщенных паров. Топливо должно обеспечивать бесперебойную работу мотора при разных значениях температуры окружающей среды, при различном количестве оборотов коленчатого вала, а также отличной степенью открытия дроссельной заслонки. Если обобщить, то все это является карбюраторными качествами бензина, которые определяют безотказность и срок работы мотора. От значения этих показателей также зависит и скорость сгорания топливно-воздушной смеси внутри цилиндров двигателя, и возможность его полноценной работы при сжигании меньшего количества бензина. То есть, прежде всего, они определяют количество расходуемого бензина и мощность, развиваемую мотором.

Зависимость между температурой, при которой производится перегонка сырой нефти, и количеством топлива, устанавливается его фракционным составом. Стандартным является показатель в процентах по объему. В стандарте указывается температура, при которой осуществлялась перегонка 10, 50 и 90% горючего, помимо этого там указано значение конечной температуры в процессе перегонки. Применение бензина, который перегонялся при очень высокой температуре, может привести к повышенному износу поршневой группы. Как следствие – масло будет смываться со стенок цилиндра, после чего разжижаться в картере. Рабочая смесь будет неравномерно распределяться по поверхности цилиндра.

Давлением насыщенных паров определяется, насколько хорошо испаряются головные фракции горючего. Этот параметр также отвечает и за пусковые качества. С повышением давления насыщенных паров возрастает и их способность к испарению, что существенно ускоряет запуск мотора, и сокращает время на его полноценное прогревание. Но, при слишком высоком значении этого параметра, может происходить преждевременное испарение топлива, и оно не будет попадать в смесительную камеру карбюратора. Такое явление вызовет ухудшение наполнения камеры сгорания цилиндров, что может привести к образованию паровых пробок в системе топливного провода. Это негативно сказывается на запасе мощности мотора, или вовсе его остановке. Поэтому давление насыщенных паров горючего всегда колеблется в таком диапазоне, при котором обеспечивается оптимальное испарение, но не появляются паровые пробки в системе силового агрегата.

Октановое число тоже является очень важным показателем, некоторые даже указывают его ключевым. Его важность заключается в том, что именно от значения октанового числа зависит стойкость бензина к детонации.

Стойкость к самопроизвольному воспламенению указывается в технической документации или стандартах определенной марки бензина. Этот показатель также входит и в маркировку, которую показывают на АЗС. Важнейший параметр горючего определяет процентное содержание изооктана в эталонной смеси с нормальным гептаном, которая проявляет такие же детонационные свойства, как и испытуемая марка топлива.

Чем меньше значение октанового числа, там менее стойким оказывается бензин перед детонацией. Это также влияет и на его эксплуатационные качества.

При равных условиях, та марка бензина, которая имеет фракционный состав меньшей массы, будет отличаться более высоким показателем октанового числа. Наиболее стойкими к самовоспламенению являются те виды горючего, которые состоят из большего количества ароматических углеводородов, и меньшего нафтеновых. А самыми склонными к этому процессу являются бензины, в составе которых преобладают нормальные парафиновые углеводороды.

Строгому контролю поддается и содержание в горючем сернистых соединений и смолистых веществ, поскольку именно эти компоненты способны существенно снизить важнейшую характеристику.

Зачастую, именно на прогретом двигателе, когда число его оборотов достигает максимальной отметки, или коленчатый вал осуществляет очень малое количество вращений, и возникает явление детонации. Это явление может вызвать перебои в работе системы охлаждения, что влечет за собой пробуксовку ремня вентилятора, образование накипи или нагара, а также увеличение уровня открытия дроссельной заслонки или резкое возрастание угла опережения зажигания.

Процедура предотвращения или прекращения начавшегося процесса детонации заключается в изменении режимов работы силового агрегата. Можно также и увеличить октановое число горючего с помощью добавления к нему специальных присадок, или компонентов, отличающихся повышенным содержанием изооктана.

Не допускается и наличие механических примесей в бензине. Эти вкрапления могут привести к засорению фильтров в системе подачи топлива, что повлечет за собой нарушение стабильной работы мотора, а также негативно скажется на износе поршневых колец и цилиндров.

Моветоном является и повышенное содержание воды в веществе. При минусовой температуре она очень опасна, так как может замерзнуть, в результате чего закупоривается система подачи топлива, и оно не поступает в цилиндры должным образом. Вода может вызвать коррозию топливного бака и способствовать образованию смол в бензине.

Другие физико-химические свойства горючего также могут повлиять на безотказную работу мотора, максимальную развиваемую им мощность, а также расход топлива. Прежде всего, на мощности двигателя сказывается температура сгорания бензина. Но, согласно стандартам, производители придерживаются небольшого отклонения в этом параметре, даже для разных марок производимого вещества. Автомобильный бензин не имеет четких норм показателей плотности и вязкости вещества. Дело в том, что изменение этих параметров не вызывает необходимости изменения регулировки и режимов работы мотора, при использовании топлива различных партий. Необходимость корректировок может возникнуть только тогда, когда происходит переход от зимнего на летнее топливо, или наоборот. То же самое требуется и во время изменения марки.

Плотность бензина – это масса вещества, которая содержится в единице его объема. Для определения этой характеристики используется специальный прибор, а замеры проводятся при определенной температуре. Соблюдение такого режима вызвано тем, что параметры будут увеличиваться с понижением температуры окружающей среды. При возрастании вязкости снижается и пропускная способность жиклеров, а когда увеличивается плотность, то меняется количество одинакового объема бензина, который поступает в топливную систему.

При производстве бензин выводится в весовых единицах – килограммах. Но, заправка на специальных станциях производится в объемных – литрах. Это влечет за собой необходимость конвертации одних единиц в другие, но зная плотность, осуществить такой процесс достаточно просто.

нефтепродукты оптом бензин оптом битумные смеси дизельное топливо мазуты аналоги дизельного топлива

Химическая формула бензина


Химическая формула бензина, состав бензина

Бензин – это продукт, полученный в результате перегонки нефти. Он представляет собой горючее с пониженными детонационными составляющими. Из сырого нефтепродукта получается пятьдесят процентов бензина, который предназначен для двигателей, а конкретно при внутреннем сгорании. Он бывают двух типов: авиационный и автомобильный. В зависимости от применения различаются физико-химические свойства бензина.

Нас сегодняшний день бензины должны соответствовать следующим критериям:

  • оптимальная испаряемость элементов;
  • групповой состав углеводородов, который обеспечивает бездетонационное образование на каждом этапе действия двигателя;
  • стабильность состава в условиях долгого хранения;
  • отсутствие побочных эффектов, оказываемых на детали.

Физико-химические свойства бензина

Свойства бензина различаются по количеству углеродов и водородов в составе. Он замерзает при шестидесяти градусах ниже нуля, но можно добиться цифры ниже (- 71). Испаряется при тридцати градусах, а повышение температуры лишь ускоряет этот процесс. Бензин производится с помощью перегонки нефтепродукта путем выборки отдельных фракций. Это самый старый способ. В двадцатом веке появились такие методы как крекинг и риформинг (преобразование в алканы и другие соединения).

Бензины легко воспламеняются, не имеют конкретного цвета, а также обладают летучестью. Кипение достигается на отрезке от тридцати до двухсот градусов. Застывает при температуре ниже шестидесяти градусов. В процессе сгорания появляется диоксид углерода и вода. Формула бензина это подтверждает (C3h31O2). Характеристики бензина, относящегося к автомобильному виду, следующие:

  • смесь должна быть однородной;
  • плотность равная 690-750 кг.м2 при плюс двадцати градусах;
  • малая вязкость, не препятствующая протеканию топлива;
  • способность испаряться. Соединение может осуществлять переход в газообразное состояние из жидкого. В автомобиле это обязательно, так как обеспечивает облегченный запуск двигателя, особенное в зимнее время года;
  • состояние давления паров. Высокие показатели давления обеспечивают интенсивность конденсации. Слишком высокое давление способно образовывать паровые пробки, которые приводят к утере мощности транспорта;
  • низкотемпературные качества, то есть свойство выдержки при низких температурах;
  • процесс сгорания смеси. Понимается скоростная реакция углеводорода и кислорода.

Химический состав бензина

Состав бензина имеет в себе соединения углерода и водорода. Но этим не ограничивается. Популярное топливо включает в себя и другие молекулы бензина. Химический состав бензина дополняют: кислород, сера, азот и свинец. Сырье дополняется присадками, которые повышают конечный продукт. Количественные составляющие этих микроэлементов определяют видовое разнообразие топлива: 92 марка, 95 марка, 98.

Нефть является основополагающим сырьем для выработки бензина. Нефть добывается из природы, содержит примеси углеводородов и других соединений. Считается ценным ископаемым. Углеводород – важный компонент нефтепродукта и природного газа. Химические составляющие нефти разнообразные и постоянно изменяются в зависимости от парафиновых. В природе известные промежуточные и смешанные типы.

Парафиновые отличаются тем, что имеют большее содержание бензина, а сера, наоборот, в меньшем количестве. Нафтеновый вид сырого нефтепродукта разительно отличается от предыдущего типа. Он содержит бензин в ограниченном количестве, а сера, мазут и асфальт превалируют.

Определение фракционного состава бензина

Физические свойства бензина имеют зависимость от такого понятия как фракционный состав. Под этим подразумевается испарительная возможность, которая считается главным показателем, учитывающимся при использовании топлива в разном климате. Производство должно получить пропорциональное соотношение фракций как тяжелых, так и легких. Полученное топливо при нагревании испаряется без проблем – это хороший показатель. За это отвечают легкие, а тяжелые способствуют оптимальной интенсивности этого испарения. Нарушение баланса приведет к паровым пробкам, и двигатель столкнется с перебоями в работе. Испарение намечается, когда происходит нагревание при высоких температурах внутри прибора.

Фракционные свойства бензинов влияют на параметры пользования. Грамотное соотношение вышеуказанных составляющих обеспечит оптимальную испаряемость при низких температурных показателях, защиту от перебоев в конструкции. Топливо имеет характеристики, которые напрямую зависят от погодных и климатических условий, то есть в жарких странах и на полярном круге в состав бензина входят отличные друг от друга элементы.

Октановое число бензина

Марка топлива полностью раскрывает молекулярную массу бензина. Допустим, АИ 92. октановое число обозначено цифрами, а буквы определяют показатель. А – это значение класса моторных. Чем выше показатель числа, тем ниже детонационные характеристики бензина. Следовательно, цилиндры и поршни будут подвергаться меньшим разрушениям. Качество бензина улучшается с повышением октанового числа.

76 и 80 топливо бензина пропало на автозаправках, так как они плохо влияют на экологию и критичны для работы агрегатов. Продолжительно эксплуатации зависит от данного показателя. Автолюбитель всегда должен обращать внимание на это число, так как это, прежде всего, влияет на работоспособность транспорта.

Бензин состоит из изооктана и гептана. Первый обладает взрывоопасностью, а второй имеет нулевую детонацию. Именно октановый показатель определяет соотношение двух составляющих топлива. При помощи определенных присадок (свинцовых) повышается это число. Но свинцовые присадки не рекомендуют применять, так как они не благоприятно действуют на двигатель. Также его повышают спиртом. Если к 92 марке долить 100 гр. названной смеси, то получится 95.

Маркировка автомобильных бензинов

Межгосударственный стандарт маркирует бензины для автомобилей с помощью трех групп знаков, которые разделятся дефисами (АИ-95-3). Буквы в начале марки говорит о том, что бензин относится к автомобильному типу, который прошел исследовательские испытания согласно ГОСТ. Октановое число также измеряется с помощью исследования. Топливо может иметь следующее число: 95, 92, 98 и так далее.

Цифры от двух до пяти указывают на классность бензина. Оно совпадает с показателем стандартов экологии, который соответствует категории «Евро». Бензин обязан соответствовать определенной серии. То есть цифра два подходит для Евро-2, а цифра три для Евро-3 и так далее.

В качестве примера можно привести марку топлива «АИ-95-4». Из названия становится понятно, что бензин относится к автомобильному классу, а октановый показатель равен 92. Буквы говорят об исследовательском методе измерения. А конечная цифра указывает на то, что топливо соответствует 4-ой экологической категории (Евро-4 –стандарт).

С 2003 г. в Российской Федерации на официальном уровне запретили производство бензина, относящегося к этилированным смесям, который считается вредным. Поэтому сегодня все топливо неэтилированное, и в маркировке это не указывается.

Детонационная стойкость бензина

Детонационная стойкость заключается в способности автомобильного топлива оказывать сопротивление такому процессу как самовоспламенение, которое может произойти при сжатии. Наивысший показатель данной характеристики обеспечивает оптимальное сгорание при каждом эксплуатационном режиме двигателя. Горение бензина как процесс имеет кардинальный характер. Сжатие рабочего состава проходит при повышенной температуре и давлении. Далее происходит окисление соединений углерода и водорода, которое набирает интенсивность после того, как смесь воспламенится.

Если соединение углерода и водорода, которые остались в части несгоревшего состава, имеет недостаточную окислительную стойкость, то начнется ускоренный и интенсивный процесс накапливания соединений перекиси. А это ведет к взрывному распаду.

Повышенная концентрация соединений, возникших посредством перекиси, становится катализатором теплового взрыва, который спровоцирует самовоспламенение бензина. Именно этот процесс, происходящий внутри активного состава, становится активатором взрывного горения остатков топлива. Это приводит к детонационному сгоранию.

Детонация, как процесс внутри двигателя, вызывает следующие последствия:

  • перегрев;
  • интенсивный износ и локальные разрушения в двигателе;
  • наличие резкого специфического звука;
  • упадок мощности;
  • увеличенный порог выхлопных дымов.

Детонация напрямую зависит от химического и физического состава используемого бензина, а также от особенностей конструкции самого двигателя. Октановое число считается основополагающим показателем детонации и ее стойкости в автомобильных бензинах.

Формула бензина, физико — химические свойства

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Состав бензина имеет множество компонентов. Они влияют на экологические показатели сырья и на его эксплуатационные свойства. Но нельзя составить одну химическую формулу, к примеру, для бензина АИ 95, производимого по всему миру.

Качество продукции будет зависеть от региона добычи, способа переработки нефти и различных добавок. Кстати, на рыночную цену топлива эти факторы тоже влияют. Скажем, сырье, добываемое в России, имеет низкое качество по сравнению с нефтью из Персидского залива или того же Азербайджана. Соответственно, на ее очистку и переработку уходят значительные средства, но все равно, конечный продукт имеет большую стоимость и низкое качество.

Не удивительно, что многие автолюбители задаются вопросом, каков же состав бензина, который они заливают в баки своих автомобилей? Ведь цена не всегда влияет на его качество. Именно химический состав бензина определяет качественные и технические характеристики.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Преимущественно состав бензина включает в себя углеводороды. Но помимо них в самое востребованное топливо на планете входят:

  1. сера;
  2. азот;
  3. свинец;
  4. кислород.

Также к сырью добавляют различные присадки, улучшающие свойства конечного продукта. В зависимости от количества этих элементов топливо разделают на следующие виды:

  1. АИ-92;
  2. АИ-95;
  3. АИ-98.

Цифры здесь означают октановое число, а буквы – метод определения этого показателя. То есть А – моторный, АИ – исследовательский метод. Чем выше число, тем ниже способность топлива к детонации. Соответственно, детали цилиндро-поршневой группы будут менее подвержены разрушениям.

То есть, чем выше октановое число, тем лучше качество бензина. С некоторых пор прекратилось производство топлива с октановым числом 76 и 80, так как значительно повысились требования к экологичности топлива и эксплуатационным свойствам при работе агрегатов.

При выборе бензина следует учитывать, что октановое число не влияет на процессы его сгорания внутри агрегата. Скорее, от данного показателя будет зависеть продолжительность его работы, и, конечно, уровень вредных выбросов в атмосферу.

Фракционный состав топлива зависит от содержания в нем тяжелых и легких углеводородов. В зависимости от этого, бензин применяется в широтах с холодным или жарким климатом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА БЕНЗИНА

Физические свойства бензина напрямую зависят от фракционного состава. Способность к испарению – основной показатель, который учитывается при эксплуатации топлива в тех или иных климатических условиях. При производстве должно быть достигнуто оптимальное соотношение тяжелых и легких фракций. Топливо должно достаточно легко испаряться при нагревании, на этот показатель влияет количество легких фракций.

Тяжелые фракции обеспечивают нужную интенсивность испарения вещества. Если оптимальный показатель не будет достигнут, это может привести к образованию паровых пробок в топливопроводе, а значит двигатель будет работать с перебоями. Испарение происходит при нагревании вещества вследствие высоких температур внутри агрегата. А температура окружающей среды напрямую будет влиять на интенсивность испарения.

Видео в помощь – исследуем фракционный состав:

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗИНА

Всем известно, что данный вид топлива получают из нефти, но со временем требования к его качеству увеличиваются, а значит меняются способы переработки сырья. До середины прошлого века единственным методом получением конечного продукта была прямая перегонка нефти. Ее просто нагревали до определенных температур, таким образом отделяя различные фракции. Одним из продуктов такой переработки и был бензин. Но он имел достаточно низкие качественные показатели и октановое число не выше 80. Основная составляющая такого бензина – длинная цепочка алканов.

В середине прошлого века нашли новые способы переработки нефти, это крекинг и риформинг. Длинные молекулы алканов при такой переработке расщепляются на более короткие. Соответственно можно получить более легкие углеводороды. Результат такой переработки – бензин с более высоким октановым числом. При этом побочные продукты перегонки преобразуются в мазут и трансмиссионные масла. При прямой перегонке нефти их приходилось утилизировать, что приводило к значительным загрязнениям окружающей среды.

При работе двигателя на чистом топливе, с выхлопными газами в воздух выбрасывается меньшее количество токсичных веществ, а срок эксплуатации автомобиля значительно увеличивается.

Иногда применяются различные добавки к бензину, улучшающие его качество. К примеру – чистый спирт, который может преобразовать бензин марки 92 в 95. Но спирт быстро испаряется, и качество топлива снова падает. К тому же, этот способ достаточно дорогостоящий.

КАКОЙ БЕНЗИН ЗАЛИВАТЬ В АВТОМОБИЛЬ

Данному вопросу и посвящена вся наша статья. Ведь дело не в том, какой состав бензина АИ 95, а в том, насколько он подходит автомобилю конкретной марки и модели. Состав бензина следует учитывать прежде, чем принять решение немного сэкономить на топливе и залить в бак материал с более низким октановым числом.

Но состав бензина 95 не подойдет к большинству новых авто, и даже ко многим относительно старым моделям. Повышенная способность к детонации будет приводить к разрушениям цилиндро-поршневой системы, а в дальнейшем – деталей двигателя. Хотя какое-то время автомобиль, возможно, и будет ездить на топливе АИ 92 точно так же, как и на 95-м бензине.

Определить какое октановое число является оптимальным для автомобиля довольно просто. На большинстве машин данное значение указано. Его можно увидеть на внутренней стороне крышки бензобака.

Если указано значение 95, то можно заливать топливо и с более высоким числом, но никак не меньшим. Состав бензина 92 не предназначен для нормальной работы систем такого авто.

СОСТАВ БЕНЗИНА «КАЛОША»

Многие полагают, что «Калоша» – народное название. На самом деле Калош – фамилия французского изобретателя, который и нашел способ отделения от нефти наиболее легких фракций. Данный вид бензина имеет самое высокое октановое число, потому некогда он применялся в качестве горючего для самолетов, так как его способность к воспламенению минимальная.

На сегодняшний день Калоша широко используется как растворитель для лакокрасочных изделий и для промывки деталей автомобиля. Иногда его заливают и в топливный бак автомобиля, если под рукой нет другого бензина, а до ближайшей заправки нужно проехать 100-200 метров. Машина будет идти на этом топливе, но злоупотреблять его применением не стоит, так как его состав может разъесть пластиковые и резиновые внутренние детали авто.

СОСТАВ БЕНЗИНА ЕВРО-5

Наконец и в нашей стране на автозаправочных станциях все чаще можно залить в бак бензин нового стандарта Евро-5. Многих водителей интересует вопрос, стоит ли переплачивать за топливо нового поколения, скажется ли его использование на работе агрегата.

Основное отличие этого вида топлива от обычного бензина марки 92 и 95 состоит в составе. Он имеет более легкие фракции, соответственно – высшее октановое число. Уже на четвертом-пятом заполнении бака можно почувствовать, что автомобиль стал более динамичным, наблюдается улучшенная приемистость при разгоне, снижается расход топлива, исключается коррозия двигателя и бензобака автомобиля. В целом, увеличивается срок службы агрегата.

Не нашли интересующую Вас информацию? Задайте вопрос на нашем форуме.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рекомендуем прочитать:

Формула бензина в химии

Определение и формула бензина

Основная отрасль применения бензинов – производство моторного топлива и сырья для органического синтеза.

Поскольку бензин – это смесь, то нельзя вывести какую-либо определенную химическую, структурную, электронную или ионную формулу бензина.

В зависимости от октанового числа различают виды бензины, например: регуляр-92, премиум-95, супер-98 и т.д. Производство бензина, а также содержание разных присадок в нем строго нормируется и должно соответствовать определенным экологическим стандартам.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Топливо для двигателя. Бензин

Бензин представляет собой алифатический углеводород. Другими словами, в структуру бензина входят молекулы, состоящие только из цепочек углерода и водорода. Каждая цепочка молекулы бензина содержит от 7 до 11 атомов углерода. Ниже представлены некоторые из них:
 
Гептан:           Сh5–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch5
Октан:            Ch5–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch5
Нонан:            Ch5–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–СН2–Ch5
Декан:             Ch5–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–Ch4–СН2–СН2–Ch5
 
Молекулы, присутствующие в бензине
 
При сгорании бензина в идеальных условиях, при наличии большого количества кислорода, на выходе получается двуокись углерода (благодаря атомам углерода в бензине), вода (благодаря атомам водорода) и много тепла. Галлон бензина содержит примерно 132х106 Джоулей энергии, что эквивалентно 125.000 британских тепловых единиц или 36.650 ватт-часам.
 
·        Если обогреватель мощностью 1.500 ватт оставить работать на полной мощности в течение 24 часов, именно столько тепла мы получим при сгорании одного галлона (3,8 л) бензина.
·        Если бы люди могли усваивать бензин, то при потреблении 1 галлона бензина, мы бы получали около 31.000 пищевых калорий — энергия в 1 галлоне бензина равна энергии, содержащейся в 110 гамбургеров из McDonald’s!

 
Как получают бензин?
 
Бензин получают из сырой нефти. Сырая нефть, или просто нефть, это черная жидкость, добываемая из недр Земли. В нефти содержатся углеводороды, атомы углерода объединяются в цепочки разной длины.
 
Оказывается, что молекулы углеводородов разной длины обладают разными свойствами. Например, цепочка, состоящая всего из одного атома углерода (СН4) является самой легкой и называется метан. Метан является газом, легким как гелий. Чем цепочка длиннее, тем молекула становится тяжелее.
 
Первые четыре цепочки — Ch5 (метан), C2H6 (этан), C3H8 (пропан) и C4h30 (бутан) — являются газами, их температура кипения составляет -161, -88, -46 и -1 градусов F, соответственно (-107, -67, -43 и -18 градусов C). Цепочки до C18h52 являются жидкостями при комнатной температуре, а цепочки выше C19 при комнатной температуре являются твердыми веществами.
 
Чем длиннее цепочка, тем выше температура кипения, соответственно они могут быть отделены путем дистилляции. Именно это происходит на нефтеперерабатывающих заводах — сырую нефть нагревают, и различные цепочки выделяются при их температурах испарения. 
 
Цепочки C5, C6 и C7 очень легкие, легко испаряющиеся светлые жидкости, которые называются дистилляты. Они используются в качестве растворителей — из них изготавливаются средства для химической чистки, а также растворители красок и другие быстросохнущие продукты.
 
Цепочки от C7h36 и до C11h44 смешиваются и используются для получения бензина. Температуры испарения этих соединений ниже температуры кипения воды. Вот почему, если Вы прольете бензин на землю, он очень быстро испарится.
 
Дальше идет керосин, от С12 до С15, за которым следует дизельное топливо и котельное топливо (например, для отопления домов).
 
Дальше идут смазочные масла. Эти масла не испаряются при комнатной температуре. Например, моторное масло может работать весь день при температуре 250 градусов F (121 градус С), при этом не испаряясь. Масла идут от очень легких (например, 3-в-1) до моторных масел различной плотности, очень плотных трансмиссионных масел и полутвердых смазок. Вазелин также попадает в этот список.
 
Цепочки длиной более С20 являются твердыми веществами, начиная от парафинов, гудрона и до асфальтового битума, из которого изготавливали асфальтированные дороги.
 
Все эти разнообразные вещества получают из сырой нефти. Единственное, что их отличает друг от друга, это длина углеродной цепочки!
 
Что такое октановое число?
 
Если Вы читали статью «Как работает автомобильный двигатель», то знаете, что практически во всех автомобилях используются четырехтактные бензиновые двигатели. Одним из тактов является такт сжатия, во время которого двигатель сжимает топливно-воздушную смесь в цилиндре до намного меньшего объема, до ее воспламенения свечой зажигания. Степень сжатия называется коэффициент сжатия двигателя. Обычно коэффициент сжатия двигателя составляет от 8 до 1.
 
Октановое число показывает, какой объем топлива может быть сжат до того, как произойдет самовоспламенение. Если топливо воспламеняется в результате сжатия, а не искрой от свечи зажигания, то это вызывает перебои в работе двигателя. Это может стать причиной поломки двигателя. Низкооктановый бензин (например, обычный 92-й) выдерживает минимальное сжатие перед воспламенением.
 
Коэффициент сжатия Вашего двигателя определяет октановое число бензина, которым можно заправлять Ваш автомобиль. Одним из способов увеличения мощности двигателя, не изменяя его объем, является увеличение коэффициента сжатия. Поэтому у более мощного двигателя более высокий коэффициент сжатия, что требует более высокооктанового бензина. Преимуществом высокого коэффициента сжатия является то, что он повышает мощность двигателя, не изменяя его вес, благодаря чему увеличивается производительность двигателя. Недостатком является тот факт, что бензин для такого двигателя стоит дороже.
 
Название «октановое число» произошло следующим образом. При переработке сырой нефти получаются цепочки углеводородов различной длины. Эти цепочки различной длины затем отделяются, после чего смешиваются для получения топлива различных типов. Например, метан, пропан и бутан являются углеводородами. Метан содержит всего один атом углерода. В пропане три связанных атома углерода. В бутане четыре связанных атома углерода. В пентане пять, в гексане шесть, гептане семь и в октане восемь связанных атомов углерода.
 
Оказалось, что гептан выдерживает лишь незначительное сжатие. При небольшом сжатии, происходит его самовоспламенение. Октан лучше выдерживает сжатие — даже при сильном сжатии он не воспламеняется. Бензин с октановым числом 92 содержит 92% октана и 8% гептана (или смесь из других типов топлива, свойства которой аналогичны пропорции 92/8 октан/гептан). Самовоспламенение смеси при определенном уровне сжатия, и такое топливо может быть использовано в двигателях, коэффициент сжатия которых не превышает данное значение.

 
Присадки к бензину
 
В течение Первой мировой войны было обнаружено, что при добавлении к бензину вещества под названием тетраэтил, происходит значительное увеличение октанового числа. Благодаря этому веществу стали производить более дешевые марки бензина. Таким образом популярным стал, так называемый, «этиловый» или «этилированный» бензин. К сожалению, использование такого топлива имело свои побочные результаты:
 
·        Содержащийся в топливе свинец забивает каталитический конвертер и выводит его из строя в течение нескольких минут.
·        Земля была покрыта тонким слоем свинца, а свинец является токсичным для многих форм жизни (включая людей).
 
Когда этиловое топливо запретили, цены на бензин выросли, т.к. нефтеперерабатывающие заводы не могли больше повышать октановое число более дешевых марок бензина. В самолетах до сих пор разрешено использование этилового топлива, горючее с октановым числом 115 обычно используется в мощнейших поршневых двигателях самолетов (кстати говоря, в реактивных двигателях используется керосин).
 
Другой популярной присадкой является МТБЭ. МТБЭ — это сокращение от метил-трет-бутилового эфира, довольно простой молекулы, которую получают из метанола.
 
МТБЭ добавляют в бензин по двум причинам:
 
1.      Он повышает октановое число.
2.      Он является оксигенатом, это означает, что он насыщает смесь кислородом в процессе реакции горения. В идеальном варианте, оксигенат снижает количество несгоревших углеводородов и содержание угарного газа в выхлопе.
 
МТБЭ стали широко применять после принятия Закона о чистом воздухе в 1990 г. Допустимое содержание МТБЭ в бензине составляет от 10 до 15%.
 
Основная проблема применения МТБЭ заключается в том, что он является канцерогенным и легко смешивается с водой. При утечке бензина с МТБЭ из подземного резервуара на заправочной станции, он может попасть в грунтовые воды, что приведет к их загрязнению. Конечно, при утечке не только МТБЭ может попасть в грунтовые воды, но и бензин, в котором содержатся и другие присадки.
 
В соответствии с постановлением Управления по охране окружающей среды США:
 
Несмотря на то, что не существует установленных стандартов качества питьевой воды, Управление по охране окружающей среды США опубликовало рекомендации по содержанию от 20 до 40 микрограмм примесей на литр (мкг/л) согласно порогам восприятия вкуса и запаха. Данные рекомендации по содержанию примесей являются стандартным коэффициентом безопасности для всех возможных канцерогенных воздействий.
 
Наилучшей альтернативой МТБЭ является этанол — обычный спирт. Однако он более дорогой, чем МТБЭ, но при этом не представляет угрозу возникновения рака.
  
Проблемы использования бензина
 
Существует две проблемы при сгорании бензина в двигателе. Первая проблема касается образования смога и загрязнения воздуха. Вторая проблема касается выделения углеродсодержащих и парниковых газов.
 
Процесс сгорания бензина в двигателе образует побочные продукты, в результате чего в выхлопе содержатся двуокись углерода и вода. К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не идеален. В процессе сгорания бензина также образуются:
 
·        Монооксид углерода — ядовитый газ
·        Оксиды азота — основная причина смога в городах
·        Несгоревшие углеводороды — основная причина загрязнения воздуха
 
Каталитический конвертер помогает устранить большую часть этих продуктов, но он также не идеален. Загрязнение воздуха от автомобилей и электростанций является серьезной проблемой в больших городах.
 
Углерод также представляет собой проблему. При его сгорании образуется большое количество углекислого газа. Основная масса бензина приходится на углерод, соответственно, при сгорании одного галлона (3,8 л) бензина в выброс углерода в атмосферу составляет 5-6 фунтов (2,5 кг). В США каждый день в атмосферу выбрасывается около 2 млрд. фунтов (900 млн. кг) углерода в день.
 
Если бы это был твердый углерод, то это было бы гораздо заметнее, представьте, что Вы выбрасываете по 1 кг сахарного песка на каждый литр бензина. То т.к. этот килограмм углерода выделяется в форме невидимого газа (углекислого), многие просто забывают об этом. Двуокись углерода, который выходит из выхлопной трубы каждого автомобиля, является парниковым газом. Долгосрочные эффекты этого неизвестны, но существует высокая вероятность того, что это может привести к серьезным климатическим изменениям, которые затронут все живое на планете (например, может подняться уровень моря, в результате чего наводнения уничтожат прибрежные города). По этой причине, предпринимаются попытки замены бензина на водородное топливо. 

Химический состав бензина АИ 92, 95, 98

В состав бензина входят различные химические элементы и соединения: легкие углеводороды, сера, азот, свинец. Для улучшения качества топлива к нему добавляют различные присадки. Как таковую химическую формулу бензина написать невозможно, поскольку химический состав во многом зависит от места добычи сырья – нефти, от способа производства и от присадок.

Однако, химический состав того или другого вида бензина не оказывает какого-либо значительного воздействия на протекание реакции сгорания топлива в двигателе автомобиля.

Как свидетельствует практика, качество бензина во многом зависит от места добычи. Например, та нефть, которую добывают в России, по своим качествам гораздо хуже, чем нефть из Персидского залива или того же Азербайджана.

Процесс перегонки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах – очень сложный и дорогостоящий, при этом конечный продукт не отвечает экологическим нормам Евросоюза. Именно поэтому бензин в России такой дорогой. Для улучшения его качества используются различные способы, но все это влияет на стоимость.

Нефть из Азербайджана и Персидского залива содержит меньшее количество тяжелых элементов, соответственно и производство топлива из нее обходится дешевле.

В начале двадцатого века бензин получали путем ректификации – перегонки нефти. Грубо говоря, ее нагревали до определенных температур и нефть делилась на различные фракции, одной из которых был бензин. Такой способ получения был не самым экономным и экологичным, поскольку все тяжелые вещества из нефти попадали в атмосферу вместе с выхлопными газами авто. В них содержалось большое количество свинца и парафинов из-за чего страдала и экология и двигатели тогдашних автомобилей.

Позже были найдены новые способы получения бензина – крекинг и риформинг.

Очень долго описывать все эти химические процессы, но приблизительно это выглядит так. Углеводороды – это “длиннющие” молекулы, основными элементами которых являются кислород и углерод. Во время нагревания нефти цепочки этих молекул разрываются и получаются более легкие углеводороды. Практически все фракции нефти используются, а не утилизируются, как в начале прошлого века. Перегоняя нефть способом крекинга, мы получаем бензин, дизельное топливо, моторные масла. Из отходов перегонки получают мазут, трансмиссионные масла высокой вязкости.

Риформинг – это более совершенный процесс перегонки нефти, в результате которого стало возможным получение бензинов с более высоким октановым числом, и удаление из конечного продукта всех тяжелых элементов.

Чем более чистое топливо получается после всех этих процессов перегонки, тем меньшее количество токсичных веществ содержится в выхлопных газах. Также, при производстве топлива практически нет отходов, то есть все составляющие нефти используются по назначению.

Важное качество бензина, на которое обязательно нужно обращать внимание во время заправки, – это октановое число. Октановое число определяет стойкость топлива к детонации. В состав бензина входят два элемента – изооктан и гептан. Первый – крайне взрывоопасен, а для второго детонационная способность равна нулю, при определенных условиях конечно. Октановое число как раз и указывает на соотношение гептана и изооктана. Отсюда следует, что бензин с большим октановым числом более стойкий к детонации, то есть будет взрываться только при определенных условиях, которые возникают в блоке цилиндров.

Октановое число можно повысить с помощью специальных присадок, содержащих такие элементы, как свинец. Однако свинец – это крайне недружелюбный химический элемент ни для природы, ни для двигателя. Поэтому использование многих присадок на данный момент запрещено. Повысить октановое число можно и с помощью другого углеводорода – спирта.

Например если к литру А-92-го добавить сто грамм чистого спирта, то можно получить А-95. Но такой бензин будет стоить очень уж дорого.

Очень важен и такой факт, как летучесть некоторых составляющих бензина. Например, для получения А-95 в А-92 добавляют газы пропан или бутан, которые со временем улетучиваются. ГОСТы требуют, чтобы бензин сохранял свои свойства в течении пяти лет, но это не всегда выполняется. Можно заправиться А-95, который в действительности окажется А-92.

Вас должен насторожить сильный запах газа на АЗС.

Исследование качества бензина

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Состав бензина, физические и химические свойства

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 2.1k.

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.


В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:
  • АИ-92;
  • АИ-95;
  • АИ-98.

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Основные свойства

Основные свойства бензина – его химический состав, способности к испарению, горению, воспламенению, образованию отложений, а также коррозионная активность и стойкость к детонации.

Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.


Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Получить бензин можно несколькими способами: прямой перегонкой нефти и отбором определенных фракций (такой способ применялся в начале эры автомобилизации), в середине прошлого века стали применять крекинг и риформинг. Основная составляющая бензина, полученного путем прямой перегонки, – цепочки алканов. При крекинге и риформинге они преобразуются в разветвленные алканы и ароматические соединения.

Два последних способа позволяют получить высокооктановое топливо марок АИ-92, 95 и выше.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

  1. моторный (А)
  2. исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.


Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

Химическая стабильность

Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются. Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.

Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.

Мне нравится1Не нравится
Что еще стоит почитать

Бензин Химическая формула

Формула и структура: Бензин представляет собой смесь различных соединений алканов, алкенов и циклоалканов. Большинство этих соединений имеют от 4 до 12 атомов углерода на молекулу. Основными компонентами являются изооктан, бутан, 3-этилтолуол и метил-трет-бутиловый эфир. К этим соединениям обычно добавляют какую-то добавку.

Происшествие: Бензин не встречается в природе в виде свободного соединения, вместо этого он извлекается из сырой нефти следующими способами.

Приготовление: Бензин получают путем фракционной перегонки сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Дистиллированный продукт, бесцветная жидкость, затем смешивается с некоторыми добавками, такими как этанол.

Физические свойства: Физические свойства бензина оцениваются по его плотности, которая составляет около 0,708 кг / л. Плотность может сильно варьироваться в зависимости от компонентов смеси, например, бензин с более высокой концентрацией ароматических углеводородов более плотный. Стабильность бензина — еще один момент, который позволяет его охарактеризовать, например, после длительного хранения бензин может разделяться на различные соединения, образующие смесь.

Химические свойства: Бензин имеет разное содержание в зависимости от содержания, его можно использовать для разных целей:


  • Нафта: дистиллированная из сырой нефти с небольшими добавками, это горючее вещество, в основном используемое в автомобилях. Он образован алканом и алкеном.

  • Реформиат: используется в качестве химического сырья в промышленности. Это весовой бензин, образованный в основном из таких ароматических углеводородов, как ксилол и толуол.

  • Алкилат: высокое содержание алканов.Его получают из олефинов в процессе алкилирования.

Применение: Используется в качестве топлива для транспортных средств и машин. Он также используется в качестве сырья в некоторых химических и нефтехимических предприятиях.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Бензол, один из ароматических компонентов бензина, является канцерогенным агентом, поэтому более высокое содержание этого соединения опасно. Бензин считается загрязнителем окружающей среды, при его использовании на транспортных средствах выделяется большое количество углекислого газа.Другие компоненты бензина также токсичны, поэтому смесь сама по себе считается токсичной.

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Эта статья о жидком топливе и промышленных растворителях. Для газообразного метана см. Природный газ.

Бензин или бензин — это токсичная прозрачная жидкость, которая в основном используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Его получают путем кипячения нефти, ископаемого топлива. В процессе перегонки нефть нагревается до очень высокой температуры, затем она разделяется на компоненты, одним из которых является бензин.Это дорогостоящий процесс. Он состоит в основном из октана (C 8 H 18 ), углеводорода.

Бензин продается на АЗС (АЗС). Для правильного горения в двигателях внутреннего сгорания с высокой степенью сжатия каждая марка бензина содержит бензиновые присадки. Итак, точный состав бензина на разных станциях разный. Бензин классифицируется по октановому числу, которое определяет, насколько хорошо он будет гореть. Большинство автомобильных двигателей могут сжигать «обычный» бензин с октановым числом 87.Прецизионные двигатели требуют или предпочитают бензин «премиум-класса» с октановым числом 93. Большинство станций предлагают три различных смеси бензина с тремя разными октановыми числами и ценами.

Бензин чаще всего используется в транспортных средствах, таких как автомобили, фургоны и т. Д. Бензин можно использовать для множества других вещей, которые мы используем каждый день, таких как газонокосилки, воздуходувки для листьев и моторы небольших лодок. Некоторые более крупные транспортные средства, такие как грузовики или корабли, могут использовать дизельное топливо вместо бензина.

Бензин очень опасен.Он может взорваться от электрической искры. Также вредно, если человек выпьет его или попадет на кожу. Это вредит окружающей среде и здоровью людей, выделяя ядовитые газы, такие как окись углерода. Если бензиновый двигатель используется в помещении или в замкнутом пространстве, окись углерода может вызвать смерть за считанные минуты. Многие люди умирают каждый год из-за использования бензиновых генераторов в помещении или оставления транспортных средств в гараже.

На США приходится около 44% мирового потребления бензина. [5] В 2003 г. США потребляли 476,474 гигалитра (1,25871 × 10 11 галлонов США; 1,04810 × 10 11 имп галлонов), [6] , что соответствует 1,3 гигалитра бензина каждый день (около 360 миллионов США или 300 миллионов имперских галлонов). В 2006 году в США было израсходовано около 510 миллиардов литров (138 миллиардов галлонов США / 115 миллиардов имп-галлонов) бензина, из которых 5,6% приходилось на бензин среднего качества и 9,5% — на бензин высшего сорта. [7]

Европа [изменить | изменить источник]

В отличие от США, страны Европы взимают значительные налоги на топливо, такое как бензин.Например, цена на бензин в Европе более чем вдвое выше, чем в США.

Цена на насос (в евро / литр) Бензин с октановым числом 95 без свинца с 2004 по 2011 год в некоторых странах Европы. Чтобы преобразовать цены в евро за литр в доллары США за галлон, умножьте их на 5,7 (при условии, что 1,5 доллара США = 1 евро).
Страна
Декабрь 2004 г.
Май 2005 г.
Июль 2007 г.
Апрель 2008 г.
Янв 2009
Март 2010 г.
Февраль 2011
Германия 1.19 1,18 1,37 1,43 1,09 1,35 1,50
Франция 1,05 1,15 1,31 1,38 1,07 1,35 1,53
Италия 1,10 1,23 1,35 1,39 1,10 1,34 1,46
Нидерланды 1.26 1,33 1,51 1,56 1,25 1,54 1,66
Польша 0,80 0,92 1,15 1,23 0,82 1,12 1,26
Швейцария 0,92 0,98 1,06 1,14 0,88 1,12 1,29
Венгрия 1.00 1.01 1,13 1,13 0,86 1,22 1,32
США [изменить | изменить источник]

Из-за низких налогов на топливо розничная цена бензина в США подвержена большим изменениям (чем за пределами США), если рассчитывать ее как процент от удельной стоимости. С 1998 по 2004 год цена на бензин составляла от 1 до 2 долларов за галлон США. [8] После 2004 года цена увеличивалась до тех пор, пока средняя цена на газ не достигла отметки в 4 доллара.11 за галлон США в середине 2008 года, затем упало примерно на 2,60 доллара за галлон США по состоянию на сентябрь 2009 года. [8] Недавно в США с 31 января по 7 марта 2011 года произошло повышение цен на газ на 13,51%. [9]

Цены на большинство потребительских товаров указаны без учета налогов; налоги добавляются в процентах от покупной цены. Из-за примитивных бензонасосов в 1920-х годах цены на бензин в Соединенных Штатах указываются с учетом налогов, а налоги устанавливаются в центах за галлон.Налоги добавляются федеральным правительством, правительством штата и местными властями. (Эти налоги собирают стоимость содержания дорог.) По состоянию на 2009 год федеральный налог составлял 18,4 цента за галлон бензина и 24,4 цента за галлон дизельного топлива (исключая красное дизельное топливо). [10] Среди штатов самыми высокими ставками налога на бензин по состоянию на январь 2011 года являются Калифорния (47,7 цента / галлон), Нью-Йорк (47,3 цента / галлон), Гавайи (45,8 цента / галлон) и Коннектикут (45,2 цента). / галлон). [11] Федеральное правительство и многие штаты не могут увеличить налоги на бензин с течением времени из-за инфляции.Тем не менее, в некоторых штатах [Примечание 1] также взимается налог с продаж в процентах, размер которого зависит от стоимости бензина.

По данным Управления энергетической информации, около 9% всего бензина, проданного в США в мае 2009 года, было высшего сорта. Некоторые производители автомобилей «рекомендуют» бензин премиум-класса, но имеют двигатели с компьютерным управлением, которые регулируют время, чтобы избежать детонации. Таким образом, большинство автомобилей могут сжигать бензин обычного качества, но с несколько пониженной производительностью. [12] Ассошиэйтед Пресс заявило, что премиальный газ — с более высоким октановым числом и стоимостью на несколько центов за галлон больше, чем обычный неэтилированный — следует использовать только в том случае, если производитель заявляет, что это «требуется». [13]

Чтобы сократить использование импортной нефти, США используют смеси этанол / бензин Gasohol (10% этанол) и E85 (85% этанол).

Бразилия [изменить | изменить источник]

Бразилия имеет крупнейшую национальную промышленность по производству топливного этанола. Бензин, продаваемый в Бразилии, содержит не менее 25% безводного этанола. Водный этанол (около 95% этанола и 5% воды) может использоваться в качестве топлива более чем в 90% новых автомобилей, продаваемых в стране. Бразильский этанол производится из сахарного тростника и отличается высоким уровнем связывания углерода. [14]

  1. ↑ Калифорния, Коннектикут, Джорджия, Гавайи, Иллинойс, Индиана, Мичиган, Нью-Йорк, Вирджиния Рост цен на бензин приносит пользу нескольким штатам. Проверено 25 ноября 2011 года.
  1. «Приложение B — Книга данных по транспортной энергии». cta.ornl.gov .
  2. 2,0 2,1 Томас, Джордж: Обзор разработки систем хранения данных Программа Министерства энергетики США по водородуPDF (99,6 КБ). Ливермор, Калифорния. Сандийские национальные лаборатории.2000 г.
  3. Эйдоган, Мухаррем; Оззезен, Ахмет Некати; Чанакчи, Мустафа; Тюрккан, Али (2010). «Влияние топливных смесей спирт-бензин на рабочие характеристики и характеристики сгорания двигателя SI». Топливо . 89 (10): 2713–2720. DOI: 10.1016 / j.fuel.2010.01.032.
  4. Томас, Джордж (2000). «Обзор водородной программы Министерства энергетики США по развитию систем хранения» (PDF). Сандийские национальные лаборатории. Проверено 1 августа 2009.
  5. ↑ http: // www.worldwatch.org/node/5579, http://www.eia.doe.gov/emeu/international/oilconsuming.html
  6. «EarthTrends: Энергия и ресурсы — Транспорт: Единицы измерения расхода автомобильного бензина: Миллионы литров».
  7. «Объемы продаж нефтепродуктов главным поставщиком США». Управление энергетической информации США. Проверено 24 октября 2007 г.
  8. 8,0 8,1 Fuel Economy.gov , FAQ
  9. ↑ http: // www.taxfoundation.org/UserFiles/Image/Fiscal%20Facts/gas-tax-690px.jpg
  10. «Когда федеральное правительство начало собирать налог на газ? — Спросите Рамблера — История шоссе — FHWA». Fhwa.dot.gov. Проверено 17 октября 2010.
  11. «Ставки государственного налога на бензин на 1 января 2011 г.». Налоговый фонд. Проверено 25 ноября 2011.
  12. «Оплата премиального газа может быть пустой тратой денег». Потребительские отчеты. March 2011. Проверено 25 ноября 2011 года.
  13. Писатель, Дэйв КАРПЕНТЕР, AP Personal Finance. «Отравление газом с премией, наверное, пустая трата». Филадельфия Дейли Ньюс .
  14. ↑ Рил, М. (19 августа 2006 г.) «Дорога Бразилии к энергетической независимости», The Washington Post .
.Бензин

— Energy Education

Рис. 1. Бензонасос с пятью октановыми числами, представленными пятью разными числами на насосе. [1]

Бензин , также известный как бензин [2] — это энергоемкое вторичное топливо, которое можно рассматривать как энергетическую валюту. Он используется для питания многих тепловых двигателей, а самое главное, он используется в качестве топлива для значительной части автомобилей. Бензин получают, когда сырая нефть разбивается на различные нефтепродукты в процессе фракционной перегонки.Готовый продукт по трубопроводам поступает на АЗС.

Бензин необходим для работы большинства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. По этой причине бензин является одним из наиболее широко используемых нефтепродуктов. Бензин составляет около половины всех используемых нефтепродуктов. Напротив, дизельное топливо составляло ~ 20%, а керосин (или авиакеросин) ~ 8%. [3] Цена на бензин сильно различается по всему миру, и это влияет на стоимость эксплуатации транспортного средства. Кроме того, мировая экономика становится все более тесно связанной с добычей нефти и ценами, что влияет на нашу жизнь далеко не только на то, сколько стоит заполнить полный бак газа. [4]

Композиция

Точный химический состав бензина варьируется в зависимости от его марки или октанового числа, но в целом это смесь горючих углеводородов. Это октановое число описывает качество топлива, и это значение основано на соотношении двух соединений в бензине — в частности, изооктана , соединения с той же химической формулой, что и октан, но с немного другой структурой и свойствами. и нормальный гептан . [5] Чем выше октановое число в топливе, тем больше октановое число и тем выше качество топлива. Это более высокое качество топлива гарантирует, что воспламенение топлива произойдет вовремя в результате искры от свечи зажигания, а не раньше в результате сжатия поршня.

В последнее время бензин смешивают с биотопливом, известным как этанол. В Канаде бензин с октановым числом 87 может содержать до 10% этанола, поскольку это самый высокий процент этанола, на котором может работать обычный автомобильный двигатель. [6]

Кроме того, особый состав бензина приводит к высокой плотности энергии. Эта высокая плотность энергии делает бензин таким ценным топливом, поскольку относительно небольшой объем топлива может обеспечить большое количество полезной энергии.

Плотность энергии (МДж / л) 34,2 [7]
Плотность энергии (кВтч / галлон) 36,1 [8]
Удельная энергия (МДж / кг) 44.4 [9]

Воздействие на окружающую среду

Сгорание бензина является значительным источником антропогенного углекислого газа, или CO 2 . Как и в случае сгорания любого ископаемого топлива, образование этого углекислого газа отрицательно влияет на климат Земли и способствует глобальному потеплению и изменению климата. Общее количество углекислого газа, выделяемого при сжигании бензина, зависит от массы используемого топлива. Таким образом, автомобиль, который использует меньше бензина, будет выделять меньше выбросов в окружающую среду.Это делает очень важным проектировать автомобили с максимальной экономией топлива, чтобы сэкономить деньги и ограничить выбросы. Повышение топливной эффективности (миль на галлон транспортного средства) одновременно экономит деньги и снижает выбросы. Например, за 10-летний период вождение автомобиля с расходом 30 миль на галлон вместо автомобиля с расходом 24 миль на галлон позволяет сэкономить более 4000 долларов США на расходах на топливо, если предположить, что стоимость топлива статична и составляет 1,20 доллара США за литр. Он также выбрасывает более 8000 кг меньше CO 2 .

Для получения дополнительной информации о выбросах CO 2 углеводородного топлива щелкните здесь

Для дальнейшего чтения

Список литературы

.

Молекулы, ионы и химические формулы

Атомы во всех веществах, содержащих более одного атома, удерживаются вместе за счет электростатических взаимодействий — взаимодействия между электрически заряженными частицами, такими как протоны и электроны. — взаимодействия между электрически заряженными частицами, такими как протоны и электроны. Электростатическое притяжение — электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными частицами (положительным и отрицательным), в результате которого возникает сила, заставляющая их двигаться навстречу друг другу.между противоположно заряженными видами (положительными и отрицательными) приводит к возникновению силы, которая заставляет их двигаться друг к другу, как притяжение между противоположными полюсами двух магнитов. Напротив, электростатическое отталкивание — электростатическое взаимодействие между двумя видами, которые имеют одинаковый заряд (как положительный, так и отрицательный), что приводит к силе, которая заставляет их отталкивать друг друга. между двумя видами с одинаковым зарядом (как положительными, так и отрицательными) приводит к возникновению силы, заставляющей их отталкиваться друг от друга, как и одинаковые полюса двух магнитов.Атомы образуют химические соединения, когда притягивающие электростатические взаимодействия между ними сильнее, чем отталкивающие. В совокупности мы называем притягивающие взаимодействия между атомами химическими связями. Притягивающее взаимодействие между атомами, которое удерживает их вместе в соединениях.

Химические связи обычно делятся на два принципиально разных типа: ионные и ковалентные. В действительности, однако, связи в большинстве веществ не являются ни чисто ионными, ни чисто ковалентными, но они ближе к одной из этих крайностей.Хотя чисто ионные и чисто ковалентные связи представляют собой крайние случаи, которые редко встречаются в чем-либо, кроме очень простых веществ, краткое обсуждение этих двух крайностей помогает нам понять, почему вещества, которые имеют разные виды химических связей, имеют очень разные свойства. Ионные соединения Соединение, состоящее из положительно заряженных ионов (катионов) и отрицательно заряженных ионов (анионов), удерживаемых вместе сильными электростатическими силами. состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов, удерживаемых вместе сильными электростатическими силами, тогда как ковалентные соединения — соединение, которое состоит из дискретных молекул.обычно состоят из молекул. Группа атомов, в которой одна или несколько пар электронов являются общими между связанными атомами. Это группы атомов, в которых одна или несколько пар электронов являются общими для связанных атомов. В ковалентной связи Электростатическое притяжение между положительно заряженными ядрами связанных атомов и отрицательно заряженными электронами, которые они разделяют. Атомы удерживаются вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженными ядрами связанных атомов и отрицательно заряженными электронами, которые они разделяют.Мы начинаем обсуждение структур и формул с описания ковалентных соединений. Энергетические факторы, участвующие в образовании связи, более подробно описаны в главе 8 «Ионная связь в сравнении с ковалентной связью».

Ковалентные молекулы и соединения

Подобно тому, как атом — это простейшая единица, обладающая фундаментальными химическими свойствами элемента, молекула — это простейшая единица, обладающая основными химическими свойствами ковалентного соединения. Некоторые чистые элементы существуют в виде ковалентных молекул.Водород, азот, кислород и галогены встречаются в природе в виде двухатомных («два атома») молекул H 2 , N 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 , Br 2 и I 2 (часть (а) на рисунке 2.1 «Элементы, которые существуют как ковалентные молекулы»). Точно так же несколько чистых элементов являются многоатомными молекулами, которые содержат более двух атомов. («Много атомов») молекул , таких как элементарный фосфор и сера, которые встречаются как P 4 и S 8 (часть (b) на рисунке 2.1 «Элементы, существующие в виде ковалентных молекул»).

Каждое ковалентное соединение представлено молекулярной формулой — представлением ковалентного соединения, которое состоит из атомного символа для каждого составляющего элемента (в заданном порядке), сопровождаемого нижним индексом, указывающим количество атомов этого элемента в молекуле. Нижний индекс пишется только в том случае, если число больше 1., что дает атомный символ для каждого составляющего элемента в заданном порядке, сопровождаемый нижним индексом, указывающим количество атомов этого элемента в молекуле.Нижний индекс пишется только в том случае, если количество атомов больше 1. Например, вода с двумя атомами водорода и одним атомом кислорода на молекулу записывается как H 2 O. Точно так же диоксид углерода, который содержит один атом углерода. и два атома кислорода в каждой молекуле записываются как CO 2 .

Рисунок 2.1 Элементы, которые существуют как ковалентные молекулы

(a) Некоторые элементы естественным образом существуют в виде двухатомных молекул, в которых два атома (E) соединены одной или несколькими ковалентными связями с образованием молекулы с общей формулой E 2 .(б) Некоторые элементы в природе существуют в виде многоатомных молекул, которые содержат более двух атомов. Например, фосфор существует в виде тетраэдров P 4 — правильных многогранников с четырьмя треугольными сторонами — с атомом фосфора в каждой вершине. Элементная сера состоит из сморщенного кольца из восьми атомов серы, соединенных одинарными связями. Селен не показан из-за сложности его структуры.

Ковалентные соединения, которые содержат преимущественно углерод и водород, называются органическими соединениями. Ковалентные соединения, содержащие преимущественно углерод и водород.. При представлении формул органических соединений принято писать сначала углерод, затем водород, а затем любые другие элементы в алфавитном порядке (например, CH 4 O — это метиловый спирт, топливо). Соединения, которые состоят в основном из элементов, отличных от углерода и водорода, называются неорганическими соединениями. Ионное или ковалентное соединение, состоящее в основном из элементов, отличных от углерода и водорода; они включают как ковалентные, так и ионные соединения. В неорганических соединениях составные элементы перечислены, начиная с крайнего левого в периодической таблице (см. Главу 32 «Приложение H: Периодическая таблица элементов»), как мы видим в CO 2 или SF 6 .Те, кто находятся в той же группе, перечислены, начиная с нижнего элемента и постепенно увеличиваясь, как в ClF. Однако по соглашению, когда неорганическое соединение содержит как водород, так и элемент из групп 13-15, водород обычно указывается в формуле последним. Примерами являются аммиак (NH 3 ) и силан (SiH 4 ). Такие соединения, как вода, состав которых был установлен задолго до принятия этого соглашения, всегда сначала пишется с водородом: вода всегда записывается как H 2 O, а не как OH 2 .Условные обозначения для неорганических кислот, таких как соляная кислота (HCl) и серная кислота (H 2 SO 4 ), описаны в Разделе 2.5 «Кислоты и основания».

Обратите внимание на узор

Для органических соединений: сначала напишите C, затем H, а затем остальные элементы в алфавитном порядке. Для молекулярных неорганических соединений: начните с крайнего левого элемента периодической таблицы; перечислить элементы в одной группе, начиная с нижнего элемента и далее.

Пример 1

Напишите молекулярную формулу каждого соединения.

  1. Соединение фосфор-сера, которое отвечает за воспламенение так называемого удара в любом месте спички, имеет 4 атома фосфора и 3 атома серы на молекулу.
  2. Этиловый спирт, спирт для алкогольных напитков, имеет 1 атом кислорода, 2 атома углерода и 6 атомов водорода на молекулу.
  3. Фреон-11, который когда-то широко использовался в автомобильных кондиционерах и причастен к повреждению озонового слоя, имеет 1 атом углерода, 3 атома хлора и 1 атом фтора на молекулу.

Дано: идентичность присутствующих элементов и количество атомов в каждом

Запрошено: Молекулярная формула

Стратегия:

A Определите символ для каждого элемента в молекуле. Затем определите вещество как органическое или неорганическое соединение.

B Если вещество является органическим соединением, расположите элементы по порядку, начиная с углерода и водорода, а затем перечислите другие элементы в алфавитном порядке.Если это неорганическое соединение, перечислите элементы, начиная с самого левого в периодической таблице. Перечислите элементы в одной группе, начиная с нижнего элемента и постепенно увеличивая его.

C На основании предоставленной информации добавьте нижний индекс для каждого типа атомов, чтобы записать молекулярную формулу.

Решение:

  1. A В молекуле 4 атома фосфора и 3 атома серы.Поскольку соединение не содержит в основном углерода и водорода, оно неорганическое. B Фосфор находится в группе 15, а сера — в группе 16. Поскольку фосфор находится слева от серы, он записывается первым. C Запись номера каждого типа атомов в виде правого нижнего индекса дает P 4 S 3 в качестве молекулярной формулы.
  2. A Этиловый спирт содержит преимущественно углерод и водород, поэтому он является органическим соединением. B Формула органического соединения записывается сначала числом атомов углерода, затем числом атомов водорода, а остальные атомы расположены в алфавитном порядке: CHO. C Добавление нижних индексов дает молекулярную формулу
.

Химические формулы

Обзор: В этом разделе представлены обзор химических формул и информации, доступной на сайте разные, но эквивалентные представления (формулы) молекулы / соединения.

Навыки:
  • Понимать химические формулы и различные представления химических веществ формула.
  • Понять процентный элементный состав
  • Уметь определять эмпирическую формулу по процентному содержанию элементного состава и наоборот .
Новые термины:
  • Химическая формула
  • Структурная формула
  • Молекулярная формула
  • Эмпирическая формула
  • Элементный процентный состав

Во-первых, что такое химическая формула? Они уже неоднократно использовались в этом руководстве. но пока они не определены.

Химическая формула: Представление химический состав вещества.Это может быть молекулярный или эмпирический формула.

В основном химическая формула дает ученым различную информацию о конкретном соединении.
Посмотрим на изооктан. Изооктан — это компонент бензина, который горит наиболее плавно. Изооктан можно записать разными способами.

  • Структурная формула
    Как и другие формулы, упомянутые ниже, структурная формула сообщает нам, какие атомы находятся в данной молекуле.Но этот тип формулы также дает нам информацию о том, как эти атомы связаны друг с другом. Есть несколько способы показать структурную формулу, и каждое представление дает определенную информацию о соединении, например о связи атомов или форме молекул. Чтобы увидеть некоторые из доступных типов структурных формул, щелкните Вот.
  • Молекулярная формула

    Молекулярная формула определяет количество атомов каждого элемента в одном молекула.Для изооктана это C 8 H 18 . Это значит, что имеется 8 атомов углерода и 18 атомов водорода в одной молекуле C 8 H 18 . Это также означает что в одном моль изооктана содержится 8 моль углерода и 18 моль водорода.

  • Эмпирическая формула

    Эмпирическая формула представляет собой простейшее целочисленное отношение атомов в соединении.Для изооктана эмпирическая формула: C 4 H 9 . Обратите внимание, что молекулярная формула вдвое больше, чем у эмпирическая формула. Все молекулярные формулы являются целым кратным эмпирической формулы для соединение.

    К сведению: многие соединения в природе имеют та же эмпирическая формула и даже та же молекулярная формула, хотя они обладают совершенно разными свойствами.Например, формальдегид, уксусная кислота (уксус) и молочная кислота (кислота кислого молока), глюкоза и все галактозы имеют одну и ту же эмпирическую формулу: CH 2 O. единственное различие между этими молекулами — кратное эмпирическому формула. Однако я совершенно уверен, что формальдегид никто не перепутает. для глюкозы. Глюкоза и галактоза имеют одинаковую молекулярную формулу, C 6 H 12 O 6 , но в теле галактоза сначала необходимо преобразовать в глюкозу, чтобы получить энергию.Разница в том их структуры (то есть, как атомы в каждой молекуле связаны (связаны) друг с другом).
Массовый процентный состав (вес)

Экспериментально массовую процентную долю соединения получают путем сжигания анализ или другие виды элементного анализа. Мы можем использовать массовые проценты для определения эмпирических формулы, но не молекулярные формулы.


Обратите внимание, что массовая доля равна массовой доле, так что процентный вес также равен проценту массы. Это потому, что вес и масса пропорциональны друг другу.
Пример 1.
Каков процентный элементный состав по массе (массе) каждой молекулы изооктана, C 8 H 18 ?

Что нам нужно сделать в первую очередь? Нам нужно вычислить массу каждого из элементов, C и H, что можно сделать с помощью приведенного выше уравнения и информации из молекулярная формула.Мы знаем, что в каждой молекуле изооктана есть 8 атомов углерода и 18 атомов водорода. Это говорит нам о том, что в каждом моль изооктана есть 8 моль C и 18 моль H. К настоящему времени мы можем легко перейти от моль к массе с использованием молярных масс. К сожалению, мы не знаем, сколько молей изооктан есть. Так что мы можем сделать? Помните, что мы ищем ибо в проблеме. Нам нужен процент массы. Процент массы остается прежним для изооктана, существует ли 1 молекула или 5000 моль изооктана.Итак, чтобы Чтобы упростить задачу, предположим, что имеется один моль изооктана. Сначала мы найдет массу каждого элемента, а затем найдет процентный состав, разделив молярная масса каждого элемента от общей массы молекулы?

Это означает, что изооктан на 84,12% состоит из углерода. Процент водорода должен составлять 100% — 84,12%, так как общее процентное содержание элементов должно составлять в сумме 100. Следовательно, водород составляет 15,88% молекулярной массы. Обратите внимание, что мы могли бы сначала найти% H, а затем вычесть его, чтобы найти процент углерода.Попробуйте решить сначала для процента водорода, а затем для процента углерода, чтобы убедиться, что вы получили тот же ответ.
Как только у вас будет процентное содержание элементного состава, вы можете вывести эмпирическую формулу.


Пример 2:
Какова эмпирическая формула соединения, содержащего 84,12% углерода и 15,88% водорода по массе?

Чтобы найти эмпирическую формулу, нам нужно найти количество молей каждого элемента. Мы можем переходить от массы к молям по молекулярной массе, но у нас нет начальная масса.Мы можем принять массу образца, потому что, опять же, процент масса одинакова независимо от массы образца. Чтобы упростить задачу, допустим 100 г компаунда. Следовательно, осталось 84,12 г (это 84,12% 100 г) углерода и 15,88 г (15,88% 100 г) водорода.


Теперь определите наименьшее мольное соотношение.Сделайте это, взяв количество молей элемента над количество молей элемента, имеющего наименьшее количество молей в соединении. В этом случае углерод имеет наименьшее количество родинок.

Теперь нам нужно найти наименьшее целочисленное отношение. Углерод уже в целом числе форма, но какой коэффициент, умноженный на 2,25, дает целое число.Фактор будет 4. Это означает, что нам нужно умножить каждое из этих мольных соотношений на 4, чтобы получить эмпирическая формула.

С: 1 х 4 = 4

В: 2,25 x 4 = 9

Итак, эмпирический формула C 4 H 9 .

Можем ли мы определить молекулярную формулу на основе информации, представленной в этом примере?
Ответ


Пример 3:
Учитывая, что молекулярная масса соединения с эмпирической формулой C 4 H 9 составляет приблизительно 114 г / моль, какова молекулярная формула соединения?

Мы знаем, что молекулярная формула кратна эмпирической формуле: (C 4 H 9 ) x

Молекулярная масса будет суммой индивидуальных молекулярных масс

Следовательно, молекулярная формула (C 4 H 9 ) 2 = C 8 H 18 , который является изооктаном.

Поезд внутреннего сгорания
Когда углеводород, соединение, которое содержит только углерод и водород, сжигается в кислороде это дает CO 2 и H 2 O. Это делается с использованием поезд горения. В линии сгорания образец взвешивается, а затем нагревается. в присутствии кислорода. Продукты, углекислый газ и вода, разрешены. перейти в другую камеру, где вода впитывается. Осушитель, такой как Перхлорат магния впитывает воду.Углекислый газ переходит в последняя камера, где он поглощается NaOH и CaCl 2 . Как только оригинал углеводород полностью сгорает, поглотители взвешиваются. Различия по массе связано с CO 2 и H 2 O (H и C приходят только из углеводорода). По этой информации можно определить эмпирическую формула.
Пример 4:
Определенный углеводород при полном сжигании в кислороде дает 3.38 г CO 2 и 1,384 г H 2 O и никаких других продуктов. Какова эмпирическая формула соединения?

Потребность помочь со стратегией?

Ответ



Расширенные приложения: Путешествие в прошлое. Расширенные приложения около 1890 г.
Сводка

Теперь вы должны лучше понимать химические формулы и различные способы, которыми химики представляют соединение. Кроме того, вы должны уметь определять процент элементных составов и умеют рассчитывать эмпирические формулы из процентный элементный состав.


Практика: химические формулы
Примечание: вам понадобятся карандаш, бумага для заметок, калькулятор, таблица Менделеева и лист формул для работы викторины. Викторины рассчитаны (примерно 4 минут на вопрос).

Мы рекомендуем вам распечатать периодическую таблицу и страницу констант / уравнений перед начало викторин.

Откройте периодическую таблицу в отдельном окне браузера.

Откройте страницу уравнений / констант в отдельном окне браузера.


Вернуться к предметному указателю по химии

© Вашингтонский университет в Сент-Луисе, 2005.

.

Толуол Формула

Толуол, также известный как метилбензол или толуол в ИЮПАК, является важным растворителем, используемым в химической и фармацевтической промышленности, а также во многих лабораториях по всему миру.

Формула и структура: химическая формула толуола C 7 H 8 , а его молярная масса 92,14 г моль -1 . Молекула образована фенильным кольцом (из бензола) и 1 метильной группой в качестве заместителя. Молекула является плоской из-за потребности в sp2-гибридизации углерода для усиления ароматического эффекта кольца.Его химическая структура может быть записана, как показано ниже, в общих представлениях, используемых для органических молекул.

Происхождение: Толуол можно найти в природе в основном в бальзаме Толу, где он извлекается путем дистилляции для удаления другого компонента смолы. Его также можно найти в известковом масле и сырой нефти.

Получение: Толуол можно получить путем органического синтеза или экстрагировать из природных источников. Его получают путем алкилирования бензола с использованием метанола:

Его также можно получить при циклизации н-гептана с последующей ароматизацией.Но большая часть толуола извлекается из сырой нефти с использованием дистилляции, что составляет 87% от общего объема производства.

Физические свойства: Толуол представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Его плотность 0,87 г / мл -1 . Температура плавления составляет -95 ºC, а температура кипения составляет 111 ºC. Он менее плотен, чем вода, и не растворяется в воде

Химические свойства: Толуол является вторым наиболее распространенным бензолоподобным ароматическим соединением и, подобно этому, он может подвергаться электрофильному ароматическому замещению, и это особенно интересно, потому что замещение метильной группы в толуоле сделало его более активным, чем бензол, подвергаются сульфированию или хлорированию, а также окислению метильной группы с образованием карбоновой кислоты.

Использование: Толуол в основном используется в качестве растворителя в промышленности и лабораториях. Более того, он используется в качестве предшественника реакции замещения и окисления для получения готовых к использованию продуктов или другого предшественника. Он также добавляется в бензин для улучшения октанового числа и является важным горючим веществом в авиации. Толуол очень широко используется для производства красок, покрытий и смол.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Толуол раздражает глаза. Он может быть токсичным при вдыхании в больших количествах, а также при приеме внутрь.Это потенциальный канцерогенный агент. Легковоспламеняющийся

.

Бензин. Физико-химические свойства бензина — презентация онлайн

1. БЕНЗИН

Выполнил работу:
Челяков Дмитрий, 52 группа

2. Что такое бензин?

В переводе с французского языка, бензин (benzine) обозначает
различную по своему строению углеводородную смесь, жидкость, не
имеющую цвета, предел кипения у которой составляет 33-205 °С.
Плотность этой жидкости 700-780 кг/м2, замерзает Бензин при
температуре – 60 °С и ниже. Температура вспышки составляет меньше 0
°С.При концентрировании паров бензина в газовые объёмы плотностью
74-123 г/м3 образуется взрывчатая смесь.

3. Получение бензина

Бензин образуется путем каталитической переработки и перегонки
сырой нефти. Бензин в малых количествах получается с помощью
переработки горючих сланцев и каменного угля, а также из естественных
природных и сопутствующих газов. В некоторых случаях в производстве
бензина может применяться и другое сырье из углеводородов.
Существует возможность отгона фракций бензина, с использованием
коксованных и полукоксованных смол с применением их
дополнительной очистки. Кроме того, бензин изготавливают при
помощи синтез-газа посредством синтин-процесса.

4. Применение бензина

В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем
антисептическое средство (продавался в аптеках) и топлива для примусов.
Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая
бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с
появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто,
бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки, хотя по мере
распространения дизельных двигателей благодаря их более
высокому КПД на первый план выходит дизельное топливо. Бензин
применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей,
высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве
парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии
прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).

5. Топливный бензин

Топливный бензин можно разделить на две категории: авиационный и
автомобильный. В отличие от автомобильного бензина авиационный бензин
имеет гораздо более высокое октановое число, и содержит в себе большее
количество легких фракций.
Основной принцип классификации сортов бензина — это его октановое число.
Чем оно выше, тем бензин более устойчив к детонации, что предоставляет
возможность его применения в двигателях имеющих гораздо более высокую
степень сжатия.
Бензин обозначается следующим образом: «А» — бензин для автомобилей; «Б» бензин авиационный; «80», «92» и т.д. – это октановое число бензина или
числовой индекс. Перед числовым индексом может стоять буква «И» это
обозначает, что октановое число определялось исследовательским методом.
Если же буква отсутствует – это означает, что октановое число определено
моторным методом.
Главным характеризующим свойством бензина, от
которого зависит практическое применение этого
горючего нефтепродукта, является устойчивость к
детонации. Другими словами это способность
бензина при разных условиях
практически полностью сгорать в работающем
двигателе. В автомобильном бензине это свойство
выражено октановым числом, а в авиационном
бензине, кроме традиционной октановой
характеристики, антидетонационное
свойство находит своё выражение в сортности
бензина.
Именно по этим свойствам и
происходит деление бензина на марки.
Для автомобильного бензина
характерна следующая маркировка:
АИ-80, (А-76) АИ-92, АИ-95 и т.д.
Авиационный бензин маркируется
следующим образом: Б-100/130, Б91/115, в данном случае в числителе
после «Б» указывается октановое число
горючего, а на месте знаменателя
указывается его сорт. В целях
улучшения стойкости бензина к
детонации в него добавляется
антидетонационная присадка –
тетраэтилсвинец.

7. Воздействие бензина на человеческий организм

В человеческий организм, как
правило, бензин проникает
через легкие. В случае острого
отравления бензиновыми
парами, проявляется всеобщая
интоксикация организма. В
данном случае первой помощью
будут те же самые действия, что
и при других распространенных
интоксикациях.

8. Основные свойства бензина

Главным свойством, которое характеризирует бензин как топливо для
инжекторных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания
является его высокая летучесть. Это свойство напрямую зависит от
фракционных составляющих и определяет устойчивость к детонации.
Чем лучше испаряется бензин, тем более полноценная горючая смесь
образуется, в результате облегчается запуск двигателя, в цилиндрах
уменьшается конденсация топливных паров, и, соответственно, меньше
разжижается масло.
Каждый сорт бензина имеет свои
показатели плотности, температуры
замерзания и горения. Физические
особенности бензина, кроме
химической микроструктуры,
зависят еще и от наличия
переходящих из нефтепродуктов
различных примесей. Чем больше
примесей, тем ниже качество
бензина. Бензин, сделанный путем
перегона нефти (прямогонный), не
является детонационно-стойким и
для использования в качестве
топлива для современного двигателя
совершенно не подходит. Так же не
подходит для использования в
мощных моторах бензин с низким
октановым числом. Его можно
применять при небольших
нагрузках, или на холостом ходу, но
если мотор прогрет и работает на
полную мощность, то менее чем
через минуту он прекратит свое
полноценное функционирование и в
результате потребуется
дорогостоящий ремонт.

10. Химическая стабильность бензина

Химическая стабильность бензина характеризует его способность
противостоять окислению и химическим изменениям при длительном хранении,
транспортировании и применении в двигателе (в системе питания).
Химическая стабильность бензинов прежде всего связана с наличием в их
составе непредельных углеводородов, которые характеризуются повышенной
склонностью к окислению.
Наиболее склонны к окислению углеводороды, имеющие сопряженные двойные
связи, особенно циклические. Мало устойчивы против окисления и
ароматические углеводороды с двойной связью в боковой цепи.
С разветвлением молекулы олефина и при приближении двойной связи к ее
середине стабильность олефинов понижается. Углеводороды (диены) с
удаленными друг от друга двойными связями по стабильности приближаются к
олефинам. Под влиянием температуры, кислорода, воздуха, каталитического
воздействия металлов (свинца и др.) они быстро окисляются и по-лимеризуются
с образованием смолистых веществ и кислот.
Образование смолистых веществ в результате окисления непредельных
углеводородов под воздействием кислорода воздуха при обычных температурах
проходит ряд промежуточных стадий.
Первичными продуктами окисления углеводородов являются гидропероксиды
— соединения мало устойчивые и склонные к быстрому превращению по
различным направлениям в зависимости от условий окисления.
Химическую стабильность характеризуют следующими
показателями:
индукционный период;
содержание фактических смол;
сумма продуктов окисления;
кислотность.

12. Физико-химические свойства бензина

Соответствие бензина перечисленным требованиям
зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств,
которые определяются рядом показателей. Основные
показатели физико-химических свойств бензинов
указываются в стандарте или в технических условиях на
бензин данной марки.
Приведенные показатели могли бы значительно
изменяться в зависимости от природы нефти, способов ее
переработки и очистки бензина. Стандартизация
основных показателей физико-химических свойств
обеспечивает одно и то же качество бензина данной
марки.
Фракционный состав, давление насыщенных паров,
детонационная стойкость, а также содержание
механических примесей и воды в бензине определяют
способность данного бензина образовывать бензиновоздушную смесь нужного состава при различных
условиях работы двигателя, в том числе при низких и
высоких температурах, минимальных и максимальных
числах оборотов коленчатого вала, при приоткрытом или
полностью открытом дросселе, т. е. определяют
карбюрационные качества бензина, от которых зависит
безотказность работы двигателя.
Кроме смол, которые могут образовываться, различают фактические смолы, т. е.
те, которые уже имелись и бензине или же образовались при испытании.
Содержание фактических смол в бензине строго ограничивается и
устанавливается предельное их содержание на месте производства и на месте
потребления, т. е. на нефтебазе, в момент получения бензина. Содержание
фактических смол определяется прибором, в котором при температуре 150 ± 3°С
производится выпаривание 25 мл бензина, омываемого струей горячего воздуха.
Полученный после выпаривания остаток взвешивается (в мг) и увеличивается в
4 раза.
Первоначальные качества бензина вследствие происходящих в них физикохимических процессов постепенно ухудшаются. Особенно это характерно для
бензинов термического крекинга.
Сохранение первоначальных качеств бензина в процессе транспортирования,
хранения и применения зависит от его физической и химической стабильности.
Окисление и осмоление возрастает с
повышением температуры бензина. Поэтому все
меры, которые способствуют понижению
температуры бензина при хранении и
транспортировании, будут уменьшать его
окисление и осмоление. Понижение температуры
также уменьшает потери легкоиспаряемых
углеводородов.
Окислению и осмолению способствует контакт
бензина с воздухом, поэтому он быстрее
осмоляется при неполном заполнении тары.
Процесс окисления является самоускоряющимся
и поэтому бензин, залитый в тару, не очищенную
от остатков старого осмолившегося бензина,
осмоляется преждевременно.
Ускоряют образование смол ржавчина и
загрязнение тары, нежелательно попадание в
бензин воды, О химической стабильности
бензина судят по величине индукционного
периода.
Токсичность является важнейшей
характеристикой бензина.
В связи с этим чрезвычайно важно, чтобы ни сам
бензин, ни его пары и нагар не представляли
повышенной опасности для здоровья лиц,
соприкасающихся с ними.

15. Спасибо за внимание

Бензин — Что такое Бензин?

Бензин – это самый важный продукт переработки нефти; из сырой нефти производится до 50% бензина.

Бензин (Gasoline) — это самый важный продукт переработки нефти. 

Из сырой нефти производится до 50% бензина, в тч:

  • природный бензин, 
  • бензин крекинг-процесса, 
  • продукты полимеризации, 
  • сжиженный нефтяной газ (СНГ),
  • все продукты, используемые в качестве промышленного моторного топлива.

Каждому процессу переработки нефти предъявляются требования по количеству и качеству производимого бензина.

Состав бензина

Промышленный бензин представляет собой смесь углеводородов в интервале точки кипения 30-200° C.

Некоторые бутаны, кипящие при температуре ниже 38° С, имеют высокое давление паров.

Углеводороды в бензине включают многие изопарафины, а также ароматические углеводороды и нафтены, а в бензине, полученном при крекинге, содержится от 15 до 25% олефинов.

Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке: 

изопарафины > ароматические > олефины > нафтены > н-парафины.

Имеются различия между компонентами каждой из этих групп, зависящие от структуры молекул и точки кипения.

Различные компоненты дают свой вклад в октановое число бензиновых смесей.
Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо.

Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается, поскольку они содержат заметное количество олефинов, а именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога.

Классификация бензина

Бензин классифицируется по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы.

Интервалы температур кипения

Большинство бензина кипит в интервале 30-200° С.

50%-ная точка, т.е. температура, при которой кипит половина компонентов смеси и которая определяет состав смеси во время прогрева двигателя, а частично и при разгоне транспортного средства, располагается в пределах 98-104° С. 

Высокое содержание низкокипящих компонентов, таких как бутаны и пентаны, обусловливает исключительно высокое давление паров и в теплое время является причиной образования паровых пробок, когда газовые пузырьки препятствуют течению топлива по узким трубам двигателей и тепловых установок.

В то же время недостаток низкокипящих компонентов служит причиной трудностей запуска двигателя зимой. 90%-ная точка кипения бензина определяет время прогрева двигателя и эффективность использования топлива.

Октановое число

Октановое число — наиболее важная характеристика бензина.

Оно обычно определяется в одноцилиндровой стационарной установке, снабженной различными приборами для регистрации склонности к детонации.

Нормальный гептан (семь атомов углерода в линейной цепи) детонирует очень легко; для него принято нулевое октановое число.

Изооктан (восемь атомов углерода в разветвленной цепи) не детонирует до тех пор, пока не будут достигнуты экстремальные условия давления, температуры и нагрузки; для него произвольно установлено октановое число 100.

При испытании бензина с неизвестными детонационными свойствами его сравнивают со смесью гептана и изооктана, имеющей такую же способность к детонации, как и испытуемый бензин; октановое число бензина — это процентное содержание изооктана в такой смеси.

Октановое число, определенное таким образом, не всегда соответствует характеристике в многоцилиндровом двигателе в дорожных условиях при изменяющихся скоростях, нагрузках и ускорениях. 

В нефтяной промышленности используются 2 метода, делающие это сравнение более реальным: моторный метод и исследовательский метод.

Октановое число определяется как среднее из 2 таких определений.

Присадки

Практически весь бензин содержит различные присадки, в том числе ингибиторы смолообразования и небольшое количество красителя.

Законодательством многих промышленно развитых стран существенно снижен допустимый уровень соединений свинца в бензине (этилированный бензин, т.е. содержащий добавки тетраэтилсвинца, повышающие октановое число бензина, составляет менее 20% от всего бензина, вырабатываемого в США).

13. Оператор обезвоживающей и обессоливающей установки / КонсультантПлюс

Характеристика работ. Ведение технологического процесса обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти с отбором широкой фракции легких углеводородов согласно технологическим регламентам установок. Регулирование и контроль за технологическими параметрами: температурой, давлением, расходом, межфазными уровнями в технологических аппаратах. Приготовление растворов деэмульгаторов и щелочи, дозировка пресной воды. Защелачивание нестабильного бензина. Сдача нестабильного бензина потребителю. Ведение учета количества подготовленной нефти, нестабильного бензина и расхода химических реагентов. Обслуживание насосов и технологического оборудования, проверка работы предохранительных устройств, обслуживание печей-подогревателей нефти. Подготовка технологических аппаратов к ремонту, участие в ремонте и приемке аппаратов из ремонта.

Должен знать: физико-химические свойства нефти, газов, химических реагентов, бензина; назначение, техническую характеристику и правила эксплуатации обезвоживающей и обессоливающей установки, аппаратуры, оборудования и применяемых контрольно-измерительных приборов; влияние воды и солей на дальнейшую переработку нефти; методы лабораторного контроля; основные методы разрушения эмульсии; правила эксплуатации сосудов, работающих под давлением; правила ликвидации возможных аварий на установке; слесарное дело в объеме выполняемых работ.

При работе на обезвоживающих и обессоливающих установках под руководством оператора обезвоживающей и обессоливающей установки более высокой квалификации — 3-й разряд;

при работе на обезвоживающих и обессоливающих установках или на электрообессоливающих и стабилизационных установках под руководством оператора обезвоживающей и обессоливающей установки более высокой квалификации — 4-й разряд;

при работе на электрообессоливающих и стабилизационных установках — 5-й разряд.

Открыть полный текст документа

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

AMF

Состав бензина и дизельного топлива

И бензин, и дизельное топливо состоят из сотен различных молекул углеводородов. Кроме того, часто встречаются некоторые компоненты биологического происхождения, такие как этанол в смеси бензина.

Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические углеводороды. Дизельное топливо состоит в основном из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов. Углеводороды бензина обычно содержат 4-12 атомов углерода с интервалом кипения от 30 до 210 ° C, тогда как дизельное топливо содержит углеводороды с приблизительно 12-20 атомами углерода и интервалом кипения от 170 до 360 ° C.Бензин и дизельное топливо содержат приблизительно 86 мас.% Углерода и 14 мас.% Водорода, но соотношение водорода к углероду несколько изменяется в зависимости от состава.

Парафиновые углеводороды, особенно нормальные парафины, улучшают воспламеняемость дизельного топлива, но низкотемпературные свойства этих парафинов обычно плохие. Ароматические углеводороды в бензине имеют высокое октановое число. Однако ароматические углеводороды и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств последующей обработки.Ароматические углеводороды могут приводить к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения. Олефины в бензине могут приводить к увеличению концентрации реакционноспособных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличивать озонообразование. Добавки могут потребоваться для обеспечения надлежащих свойств бензина и дизельного топлива.

Традиционный бензин и дизельное топливо не рассматриваются подробно в «Системе топливной информации AMF». Вместо этого основное внимание уделяется альтернативным вариантам смешивания или замены бензина и дизельного топлива.Тем не менее, технология двигателей вместе с законодательством и стандартами для бензина и дизельного топлива рассматриваются кратко.

Бензин — законодательство и стандарты

Двигатель и технология доочистки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов.Функциональные возможности и общие характеристики бензина могут быть определены, например, с точки зрения октанового числа, летучести, содержания олефинов и присадок. Экологические характеристики могут быть определены, например, с точки зрения ароматических углеводородов, олефинов, содержания бензола, оксигенатов, летучести и серы (свинец не разрешен в большинстве стран). Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам топлива для бензина.Европейский стандарт EN 228 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащей работы бензина на рынке. CEN (Европейский комитет по стандартизации) разрабатывает стандарты в Европе.

В США ASTM D 4814 — это спецификация для бензина. Стандарт ASTM включает ряд классов, отказов и исключений с учетом климата, региона и, например, содержания этанола в бензине. В 2011 году Агентство по охране окружающей среды США приняло отказ от использования 15 об.% Этанола для автомобилей 2001 года и более новых.В США бензин-оксигенатные смеси считаются «практически подобными», если они содержат углеводороды, алифатические простые эфиры, алифатические спирты, отличные от метанола, до 0,3 об.% Метанола, до 2,75 об.% Метанола с равным объемом бутанола, или спирт с более высокой молекулярной массой. Топливо должно содержать не более 2,0 мас.% Кислорода, за исключением топлива, содержащего алифатические простые эфиры и / или спирты (за исключением метанола), которые не должны содержать более 2,7 мас.% Кислорода. В США для автомобилей FFV разрешено использовать так называемое топливо серии P, состоящее из бутана, пентанов, этанола и сорастворителя биомассы метилтетрагидрофурана (MTHF).

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC). Категория 4 является самой строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии последующей обработки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 1 и 2 ниже.

Таблица 1. Отдельные требования к свойствам бензина в Европе и США.S. вместе с рекомендациями автопроизводителя (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 2. Примеры некоторых неограниченных свойств бензина.

Дизельное топливо — законодательство и стандарты

Двигатель и технология последующей обработки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания.Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов. Функциональные возможности и общие характеристики дизельного топлива можно определить, например, с точки зрения качества воспламенения, дистилляции, вязкости и присадок. Экологические характеристики можно определить по содержанию ароматических углеводородов и серы.

Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам дизельного топлива.Европейский стандарт EN 590 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащей работы дизельного топлива на рынке. В Европе стандарты разрабатывает CEN (Европейский комитет по стандартизации).

В США ASTM D 975 — это спецификация для дизельного топлива. Стандарт ASTM включает несколько классов. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC).Категория 4 является самой строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии последующей обработки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 3 и 4 ниже.

Таблица 3. Отдельные требования к свойствам дизельного топлива в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 4. Примеры некоторых неограниченных свойств дизельного топлива. а, б

Технология двигателя

БЕНЗИН — Двигатели с искровым зажиганием, работающие на бензине, являются ведущим источником энергии для легковых автомобилей. Двигатели с искровым зажиганием просты и дешевы по сравнению с дизельными двигателями с воспламенением от сжатия. Кроме того, стехиометрическое соотношение воздуха и топлива позволяет использовать трехкомпонентный катализатор (TWC), который способен одновременно и эффективно снижать выбросы моноксида углерода (CO), углеводородов (HC) и оксидов азота (NO x ). .Недостатком двигателей с искровым зажиганием является их более низкий КПД по сравнению с двигателями с воспламенением от сжатия. Поэтому расход топлива двигателей с искровым зажиганием выше, чем у дизельных двигателей, как в энергетическом, так и в объемном выражении.

Бензиновые автомобили, оснащенные карбюраторными двигателями, были доступны до конца 1980-х годов. Сегодня двигатели с искровым зажиганием представляют собой двигатели с впрыском топлива, в основном оснащенные многоточечным впрыском топлива (MPFI, впрыск топлива во впускной канал). В 1990-е годы на рынке появились двигатели с непосредственным впрыском и искровым зажиганием с более высоким КПД и меньшим расходом топлива.Модели, использующие обедненное сжигание с избытком воздуха, также были представлены в 1990-х годах, но вскоре они исчезли с рынка. Двигатели с искровым зажиганием, как с прямым, так и с прямым впрыском, теперь основаны на стехиометрическом соотношении воздух / топливо и оснащены катализатором TWC.

Выбросы выхлопных газов двигателей с искровым зажиганием, использующих стехиометрическое соотношение воздух / топливо, можно эффективно контролировать с помощью трехкомпонентного катализатора (TWC). В TWC оксид углерода и несгоревшие углеводороды окисляются одновременно с восстановлением оксидов азота.С TWC достигается даже более чем 90% -ное сокращение выбросов CO, HC и NO x из двигателя, причем выбросы происходят в основном при холодном пуске или резком ускорении. Однако в некоторых условиях катализатор TWC может вызывать выбросы аммиака и закиси азота. TWC работают эффективно только в очень узком диапазоне лямбда, близком к стехиометрическому соотношению воздух / топливо, и поэтому TWC не могут использоваться в двигателях, работающих на бедной смеси, таких как дизельные двигатели. Преимущество обедненной смеси будет заключаться в улучшении расхода топлива, но за счет увеличения выбросов NO x .Рециркуляция выхлопных газов (EGR) — одна из распространенных технологий, используемых для снижения выбросов NO x дизельных двигателей, а также в двигателях с искровым зажиганием. Для автомобилей с прямым впрыском и искровым зажиганием выбросы твердых частиц высоки, и поэтому могут потребоваться фильтры для твердых частиц.

Сегодня двигатели с искровым зажиганием менее чувствительны к топливу, чем двигатели более старых поколений, а абсолютная масса выбросов низка. Однако при холодном пуске, тяжелых условиях вождения и при низких температурах между видами топлива для всех автомобилей могут быть большие различия, как абсолютные, так и относительные.В прошлом карбюраторные двигатели были особенно чувствительны к топливу, например, возникали проблемы с управляемостью и паровыми пробками. Большинство автомобилей с бензиновым двигателем сегодня могут выдерживать как минимум до 10 об.% Этанола в Европе и США

.

ДИЗЕЛЬ — благодаря своему высокому КПД дизельные двигатели с воспламенением от сжатия являются ведущим источником энергии в транспортных средствах большой грузоподъемности из-за их высокого КПД. Сегодня дизельные двигатели становятся все более популярными и в легковых автомобилях. Устройства контроля выбросов и внутренние решения для двигателей имеют решающее влияние на выбросы выхлопных газов.Дизельные двигатели работают на обедненной смеси, что улучшает расход топлива, но за счет увеличения выбросов оксидов азота (NO x ). Выбросы NO x образуются из азота в воздухе при высоких температурах. Выбросы твердых частиц (ТЧ) — еще одна проблема дизельных двигателей.

Селективное каталитическое восстановление (SCR) и рециркуляция выхлопных газов (EGR) являются общими технологиями, используемыми для снижения выбросов NO x дизельных двигателей.EGR — это внутренняя технология двигателя, тогда как SCR — это устройство последующей обработки выхлопных газов с использованием восстановителя, такого как аммиак или мочевина. С помощью системы рециркуляции отработавших газов часть выхлопных газов возвращается в цилиндры двигателя, что снижает температуру сгорания и, как следствие, выбросы NO x . Высокий коэффициент рециркуляции отработавших газов может привести к проблемам с чистотой двигателя и увеличению выбросов твердых частиц. Катализатор окисления снижает выбросы летучих органических соединений. Фильтры твердых частиц эффективно снижают выбросы твердых частиц.

Ссылки

Chiba, F., Ichinose, H., Morita, K., Yoshioka, M., Noguchi, Y. and Tsugagoshi, T. Влияние высокой концентрации этанола на двигатель SI

Дегальдо Р., Араужо А. и Фернандес В. (2007) Свойства бразильского бензина, смешанного с гидратированным этанолом, для технологии гибкого топлива. Технология переработки топлива 88 (2007) 365-368.

Выбросы (2010) Технический документ SAE 2010-01-1268.

Заявление

EMA. (2010) Техническое заявление об использовании кислородсодержащих бензиновых смесей в двигателях с искровым зажиганием.Ассоциация производителей двигателей. Январь 2010 г. http://www.enginemanufacturers.org/.

Кабасин Д. и др. (2009) Форсунки с подогревом для холодного пуска этанола. Технический документ SAE 2009-01-0615.

Лупеску, Дж., Чанко, Т., Ричерт, Дж. И Де Вриз, Дж. (2009) Обработка выбросов транспортных средств от сжигания E85 и бензина с помощью катализированных ловушек углеводородов. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ 2009-01-1080.

Мерфи, М. (1998) Варианты моторного топлива для дизельных двигателей тяжелых транспортных средств: свойства и спецификации топлива.Battelle.

Муртонен, Т., Аакко-Сакса, П., Куронен, М., Микконен, С. и Лехторанта, К., Выбросы тяжелых дизельных двигателей и транспортных средств, использующих топливо FAME, HVO и GTL с DOC + POC и без него После лечения. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2010: 2, стр. 147-166. Также как технический документ SAE 2009-01-2693. 20 шт.

Оуэн, К. и Коли, Т. (1995) Справочник по автомобильному топливу. Общество Автомобильных Инженеров. Варрендейл. ISBN 1-56091-589-7.

Запад, Б., Лопес, А., Тайсс, Т., Грейвс, Р., Стори, Дж. И Льюис, С. (2007) Экономия топлива и выбросы оптимизированного для этанола биоэнергетического автомобиля Saab 9-5. Технический документ SAE 2007-01-3994.

Мониторинг физических и химических свойств бензинового моторного масла во время его использования

Физико-химические свойства бензинового моторного масла на минеральной основе контролировались на 0, 500, 1000, 2000, 3500, 6000, 8500 и 11500 км. операция. Трассировка проводилась с помощью индуктивно связанной плазмы и некоторых других методов.В каждой серии измерений концентрации двадцати четырех элементов, а также физические свойства, такие как: вязкость при 40 и 100 ° C; индекс вязкости; точка возгорания; температура застывания; удельный вес; цвет; общее кислотное и щелочное числа; содержание воды определено. Результаты указывают на тенденцию к снижению концентрации элементов присадок и увеличению концентрации изнашиваемых элементов. Для различных физических свойств наблюдаются разные тенденции. Обсуждаются возможные причины изменения физических и химических свойств.

1. Введение

Анализ масла включает в себя отбор проб и анализ масла на предмет различных свойств и материалов для контроля износа и загрязнения двигателя, трансмиссии или гидравлической системы [1]. Регулярный отбор проб и анализ позволяют установить исходный уровень нормального износа и помочь определить, когда происходит аномальный износ или загрязнение. Анализ масла не только позволяет увидеть механическое состояние компонента, но также определяет состояние самого масла, что помогает оптимизировать периоды замены [2–4].

Первое использование анализа отработанного масла датируется началом 1940-х годов железнодорожными компаниями в западных Соединенных Штатах. В связи с покупкой парка новых локомотивов технические специалисты использовали простое спектрографическое оборудование и физические тесты для контроля двигателей локомотивов [5, 6]. По мере того как паровозы уступали тепловозам, практика анализа масла на железных дорогах стала популярной. К 1980-м годам анализ масел лег в основу технического обслуживания по состоянию на большинстве железных дорог Северной Америки.Благодаря успеху анализа нефти на железных дорогах, ВМС США использовали спектрометрические методы для контроля реактивных двигателей на своих самолетах в середине 1950-х годов. Примерно в это же время компания Rolls-Royce также экспериментировала с анализом масла для своих реактивных турбин. Анализ нефти начал распространяться, и в 1950-х и начале 1960-х годов в американской армии и военно-воздушных силах были разработаны программы. Затем в начале 1960-х годов впервые появились коммерческие лаборатории анализа нефти [5, 6].

В настоящее время анализ масла является важной частью мониторинга состояния в развитых индустриальных странах.При использовании таких программ была получена значительная экономия времени и средств [7, 8]. Помимо технических отчетов, в литературе можно найти ряд статей, посвященных анализу масел [9–16]. В различных статьях применяется широкий спектр аналитических процедур и методов, таких как потенциометрия [15], полярография [16], индуктивно-связанная плазма [17], инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье [18, 19], атомно-абсорбционная спектроскопия [20], были описаны дифференциальная сканирующая гравиметрия [21], рентгенофлуоресцентная спектроскопия [22], лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя [23], спектрография [24], феррография [25], масс-спектрометрия [26] и хроматография [27]. .

При анализе масла концентрация ряда элементов, а также количество некоторых физических свойств, таких как вязкость, индекс вязкости, плотность, температура вспышки, температура застывания, общее кислотное и щелочное числа и содержание воды [ 28, 29] определяется. Полученные данные затем используются для диагностики состояния масла и двигателя [2]. Анализ масла может обнаружить разбавление смазочного масла топливом, загрязнение масла, антифриз в масле, чрезмерный износ подшипников и неправильное нанесение смазочных материалов.Раннее обнаружение может снизить счета за ремонт, уменьшить катастрофические отказы, увеличить срок службы оборудования и уменьшить внеплановые простои [2].

Недавно мы участвовали в исследовании смазочных масел [30–32]. В этой статье мы сообщаем о результатах физико-химического мониторинга бензиновой смазки на минеральной основе на разных километрах эксплуатации. Выбранное масло является продуктом компании Sepahan Oil Company. Отслеживание проводилось с помощью ICP-OES и некоторых других методов.

2. Экспериментальная
2.1. Материалы

Непосредственно использовались базовое масло SN-500 и бензиновое масло Speedy SL от Sepahan Oil Company. Метанол, соляная кислота, хлорная кислота, различные буферы, пропан-2-ол, хлороформ, гидроксид калия, уксусная кислота, уксусный ангидрид, хлорбензол, перхлорат натрия, ксилол, ацетон и твердый диоксид углерода были приобретены у компании Merck и использовались без каких-либо обработка. Набор многоэлементных первичных стандартов Spex использовался для элементного анализа ICP-OES.

2.2. Методы испытаний

Применяли следующие методы испытаний: ASTM D-445 для вязкости при 40 ° C и 100 ° C, ASTM D-2270 для индекса вязкости, ASTM D-92 для температуры вспышки, ASTM D-97 для температуры застывания, ASTM D-1298 для удельного веса, ASTM D-1500 для цвета, ASTM D-664 для общего кислотного числа и ASTM D-6304 для содержания воды.

2.3. Instrumental

Все вязкости, индексы вязкости и удельный вес были определены с помощью вискозиметра Anton Paar, модель SVM 3000.Температуры воспламенения оценивали с помощью тестера температуры воспламенения Herzog, модель HC 852. Температуры текучести определяли с помощью тестера температуры текучести Herzog, модель HC 852. Цвета определяли с помощью прибора Dr. Long. TBN определяли с помощью роботизированного титросэмплера Metrohm, модель Dosiono 800. TANs определяли с помощью титратора Metrohm, модель Titrino MPT 789. FTIR-спектр записывали на FTIR-спектре Perkin Elmer model Spectrum 65 с использованием таблеток KBr. Элементный анализ базового масла, то есть SN-500, и сформулированного масла (Speedy SL) был выполнен с помощью ICP-OES Perkin Elmer model Optima 5300 V.Пределы обнаружения (ПД) были получены при одновременных многоэлементных условиях с аксиальной плоскостью плазмы двойного обзора с использованием цилиндрической распылительной камеры и концентрического распылителя. Все пределы обнаружения даны в микрограммах на литр и были определены с использованием металлоорганических стандартов. Выбранные длины волн и значения DL (значения в скобках) для каждого элемента показаны в таблице 4.

2.4. Отбор проб

На каждом погонном километре отбор проб [33] производился сразу после выключения автомобиля.Достаточное количество пробы масла отбирали шприцем на 100 мл.

3. Результаты и обсуждение

Концентрации двадцати четырех элементов в смазочном масле и на разных километрах были определены ICP-OES. Соответствующие значения приведены в Таблице 1. Кроме того, в Таблице 2 приведены стандартные отклонения, обусловленные каждым из данных. Результаты были отсортированы на основе тенденции к снижению свежего масла. На первый взгляд полученные данные можно разделить на три группы: (i) элементы с концентрацией более 10 ppm, (ii) элементы с концентрацией менее 10 ppm, но больше LD, и (iii) элементы, которые не содержат имеют концентрацию ниже LD.Согласно этой классификации сера, цинк, фосфор, магний, кремний, кальций и барий могут быть расположены в первой группе, бор, молибден, алюминий, серебро, хром, никель и натрий входят во вторую группу, а остальные элементов, то есть марганца, железа, меди, олова, титана, ванадия, свинца, кадмия, сурьмы и калия, принадлежат к третьей группе. С другой стороны, полученные данные показывают, что при непрерывном использовании масла и на более высоких километрах концентрация некоторых элементов непрерывно снижается, в то время как для других элементов наблюдается тенденция к увеличению.Таким образом, по элементам № 2 наблюдается тенденция к снижению. 1–8 (Таблица 1), а по другим элементам наблюдается тенденция к увеличению.

7245 60256 9025 9025 26,9 9027 9027 ) .2 9025 10.1 9025 9025 9025 .6 9027 (

Элемент Километр срабатывания
0 500 1000 2000 3500 6000 8500 11500
1108.3 970,4 964,7 957,5 960,0 940,0 935,4 907,1
(2) Zn (6,1)
467,5 355,6 249,9
(3) P (5,7) 811,2 793,9 773,5 738,0
.5 505,1 411,9
(4) Мг (0,3) 228,9 228,3 227,6 225,4 223,2 ) Si (3,1) 61,4 60,9 60,1 59,1 59,1 51,5 50,7 50,1
(6) Ca7 53,5 51,9 46,9 43,7 36,4 29,4 22,3
(7) Ba ( 29,4 29,4 23,8 23,7 23,4
(8) B (6,5) 6,7 6,2 5,7 5,3 4,8 3,83
(9) Mo (6,4) 6,5 6,5 6,5 6,6 7,5 8,2 8,6 8,8
5,1 5,2 5,4 5,9 5,9 7,0 7,3 8,9
(11) Ag (1,6) 2,1 1,7 2 2,3 2,2 2,3 2,3
(12) Cr (1,1) 1,1 1,6 1,9 2,1 2,2 2,7 2,4
(13) Ni (1,2) 1,1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,6 1,7 2,0
2,0
(14)4) 0,5 0,7 0,8 1,0 1,1 1,0 1,2 1,2
(15) Mn (
1,4 2,6 3,2 4,5 15,5
(16) Fe (
2,4 3,7 5,2 6,96 11,8
(17) Cu (
0,4 0,8 1,2 1,8 1,8 2,1 2,5 Sn (
0,4 0,8 0,8 0,9 1,0 1,3 1,4
(19) Ti ( 0.4 0,8 1,1 1,8 1,8 1,9 1,9
(20) V (
0,5 0,7 1,8 1,8 1,9
(21) Pb (
0,1 0,2
(22) Cd (
0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 23
0,3 0,5 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8
(24) K (
7.4

± 0,1 ± 0,3 0,3

Элемент Километр срабатывания
0 500 1000 2000 3500 6000 8500 11500
.3) ± 0,3 ± 0,5 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,7 ± 0,3
(2) Zn (± 0,9256) ± 0,1 ± 0,5 ± 0,8 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,2 ± 0,1
(3) P (± 0,8) ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0.3 ± 0,3 ± 0,3
(4) Мг (± 0,6) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,9 ± 0,4 ± 0,6 ± 0,5
(5) Si (± 0,6) ± 0,4 ± 0,1 ± 0,7 ± 0,5 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,6 0,1
(6) Ca (-) ± 0.3 ± 0,7 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,5 ± 0,9 ± 0,1 ± 0,3
(7) Ba (-) ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,3
(8) B (± 0,1) ± 0,6 ± 0,1 ± 0,7 ± 0,8 ± 0,1 ± 0,5 ± 0.9
(9) Mo (± 0,3) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,4 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,3 (10) Al (± 0,3) ± 0,3 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,7 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,5
(11) Ag (± 0,1) ± 0,5 ± 0,2 ± 0.1 ± 0,5 ± 0,6 ± 0,5 ± 0,4 ± 0,5
(12) Cr (± 0,1) ± 0,1 ± 0,3 ± 0,4 0,5 ± 0,6 ± 0,6 ± 0,3 ± 0,1
(13) Ni (± 0,1) ± 0,3 ± 0,2 ± 0,3 ± 0,4 0,4 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,9
(14) Na (± 0.2) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,3
(15) Mn (-) ± 0,2 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,5
(16) Fe (-) ± 0,2 ± 0,5 ± 0,3 ± 0,3 ± 0,6 ± 0.1 ± 0,2
(17) Cu (-) ± 0,1 ± 0,2 ± 0,6 ± 0,5 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,2
(18) Sn (-) ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,3
Ti (-) ± 0,5 ± 0.7 ± 0,4 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3
(20) В (-) ± 0,3 ± 0,1 ± 0,4 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3
(21) Pb (-) ± 0,125 ± 0,1 ± 0,2
(22) Cd (-) ± 0.1 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,2 ± 0,3
(23) Sb (-) ± 0,1 ± 0,1 ± 0,3 ± 0,4 ± 0,1 ± 0,2
(24) K (-) ± 0,3

Одним из источников элементов в свежем масле являются присадки, то есть соединения, которые используются в составе масла и играют роль улучшение физико-химических свойств масел [34].В зависимости от области применения используются различные комбинации добавок для достижения требуемого уровня производительности; наиболее важными из них являются детергенты, диспергаторы, противоизносные, антиоксиданты, модификаторы вязкости, ингибиторы пенообразования и депрессанты температуры застывания [35, 36]. Так, диалкилдитиофосфаты цинка (ZDDP) являются обычными противоизносными и антиоксидантами, которые содержат в своей структуре Zn, P и S [37], кальциевые и бариевые соли длинноцепочечных алкиларилсульфоновых кислот являются обычными Са-содержащими детергентами [34], а жидкие силиконы являются наиболее эффективными пеногасителями, в состав которых входит Si [34].

Другим источником элементов в свежем смазочном масле являются те элементы, которые включены в процесс производства базового масла. Ожидается, что из-за органического характера базового масла количество металлических элементов в нем меньше, чем неметаллических.

Таким образом, элементы нет. 1–14 в свежем масле происходят из двух источников: базового масла и присадок. В случае металлических элементов предполагается, что базовое масло имеет незначительный вклад, а основная часть обусловлена ​​присадками.В других случаях, таких как сера и фосфор, вклад обоих источников может быть значительным.

Чтобы лучше понять источники элементов в свежем масле, его также исследовали на наличие различных элементов. Полученные результаты приведены во втором столбце таблицы 1 (значения в скобках). Как видно, кроме S, концентрация других элементов менее 10 ppm. Учитывая, что используемое базовое масло относится к группе (I), такой высокий уровень S не является ненормальным.С другой стороны, из-за органического характера базового масла низкая концентрация металлических элементов не является неожиданной.

Поскольку данные, представленные в свежем масле, действительно имеют наибольшую концентрацию. Это может быть связано с (i) высоким уровнем S в базовом масле и (ii) применением ZDDP, который является серосодержащей присадкой и обычно используется в составах картерных масел.

Цинк и фосфор являются вторыми и третьими элементами по концентрации (Таблица 1). Сравнение уровня этих элементов в свежем масле с уровнем базового масла указывает на значительное увеличение последнего по сравнению с первым.Такое наблюдение также можно отнести к использованию ZDDP (в качестве добавки, содержащей Zn и P) в составе масла.

Повышенные уровни Mg, Si, Ca и Ba могут быть связаны с применением таких добавок, как основные фенаты или сульфонат магния, кремниевый пеногаситель, сульфонат кальция и сульфонат бария [34].

Сравнение концентраций элементов №. 7–14 в базовом масле и свежем масле (Таблица 1) не показывает каких-либо значительных изменений. Следовательно, эти элементы происходят только из базового масла.

Ни одного элемента нет. 16–24 (таблица 1) присутствуют в базовом масле. Также их нельзя найти в свежем масле. Это означает, что в рецептуре смазочного материала не использовались присадки, содержащие новые элементы.

Концентрации элементов нет. 1-7, которые включены в состав присадок, в зависимости от погонного километра приведены в таблице 1. Как видно, во всех случаях при использовании масла концентрации непрерывно снижаются. Это означает, что при нанесении масла происходит истощение присадок.Фактически, при высокой температуре двигателя присадки разлагаются, и некоторые из образовавшихся продуктов разложения поглощаются фильтром [38]. что приводит к снижению концентрации соответствующих элементов в масле. Интересно отметить, что степень восстановления более значительна для цинка и фосфора, что указывает на то, что истощение соответствующих добавок больше, чем других.

Металлы износа будут появляться в масле из-за износа различных частей двигателя, Fe является наиболее распространенным металлом износа.Присутствует в той или иной форме практически во всем оборудовании. Его широкое присутствие означает, что существует множество источников частиц износа. Его можно найти в гильзах цилиндров, поршневых кольцах, клапанном механизме, коленчатом валу, коромыслах, пружинных шестернях, стопорных шайбах, гайках, штифтах, шатунах, блоках цилиндров и масляном насосе. Cu широко используется в качестве легирующего элемента, медь ценится из-за свойств материала, очень пластичной и отличной теплопроводности и электропроводности. Он широко используется в подшипниковых системах, а также в теплообменниках.В двигателе его можно найти во втулке клапанного механизма, втулке кулачкового пальца, кулачковых втулках, сердечнике маслоохладителя, упорных шайбах, регуляторе, подшипниках шатунов и нажимных кнопках клапанного механизма. Олово используется в качестве легирующего элемента с медью и свинцом для протекторных вкладышей подшипников. В двигателе его можно найти во втулке клапанного механизма, втулке кулачкового пальца, кулачковых втулках, сердечнике маслоохладителя, упорных шайбах, регуляторе, подшипниках шатунов и нажимных кнопках клапанного механизма. Алюминий ценится в оборудовании из-за его высокого отношения прочности к весу и отличной коррозионной стойкости.Легирование другими элементами улучшает его износостойкость и термостойкость. В настоящее время он широко применяется в производстве оборудования. В двигателе его можно найти в блоках цилиндров, поршнях, нагнетателях, втулках масляных насосов, подшипниках (некоторых), кулачковых втулках (некоторых) и маслоохладителях (некоторых). Хром используется в качестве конструкционного материала из-за его высокой твердости и коррозионной стойкости. Он присутствует во многих системах, работающих в суровых условиях. В двигателе он может быть найден в кольцах, гильзах, выпускных клапанах и хромат цинка из ингибитора системы охлаждения.Свинец используется в мягком металле, который используется для износостойких поверхностей, таких как опорные подшипники. Широко используются баббиты на основе свинца. Серебро обладает исключительной теплопроводностью и является отличным материалом для опорных пластин, обеспечивающим минимальное трение. Он подвержен коррозии со стороны добавок на основе цинка. В двигателе его можно найти в клапанах, направляющих клапана, гильзах цилиндров и подшипниках. Остальные элементы также можно найти в разных частях двигателя [2].

Данные в Таблице 1 показывают, что с увеличением погонного километра концентрация изнашиваемых элементов постоянно увеличивается.Бор — исключение. Это означает, что во время работы в различных частях двигателя произошел некоторый износ. Среди элементов наибольший износ принадлежит железу и марганцу. Как видно, концентрация железа была изменена на 12 единиц, а концентрация марганца — на 15,5 единиц. При этом изменение концентрации других элементов существенно не изменилось. Таким образом, соответствующее оборудование подверглось большему износу.

Тенденция к снижению концентрации бора может быть связана с образованием соединений бора в масляной матрице, которые поглощаются масляными фильтрами.

Концентрации элементов, которые не связаны ни с базовым маслом, ни с присадками, приведены в таблице 1. Как видно, концентрации элементов износа, таких как марганец, железо, медь, олово, титан. , ванадий, свинец, кадмий и сурьма были увеличены. Между тем, концентрация калия, который является загрязняющим элементом [3], резко возрастает на 11500 км. Это может быть связано с утечкой охлаждающей жидкости в масло. Альтернативно, источником этого увеличения может быть водопоглощение.

Консистенция, текучесть или вязкость в случае масел являются ключевыми параметрами для обеспечения эффективности смазки и применения смазочных материалов [39]. Вязкость отработанного моторного масла может снизиться из-за разбавления топлива или из-за высокого содержания воды и / или сдвига присадки, улучшающей индекс вязкости [3]. Вязкость может увеличиваться из-за сильного загрязнения масла сажей, полимеризации, потерь при испарении и эмульсий из-за загрязнения водой и / или окисления масла [3]. Очевидно, что окончательный статус вязкости масла зависит от сочетания понижающих и повышающих факторов.Если факторы падения превзойти повышающие, произойдет падение вязкости. Увеличение собственности будет наблюдаться в обратных условиях.

Как видно из таблицы 3, до пробега 2000 км вязкость при 40 ° C и 100 ° C систематически снижается. После 2000 км наблюдается обратная тенденция. Это указывает на то, что до 2000 км факторы снижения вязкости, такие как разбавление топлива, загрязнение водой и сдвиг присадки, улучшающей вязкость, побеждают факторы увеличения.Между тем, на погонных километрах более 2000 возрастающие факторы, такие как сильное загрязнение масла сажей, полимеризация, потери от испарения и эмульсии из-за загрязнения водой и / или окисления масла, преодолеваются уменьшающими агентами. Поскольку нет сигнала о разбавлении топлива, снижение вязкости может в основном объясняться загрязнением водой и сдвигом присадки, улучшающей вязкость. С другой стороны, отсутствие полосы 2000 см −1 в ИК-спектре отработанного масла (рис. 1), которая является важным признаком сажеобразования [18, 19], а также отсутствие удовлетворительных причин потерь при испарении и образование эмульсии, убедитесь, что полимеризация и окисление являются основными причинами увеличения вязкости.

9027 902 -445 Температура застывания -12256 ASTM D8910 9236 0) 256 9024 Mn 9023 109

Имущество Метод испытания Рабочий километр
0 500 1000 2000 3500 6000 8500 11500
9023 9024 D 141.6 140,0 138,3 135,3 137,2 137,8 142,2 143,4
Вязкость при 100 ° C ASTM D-445 16256 ASTM D-445 15,9 16,1 16,3 16,5
Индекс вязкости ASTM D-2270 125,0 126,2 127,3 129,5 128.0 127,5 123,0 122,2
Температура вспышки ASTM D-92 222 ASTM D-97 −26 −26
Удельный вес 0,8935 0,8942 0,8943 0,8950 0,8963 0,8994 0,9011
Цвет ASTM D-1500 2,0 5,9 6,3 7,5
ОКЧ (мг КОН / г) ASTM D-664 1,52 1,88 1,94 2,05 2,33 2.61 2,79 3,00
TBN (мг КОН / г) ASTM D-664 12,37 12,13 12,03 11,80 11,22 11,22 11,22
Содержание воды ASTM D-6304 22,1 35,2 43,0 50,1 54,9 61,4 63,0 63,0

Элемент Длина волны Элемент Длина волны Элемент Длина волны Элемент Длина волны
181,6 Ba (0,03) 233,5 Ni (0,5) 231,6 Ti (0,4) 334,9
Zn (0,2) 249,7 Na (0,5) 589,6 V (0,5) 290,9
P (4,0) 213,6 Mo (0,5) 202,1 Pb (1.0) 230.3
Mg (0,04) 285,2 Al (1,0) 396,1 Fe (0,1) 238,2 Cd (0,1) 3281,8
Cr (0,2) 267,7 Cu (0,4) 327,4 Sb (2,0) 206,8
Ca (0,05) 317,9 Ag (0,625,0) 9024,0 Sn (2.0) 189,9 K (1,0) 766,5


Наблюдаемые полосы в ИК-спектре отработанного масла (рис. см −1 ), карбонил (1714 см −1 ), CH 2 ножницами (1460 см −1 ), симметричный изгиб CH 3 (1376 см −1 ) и ароматические соединения (970 см −1 ). Наблюдение недавних полос может быть связано с существованием ароматических, нафтеновых и алифатических соединений, которые являются составными частями используемого минерального базового масла (SN-500).Кроме того, наблюдение карбонильной полосы указывает на то, что произошло некоторое окисление. Низкая интенсивность наблюдаемого пика означает, что степень окисления низкая.

Температура вспышки — это самая низкая температура, при которой источник воспламенения вызывает воспламенение паров образца (смазки) при определенных условиях [40]. Как и вязкость, проверка температуры вспышки всегда была стандартной частью спецификации смазочного материала. Из-за низких температур вспышки большинства видов топлива резкое падение температуры вспышки картерного масла обычно можно рассматривать как показатель разбавления.Иногда очень высокие локальные температуры могут привести к термическому растрескиванию масла. Поскольку изменение температуры вспышки не наблюдается, как термический крекинг, так и разбавление топлива исключаются. Фиксация температуры застывания, которая является нормальным результатом термического растрескивания, является еще одним подтверждением отсутствия термического растрескивания.

Разбавление топлива вызывает уменьшение удельного веса. Напротив, загрязнение или окисление кремнием вызывает его увеличение [2]. Если одновременно существуют как повышающий, так и понижающий факторы, конечная ситуация будет определяться фактором предпочтения.Наблюдение тенденции к увеличению (Таблица 1), помимо отсутствия разжижения или загрязнения топлива, указывает на то, что окисление является основной причиной увеличения удельного веса.

Общее кислотное число является мерой кислотных компонентов в нефтепродуктах. Кислотность неиспользованных масел и жидкостей обычно зависит от типа и концентрации конкретного присадки, тогда как кислотность отработанного масла представляет интерес для измерения степени окисления жидкости. Общее щелочное число (TBN) характеризует щелочной запас нефтепродуктов [34].В частности, используется для моторных масел, где кислотные продукты сгорания расходуют щелочной резерв. И TAN, и TBN могут быть получены титрованием кислотной основы.

Графики TAN и TBN в зависимости от километража работы показаны на Рисунке 2, поскольку видно, что при увеличении погонного километра TAN постоянно увеличивается. Тенденцию к увеличению TAN можно объяснить окислением некоторых компонентов смазки и последующим образованием карбоновых кислот. Фактически, при увеличении времени работы масла антиоксидантные присадки постепенно истощаются.Истощение антиоксидантов помимо высокой температуры двигателя и присутствия кислорода создает подходящие условия для окисления. Появление карбонильной полосы в ИК-спектре отработанного масла (рис. 1) является еще одним свидетельством окисления.


В отличие от TAN, для TBN наблюдается уменьшение дрейфа (рис. 2). Эту тенденцию к снижению можно отнести к истощению добавок, которые в большинстве своем имеют базовый характер. Это согласуется с результатами элементного анализа (таблица 1), который достоверно подтверждает истощение добавок.

Учитывая это, TBN является мерой щелочной резервирования смазки [29]. Ожидается, что после полного израсходования щелочных материалов нейтрализация будет полностью остановлена ​​и будет наблюдаться резкое повышение ОКЧ. Очевидно, что после этого разрушительное действие кислых продуктов будет очень сильным, и дальнейшее использование масла неразумно. После экстраполяции кривых TBN и TAN можно предсказать, что примерно на 23000 км эти два недавних значения будут равны.Таким образом, можно сделать вывод, что 23000 км — это критическое значение и время замены масла.

Вода является наиболее распространенным загрязнителем смазочных масел. Он также является одним из наиболее вредных для подшипников и других смазываемых компонентов. Это вызывает коррозию металлических поверхностей, ухудшение качества смазки и плохое смазывание. Вода может присутствовать в смазочных маслах в трех формах: растворенная, эмульгированная и свободная. Концентрация растворенной воды составляет менее 100 частей на миллион, она не является вредной и не влияет на внешний вид или характеристики смазки.Эмульгированная вода содержится в количестве более 150 частей на миллион, что придает маслу молочный оттенок. Это самое вредное. Капли воды — это третий вид воды в смазочных маслах. Эта форма воды в масле также очень вредна для смазываемых деталей, но ее также легче всего отделить [3]. Как видно из таблицы 3, несмотря на тенденцию к увеличению содержания воды, ее концентрация не достигла критического значения. Следовательно, в существующей нефти вода не может рассматриваться как важный вредный фактор, и ее вклад в ущерб незначителен.

4. Заключение

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что на разных километрах эксплуатации произошли следующие изменения: (1) истощение присадок; (2) незначительный износ; (3) некоторое окисление; (4) увеличение и снижение реологических свойств; (5) увеличение TAN и уменьшение TBN из-за окисления; (6) небольшое загрязнение водой; (7) небольшая утечка охлаждающей жидкости.

Кроме того, не происходит образования сажи и загрязнения топлива.

Благодарности

Мы высоко ценим финансовую поддержку этой работы со стороны университета Азад в Шахрезе.Авторы также благодарят нефтяную компанию Сепахан за лабораторную поддержку этой работы. Авторов также частично поддержал Центр передового опыта по математике Университета Шахрекорд.

Обзор окисления суррогатов бензина и его компонентов

Был достигнут значительный прогресс в области разработки заменителей топлива для имитации окислительных свойств бензиновых топлив. Настоящая статья направлена ​​на обзор соответствующих компонентов углеводородных групп, используемых для составления суррогатов бензина, обзор конкретных суррогатов бензина, описанных в литературе, с описанием их полезности и недостатков, а также определение будущих потребностей в исследованиях в области суррогатов бензина и кинетической модели.

1. Введение

Суррогатные виды топлива, состоящие из небольшого числа компонентов, созданы для моделирования сложных реальных видов топлива. Дизайн суррогатных смесей обычно сосредоточен на имитации определенного свойства целевого топлива, такого как испарение, например, [1–4], термодинамические свойства, например, [5–9], или характеристики горения, например, [10– 13]. Некоторые продвинутые суррогаты были также предложены для имитации большинства свойств топлива одновременно, например, [14–20].

Бензин является основным транспортным топливом в Соединенных Штатах и ​​включает н-алканы, изоалканы, нафтены, олефины, ароматические углеводороды и кислородсодержащие группы с различным распределением в зависимости от сезона, рынка, источника сырой нефти и процессов нефтепереработки.Пример химического состава бензина можно увидеть в таблице 1. Бензин в США и Европе может содержать до 16% и 9% нафтенов по объему, соответственно, которые могут быть преобразованы в ароматические углеводороды в процессе нефтепереработки [21, 22] . Хорошей практикой является включение компонента из основной углеводородной группы в суррогаты топливной смеси для имитации задержки воспламенения, скорости ламинарного пламени и спецификации топлива. Однако создание прогнозных кинетических механизмов для каждого отдельного суррогатного компонента или углеводородной группы при сохранении подходящего размера механизма для приложений вычислительной гидродинамики (CFD) является сложной задачей.Физические свойства некоторых компонентов, относящихся к бензиновому топливу и его заменителям, представлены в таблице 2.

6 697 248 9024 0,085 9024 0,02

2 алкан -алкан олефин нафтен ароматический не классифицируется всего на углерод

C 3 0.112 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,112
C 4 2,201 0,306 2,201 0,306
C 5 1,023 4,332 1,527 12,253 0,000 0,000 19.135
C 6 9,873 2,380 0,830 0,588 0,000 14,368
C 7 4,361 13,183 30402
13,183 304042
C 8 0,634 11,320 0,270 0,828 7,381 0,000 20,432
C 9 2,427 0,006 0,224 4,738 0,185 7,826
C 10 0,085 0,682 ,25 0,682
C 11 0,061 0,092 0,000 0,000 0,773 0,168 1,095
C 12+ 90.066 0,042 0,000 0,000 0,078 0,569 0,756
Итого 9,487 42,257 4,733
2 метилбутан (iC 5 H 12 ) 110245 / 103 90 239 902

Название группы Темп.(° C) Плотность (кг / м 3 ) RON / MON

н-бутан н-алкан 0 94 2,8
н-гептан н-алкан 100 684 0/0
изооктан изоалкан 99 690
изоалкан 28 616 110/97
2-метилпентан (iC 6 H 14 24 изоалкан 14 24 iso 61 650 92/90
2-метилгексан изоалкан 90 670 42/46
толуол
этанол оксигенат 78 789 108/90
1-пентен олефин 30 641 90.9 / 77,1
транс-2-пентен олефин 30 649 94/80
транс-2-гексен олефин 6640 9024 63

В этом обзоре и исследовательской работе рассмотрены и смоделированы углеводородные группы и компоненты, относящиеся к бензиновому топливу и одиннадцати суррогатным смесям, описанным в литературе.Прогнозы моделирования для испарения и самовоспламенения, сделанные в рамках этой работы, сравниваются с измеренными данными по бензину при имеющихся в литературе условиях. Основная цель статьи — изучить усовершенствованные заменители бензина, относящиеся к двигателям с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI). Поэтому в данной работе будет рассматриваться только самовоспламенение. Эксперименты и химико-кинетические модели для углеводородных групп и чистых компонентов, относящихся к бензиновому топливу, изучаются и обсуждаются в следующем разделе.

2. Химико-кинетические модели и свойства углеводородных групп бензина

В этом разделе представлены шесть основных углеводородных групп бензина (н-алкан, изоалкан, олефин, циклоалкан, ароматические соединения и кислородсодержащие группы) и соответствующие компоненты бензинового топлива. рассмотрено и обсуждено.

2.1. N-Alkane Group

Бензин представляет собой сложное топливо, состоящее из многих компонентов, включая различные углеводороды в диапазоне от C 3 до C 12+ , как показано в таблице 1.Одной из основных групп компонентов в бензине является н-алкан, который составляет примерно 9,5% топлива, как показано в таблице 1. Некоторые свойства алканов до C 12 показаны в таблице 3 с н-бутаном. поддерживающий самую низкую температуру кипения -1 ° C и н-гептан, имеющий температуру кипения 98 ° C. На Рисунке 1 моделируются времена задержки воспламенения нескольких н-алканов и сравниваются с данными измерений для бензина. Из этой модели можно наблюдать некоторые общие тенденции, такие как уменьшение времени задержки воспламенения за счет увеличения длины углеродной цепи.Еще одно важное замечание заключается в том, что времена задержки воспламенения н-нонана, н-декана, н-ундекана и н-додекана практически идентичны, несмотря на увеличение длины углеродной цепи.

9023 н-гептан нон-10 нон-10

Плотность жидкости (кг / м 3 ) Точка кипения (9024 ° C) Нижняя теплотворная способность (МДж / кг)

н-бутан 583 -1 94/89.1 45,84
н-пентан 626 36 62 / 63,2 45,34
н-гексан 654 683 98 0/0 44,56
н-октан 703 126 -10 / -10 44,86
44,86
151 -10 / -10 44.62
н-декан 730 174 -15 / -15 44,56
н-ундекан 740 196 615 9023 902 н-додекан 750 216 -20 / -20 44,23


По мере того, как производители двигателей с низкотемпературным сгоранием, все больше исследований проводят в области режима сгорания. добивались этого рабочего состояния для повышения эффективности использования топлива и снижения вредных выбросов, например.г., [35]. Известно, что N-алканы, особенно более крупные н-алканы, обладают реакционной способностью при низкотемпературном горении [36]. Поскольку н-алканы используются для имитации характеристик горения бензинового топлива; Например, [19], очень важно понять, будут ли суррогатные модели точно моделировать топливо во время низкотемпературного окисления. Длина цепи н-алкана оказывает огромное влияние на реактивность холодного пламени, и современные суррогатные модели бензина дают плохие результаты, когда дело доходит до моделирования окислительного поведения в этих областях, например.г., [35].

N-гептан исторически использовался как представитель группы н-алканов из-за его октанового числа и его концентрации в бензиновом топливе (4,3% по объему), как показано в таблице 1. Кинетическая модель н-гептана была разработаны, переоценены и подтверждены много раз, например, [13, 37–39].

Еще одним важным компонентом бензина является н-бутан, как показано в Таблице 1. Кинетика горения н-бутана была хорошо определена, и Симми [40] рассмотрел разработки и эксперименты с моделью н-бутана.Н-бутан имеет температуру кипения 23,7 ° C и может быть одной из основных причин низкой температуры кипения бензина.

Westbrook et al. [41] разработали подробную химико-кинетическую модель для описания пиролиза и окисления девяти н-алканов, от н-октана до н-гексадекана. Модель позволяет моделировать как низкотемпературную, так и высокотемпературную химию этих н-алканов и была тщательно проанализирована на основе данных, полученных с ударных труб, проточных реакторов и реакторов со струйным перемешиванием.

В недавнем исследовании Cai et al.[42] оптимизировали правила скорости для н-алканов для дальнейшей оптимизации кинетической модели. Cai et al. [42] модель основана на модели, созданной Sarathy et al. [43] для окисления н-алканов от C 8 до C 16 и Bugler et al. [44] модель низкотемпературной кинетики. Химический механизм был автоматически создан с использованием байесовского подхода для модели н-алкана и сравнивался с экспериментальными данными. Модель показала улучшенные результаты для множества алканов по сравнению с предыдущими моделями.

2.2. Изоалкановая группа

Изоалканы являются крупнейшими из основных углеводородных групп, обнаруженных в бензине, как показано в таблице 1. 42,3% по объему бензина исследовательского качества RD387 состоит из изоалкановых компонентов, как показано в таблице 1. Исторически сложилось так, что 2,2,4-триметилпентан (также известный как изооктан) использовался в качестве заменителя изоалкановой группы, поскольку суррогатная смесь 2,2,4-триметилпентана и н-гептана имитирует горение бензина для хорошая степень точности.Оба вида топлива могут производиться в значительных количествах и иметь очень похожую плотность, соотношение водорода и углерода (H / C) и более низкую теплотворную способность. Бензин содержит около 11% изооктана, как показано в таблице 1. Октан имеет 18 изомеров, и только 2,2,4-триметилпентан и н-октан были тщательно изучены, а подробный механизм и подтверждение для н-октана можно найти в [43, 45] и изооктан в [25, 46, 47]. Согласно обзору Simmie [40], н-октановая модель Glaude et al. [45] и другие доступные модели потребовали усовершенствования вторичных реакций алкенов, которые являются основными первичными продуктами при окислении н-октана.Atef et al. [48] ​​недавно создали новую кинетическую модель для 2,2,4-триметилпентана с улучшенными скоростями реакции, значениями групп и правилами скорости. Кроме того, был добавлен альтернативный путь изомеризации пероксиалкилгидропероксида и другие реакции присоединения O 2 . Эти дополнительные реакции улучшили прогнозы для реакций при более низких соотношениях эквивалентности, около 0,25. Кроме того, обновленная модель подчеркнула необходимость дополнительных путей реакции при более низких температурах, поскольку 3-й путь реакции O 2 показал значительные изменения в горении при более низкой температуре.

Изомеры компонентов C 7 в изоалкановой группе имеют более высокую объемную долю, чем изомеры компонентов C 8 , как показано в таблице 1. C 7 имеет 9 изомеров, включая н-гептан, как показано на Таблица 4 и Рисунок 2. Изомеры C 7 практически не изучены. Westbrook et al. [24] разработали подробный высокотемпературный механизм для всех девяти изомеров гептана, но из-за отсутствия экспериментальных данных был подтвержден только н-гептан. Westbrook et al. [49] позже улучшили механизм, добавив новую реакционную группу к предыдущему механизму, в котором гидропероксиалкильные радикалы, возникшие в результате отрыва атома H от третичного центра в исходной молекуле гептана, приписываются новым последовательностям реакций с участием дополнительных внутренних H атомные абстракции.Кроме того, все скорости реакций изомеризации гидропероксиалкилпероксирадикалов были снижены, так что они стали равными скоростям аналогичных изомеризаций алкилпероксирадикалов, чтобы улучшить соответствие между расчетным и имеющимся экспериментальным временем задержки воспламенения в машинах быстрого сжатия (RCM). Вычисленные результаты делятся на три основные группы, как показано на рисунке 2: наиболее реакционноспособные изомеры, включая н-гептан, 2-метилгексан и 3-метилгексан; наименее реакционноспособные изомеры, включая 2,2-диметилпентан, 3,3-диметилпентан, 2,3-диметилпентан, 2,4-диметилпентан и 2,2,3-триметилбутан; и оставшийся изомер с промежуточным уровнем реакционной способности, 3-этилпентан.Эти наблюдения приблизительно согласуются с октановым числом каждого изомера в таблице 4. Недавно 2-метилгексан был исследован Mohamed et al. [50]. Основное внимание в их исследованиях уделялось обновлению термодинамических данных и кинетического механизма реакции для 2-метилгексана на основе недавно опубликованных значений термодинамических групп и правил скорости, полученных на основе квантовых расчетов и экспериментов.

9024 9024 9024 7 H 16 905 905 905 гексан 16

Химическое наименование Краткое наименование RON MON 9024 MON 0 0 56
2-метилгексан 2C 7 H 16 42 40 46 46 3C 7 H 16 52 56 33
2,2-Диметилпентан 22C 7 H 16 9340 93
3,3-Диметилпентан 33C 7 H 16 81 87 19
2,4-Дим тилпентан 24C 7 H 16 83 84 18
2,3-диметилпентан 23C 7 H 16
3-этилпентан 3C 7 H 16 65 69 27
2,2,3-триметилбутан 22148 7 112 112 4


Изомеры гексана являются третьей основной группой в бензине после изомеров гептана и октана.Гексан имеет пять изомеров, как показано в таблице 5. Curran et al. [51] разработали кинетическую модель для всех изомеров гексана и использовали модель в программе 3D CFD для изучения самовоспламенения во время сгорания двигателя для разработки кинетической модели. Степень сжатия двигателя непрерывно увеличивалась, чтобы достичь критической степени сжатия, при которой возможно самовоспламенение изомера гексана, как показано в таблице 5. Самовоспламенение трех изомеров гексана изучается с использованием детального механизма [25] в текущей работе как показано на рисунке 3.Разница между расчетными временами задержки воспламенения двух изомеров, 2-метилпентана и 2,2-диметилбутана, незначительна. Однако разница между критическими степенями сжатия двух изомеров составляет 3,4, что довольно большая разница. Это расхождение могло быть связано с недостатками детального механизма [25] для воспроизведения времен задержки воспламенения изомеров гексана.

диметил 902 бут40 2,2 11,5 / 10,5

Экспериментальная / расчетная критическая степень сжатия RON
902 902 902 902 9024 / 5,7 25
2-метилпентан 8,1 / 8,75 73
3-метилпентан 8,4 / 8,75 75
92
2,3-диметилбутан 19,0 / 14,5 104


Изомеры других основных компонентов смеси углеводородов бензина, как показано в таблице 1.Три изомера пентана — это н-пентан, изопентан (2-метилбутан) и неопентан (2,2, диметилпропан). Ribaucour et al. [52] изучали изомеры пентана с помощью RCM, чтобы изучить влияние изменений молекулярной структуры топлива на характеристики самовоспламенения изомеров. Они исследовали самовоспламенение изомеров пентана при начальной температуре газа от 640 до 900 К и давлении предварительного сжатия от 300 до 400 торр. Изомеры пентана в большинстве случаев испытывали двухступенчатое самовоспламенение.При наивысшей достигнутой температуре сжатия наблюдается незначительное воспламенение на первой ступени или его полное отсутствие. Первая стадия следует низкотемпературному пути изомеризации алкилпероксирадикала, который эффективно гасится, когда температура достигает уровня, при котором реакции диссоциации алкилперокси- и гидропероксиалкилпероксирадикалов протекают быстрее, чем стадии обратного присоединения. Вторая стадия контролируется началом диссоциации перекиси водорода. Резюме Ribaucour et al. [52] RCM эксперименты показаны в таблице 6.Подробный механизм был также разработан на основе результатов и подтвержден данными RCM в [52]. Bugler et al. [44] измерили время задержки воспламенения смесей н-пентана, изопентана и неопентана в двух ударных трубках и в RCM. В этом исследовании представлены данные о времени задержки воспламенения для изомеров пентана при соотношениях эквивалентности 0,5, 1,0 и 2,0 в воздухе при давлениях 1, 10 и 20 атм в ударной трубе и 10 и 20 атм в RCM, а также данные при коэффициенте эквивалентности 1,0 в 99% -ном аргоне при давлениях около 1 и 10 атм в ударной трубе.Подробная химическая кинетическая модель также использовалась для моделирования экспериментальных времен задержки воспламенения, и они хорошо предсказаны для всех изомеров. Канг и др. [53] изучали характеристики самовоспламенения трех изомеров C 5 , н-пентана, 2-метилбутана (изопентана) и 2,2-диметилпропана (неопентана), используя двигатель CFR. Наблюдалось более сильное двухступенчатое тепловыделение для н-пентана по сравнению с неопентаном. Напротив, для изопентана наблюдалось одностадийное тепловыделение, что привело к самой слабой общей реакционной способности к окислению из трех изомеров.

9024 9024 752 9024 902 9024 752 902

изопентан неопентан н-пентана
РОН 92,3 85,5 61,7
р ( торр) 300 400 300 400 300 400
T (К) 700 690 670 640665 670 640665
Зона NTC Зона NTC Зона NTC
(K) 730 730 770 775 775 775 820 820 880 860 850 845

Зона CF Зона CF Зона CF
(К) 700 700 685 665 640 670 665 670 670 755 755 880 890 840 845

Нонан имеет 35 изомеров (включая н-нонан) и основные компоненты алканов в бензиновой смеси в объемной доле 2.4%, как показано в таблице 1. Однако ни один из изомеров нонана, за исключением 2-метилоктана [43], на момент написания не изучался и не был разработан.

2.3. Olefin Group

Олефины, также известные как алкены, составляют большое количество транспортного топлива, такого как бензин, дизельное и авиационное топливо. Например, бензин на 15-20% состоит из олефинов по объему [54]. Кроме того, олефины были определены как решающий компонент в определении октановой чувствительности топлива, что является важной характеристикой двигателей с искровым зажиганием.Кроме того, окисление алкенов является важным субмеханизмом при горении высших алканов. Большинство олефинов в бензине представляют собой компоненты C 5 и C 6 , как показано в таблице 1. Модели механизмов и эксперименты по задержке воспламенения некоторых компонентов C 5 и C 6 были изучены и обсуждены в [13 , 40, 54–56].

Пентен имеет шесть изомеров: 1-пентен (RON = 90,9 и MON = 77,1 [57]), цис-2-пентен (октановое число неизвестно), транс-2-пентен (RON = 94 и MON = 80 [57]) ), 2-метил-1-бутен (RON = 100.2 и MON = 81,9 [API]), 2-метил-2-бутен (RON = 97,3 и MON = 84,7 [58]) и 3-метил-1-бутен (октановое число неизвестно), как показано на рисунке 4. Mehl и другие. [56] изучили низкотемпературные механизмы разветвления алкенов и разработали кинетическую модель для изомеров н-гексена (1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен). В другом исследовании Mehl et al. [13] изучили два изомера пентена (1-пентен и транс-2-пентен) и три изомера гексена (1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен) с помощью ударной трубки и разработали кинетический модель для них.Время задержки воспламенения некоторых изомеров пентена и гексена показано на рисунке 5 с использованием модели Mehl et al. [13]. Westbrook et al. [54] исследовали самовоспламенение 2-метил-2-бутена с помощью ударной трубы и реактора с струйным перемешиванием (JSR) и разработали соответствующую кинетическую модель. Эксперименты с ударной трубой проводились при трех различных давлениях (приблизительно 1,7 атм, 11,2 атм и 31 атм), при трех различных соотношениях эквивалентности (0,5, 1,0 и 2,0) и испытанных начальных температурах после удара между 1330K и 1730K.Эксперименты JSR проводились при давлении, близком к атмосферному (800 торр), стехиометрических смесях топливо / кислород с мольной долей 2-метил-2-бутена 0,01 и времени пребывания в реакторе 1,5 с. В этом эксперименте были измерены мольные доли 36 различных химических соединений в диапазоне температур от 600 К до 1150 К. Westbrook et al. [54] пришли к выводу, что при высоких температурах это олефиновое топливо быстро реагирует, как и родственные алкановые топлива, но выраженная термическая стабильность аллильных пентенильных разновидностей подавляет низкотемпературную реакционную способность; поэтому 2-метил-2-бутен не вызывает холодного пламени или поведения с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), как показано на Рисунке 5.Отсутствие NTC-поведения связано с высокой октановой чувствительностью 2-метил-2-бутена, в то время как отсутствие низкотемпературной реакционной способности связано с низкой реакционной способностью малых форм аллильных радикалов при более низких температурах. Эта низкотемпературная стабильность является результатом неспособности радикалов образовывать алкенилпероксирадикалы, что может привести к поведению NTC. Как правило, было обнаружено, что низкотемпературное окисление компонентов является самым быстрым для н-алкана, за которым следуют 1-алкен, 2-алкен и затем 3-алкен (если он присутствует в таких компонентах, как 3-гексен), как показано на рисунке 5. и объяснил Леппард [59].Поведение NTC ухудшается по мере удаления двойной углерод-углеродной связи от конца углеродной цепи и почти исчезает для 3-гексена [54]. Транс-2-пентен и транс-3-гексен демонстрируют идентичные характеристики самовоспламенения, как показано на рисунке 5. Изомеры пентена и гексена имеют уникальное время задержки воспламенения при высоких температурах, по сравнению с ранее изученными компонентами, такими как н-алканы и изоалканы ( например, сравните рисунки 1 и 3 с рисунком 5). Westbrook et al. [54] нашли показатель давления -0.4 для 2-метил-2-пентена. Эти показатели давления меньше, чем показатель давления бензинового топлива (около -1,06), и делают эти изомеры хорошим выбором топливных присадок для ограничения детонации в бензиновых двигателях с искровым зажиганием с сильным усилением. Minetti et al. [60] изучали задержку воспламенения и состав 1-пентана и 1-пентена с использованием RCM в диапазоне температур 600-900 К и давлениях от 7 до 8 бар. Они обнаружили некоторое сходство и существенные различия в поведении 1-пентана и 1-пентена. Сходство связано с тем, что 1-пентен является первичным продуктом окисления н-пентана и присутствием промежуточных нестабильных частиц (т.е.е., и OOH), принадлежащие обоим углеводородам. Основное различие связано с эффектом двойной связи углерод-углерод в 1-пентене, что позволяет присоединяться HO 2 и OH. 1-пентен также способствует отщеплению аллильного водорода при первой атаке и при изомеризации промежуточных радикалов.



Гексен имеет семнадцать изомеров; из этих семнадцати наиболее изученными изомерами являются 1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен, например, [55, 61, 62]. Wagnon et al. [55] исследовали три изомера гексена (1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен) с помощью RCM.Измерения стабильных промежуточных продуктов показали значительные различия в путях реакции изомеров. Измерения трех гексеновых топлив показывают, что первоначальное окисление трех изомеров протекает с одинаковой скоростью. Длина алкильной цепи определяет пути реакции и то, какие стабильные промежуточные продукты образуются во время окисления. Используя Mehl et al. [13] модель, модель и экспериментальные данные показали хорошее согласие с характеристиками самовоспламенения; однако были некоторые отклонения от ожидаемого количества пропанала.Результаты для транс-3-гексена вызвали особую тревогу, поскольку модель завышала производство пропанала в десять раз. Кроме того, модель завышает скорость потребления гексена для всех изомеров. Результаты Wagnon et al. поддерживают необходимость разработки более совершенных реакционных моделей для более точного прогнозирования реакционных путей и чувствительности различных молекулярных структур. Yahyaoui et al. [63–65] получили корреляции, чтобы связать время задержки воспламенения гексена-1 с изменениями температуры и отношения эквивалентности, используя данные ударной трубы.Ян и др. [61, 62] получили корреляцию для трех изомеров гексена (1-гексен, 2-гексен и 3-гексен), чтобы связать задержку воспламенения с давлением, температурой и отношением эквивалентности, используя новые данные измерений из ударной трубы. Ян и др. обнаружил показатель степени давления -0,53 для 1-гексена и 2-гексена и -0,421 для 3-гексена.

Леппард [59] изучал химию самовоспламенения алкенов (1-бутен, цис-2-бутен, изобутен, 2-метил-2-бутен и 1-гексен) и их соответствующих алканов (н-бутан , изобутан, 2-метилбутан и н-гексан) с использованием одноцилиндрового двигателя с двигателем путем измерения стабильных промежуточных частиц.Леппард представил доказательства того, что в химии самовоспламенения алкена преобладают радикалы, присоединяющиеся к двойной связи, особенно для соединений с более низким числом атомов углерода.

2.4. Группа циклоалканов

Циклоалканы (также известные как нафтены) составляют значительную часть обычного дизельного топлива, реактивного топлива и бензина (до 35%, 20% и 15% по объему соответственно). В бензиновом топливе преобладают метилзамещенные (моно- и ди) изомеры циклоалканов, при меньшем преобладании более многочисленных метильных и алкильных замещений [21].Циклоалканы C 5 являются наиболее распространенными компонентами в бензине, как показано в таблице 1. Ограниченные исследования, экспериментальные или расчетные, были выполнены по окислению циклоалканов, например, [66–74]. Кинетические механизмы циклопентана и циклогексана изучены больше всех циклоалканов из-за их простоты. Самовоспламенение циклогексана изучалось с использованием ударных труб [75–77], RCM [26, 70, 78], JSR [72, 74], реакторов с поршневым потоком [79, 80] и закрытых реакторов [81–84]. .Характеристики воспламенения циклопентана изучались с использованием ударных труб [75, 76, 85] и JSR [86]. Наблюдалось, что самовоспламенение циклопентана и циклогексана больше зависит от давления, чем олефинов. Это можно увидеть в исследовании, проведенном Daley et al. [75], где они обнаружили, что показатели давления циклопентана и циклогексана при стехиометрических условиях составляют 0,9 и 1,1 соответственно. Для сравнения, показатели давления при одинаковых условиях для 2-метил-2-бутена и 1-гексана равны -0.4 и -0,3 соответственно. Кинетические механизмы циклопентана и циклогексана нуждаются в улучшении, как обсуждается в [75], из-за их ненадежности и неточности. Изучаемая кинетическая модель циклогексана была разработана Silke et al. [26] и сравнивался с данными о задержке воспламенения RCM из [70], как показано на рисунке 6. Модель хорошо предсказывает тенденции задержки воспламенения даже в области NTC. Однако общая задержка воспламенения была завышена для большинства измеренных точек. Дальнейшие исследования были проведены для метилзамещенных изомеров циклогептана и циклогексана.Pitz et al. [21] разработали модель метилциклогексана при низких и высоких температурах и попытались подтвердить ее, используя данные RCM. Опять же, модель переоценила задержку воспламенения, особенно при низких температурах.


2.5. Aromatic Group

Ароматические углеводороды являются еще одним важным компонентом бензина, как показано в Таблице 1 и на Рисунке 7. Бензол, распространенный ароматический компонент, ограничен 1% от общего объема бензина, продаваемого в Соединенных Штатах [87]. Наиболее распространенными ароматическими соединениями в бензинах, продаваемых в США, являются толуол и м-ксилол (1,3-диметилбензол) [21].Толуол добавлен в американский бензин, и это может быть причиной пика C 7 в таблице 1. Помимо бензина в США, толуол является основным ароматическим компонентом готового бензина в Китае (RON = 93), готового обычного бензина в Японии ( RON = 90) и готовый японский бензин высшего качества (RON = 100), как показано в таблице 7. В таблице 7 показаны три дополнительных основных ароматических соединения: 1,2,4-триметилбензол, 1-метил-3-этилбензол и м-ксилол. .

014 H14 907 бензол H 12 ) 1 этил-метил-240-240-C 9 H 12 ) 40 2,15 12 триметил-бензол )

Название соединения Японский готовый бензин премиум-класса (мас.%) Японский законченный обычный бензин 5 902 мас.% Китайский 9024

Толуол (C 7 H 8 ) 22.345 5.744 3.550
м-ксилол (C 8 H 10 ) 0,765 1.487 2.669
0,174 0,697 1,444
п-ксилол (C 8 H 10 ) 0,439 0,582 0,951
1
1.094 0,630 0,411
1-метил-3-этилбензол (C 9 H 12 ) 2,396 1,463 1,108
1,043 0,555 0,390
1,2,4-триметилбензол (C 9 H 12 ) 3,932
1,2,3-триметилбензол (C 9 H 12 ) 0.963 0,516 0,484
этилбензол (C 8 H 10 ) 0,828 0,714 0,909
1,484 0,938 0,577 0,521


Химические кинетические модели толуола были тщательно изучены. Некоторые из недавних исследований [13, 88–90] с экспериментами по самовоспламенению приведены в [27, 88, 89, 91–93].Толуол не проявляет низкотемпературной или NTC реакционной способности из-за его высокого RON / MON 126/110. Три кинетические модели использовались [94] для моделирования задержки воспламенения толуола и сравнивались с экспериментальными данными по ударной трубе, как показано на рисунке 8. Как показано на рисунке, смоделированные времена задержки воспламенения удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Как сообщается в [27], зависимость давления задержки воспламенения -1,09 при коэффициенте эквивалентности 1 близка к показателю давления задержки воспламенения бензина -1.06. Интересно отметить, что задержка воспламенения толуола более чувствительна к изменениям давления, чем циклоалкановые и олефиновые компоненты.


1,2,4-триметилбензол (124TMB) является другим основным компонентом бензина в ароматической группе, как показано в таблице 7. Как и толуол, 124TMB не проявляет низкотемпературной реакционной способности из-за высокого RON / MON 115. / 110. 124TMB — популярный суррогат для моделирования керосина [95], кинетическая модель которого была изучена и разработана в [96, 97].Характеристики горения 124TMB были исследованы с помощью ударной трубы [98], RCM [31], JSR [99], пламени предварительной смеси, стабилизированного горелкой [100, 101], противоточной горелки [102] и свободно распространяющегося пламени предварительной смеси [ 103]. Рубо и др. [31] исследовали самовоспламенение 11 алкилбензолов в ОКМ в стехиометрических условиях, в диапазоне температур от 600 до 900 К и давлениях сжатия до 25 бар. Их эксперименты показали, что толуол, м-ксилол, п-ксилол и 1,3,5-триметилбензол воспламеняются только при температурах выше 900 К и 16 бар, в то время как о-ксилол, этилбензол, 1,2,3-триметилбензол, 1,2 , 4-триметилбензол, н-пропилбензол, 2-этилтолуол и н-бутилбензол воспламеняются при гораздо более низких температурах и давлениях.Время задержки воспламенения для всех 11 этих компонентов показано на рисунке 9. Среди этих 11 компонентов 124TMB имеет наибольшее время задержки воспламенения, которое коррелирует с наименьшей реактивностью из всех компонентов. Hui et al. [102] подтвердили низкую реакционную способность 124TMB среди других ароматических компонентов (толуол, n-PB и 1.3.5TMB) посредством исследования скорости ламинарного пламени в двухпламенном противоточном реакторе при давлении 1 бар.


Окисление м-ксилола было изучено Гайлом и Дагаутом [104] с использованием JSR при атмосферном давлении в широком диапазоне отношений эквивалентности (0.От 5 до 1,5) и температуры (900-1400 К). Кинетическая модель м-ксилола была получена и использована для анализа результатов. Исследование, проведенное Гайлом и Дагаутом, показало, что реакционная способность м-ксилола аналогична реакционной способности п-ксилола в оцениваемых условиях, но немного ниже. Эта разница в реакционной способности между двумя изомерами была изучена более подробно в [31] с использованием RCM при более высоких давлениях, как показано ранее на рисунке 9. Результаты показали, что о-ксилол имеет самую высокую реакционную способность среди всех изомеров ксилола.Дополнительные исследования м-ксилола были выполнены с использованием ударной трубы для определения задержки воспламенения [94, 105, 106], профиля частиц из реакторов [107] и скорости ламинарного пламени [108]. На основе кинетической модели для толуола в [106] была разработана кинетическая модель для м-ксилола, и предсказания модели были сопоставлены с экспериментальными данными из ударной трубы. Нараянасвами и др. [109] разработали детальную модель для толуола, стирола, этилбензола, 1,3-диметилбензола (м-ксилола) и 1-метилнафталина. Модель была проверена по данным реактора с поршневым потоком для времени задержки воспламенения, профилей частиц из экспериментов с ударной трубой и скоростей ламинарного горения.

2.6. Кислородный компонент

Изучение окисления этанола имеет решающее значение для прогнозирования сгорания бензина, поскольку приблизительно 10% бензина в США по объему (E10) содержит этанол [21], как того требуют действующие федеральные стандарты США и стандарты качества городского воздуха штата [110]. При RON / MON 116,3 / 101,4 характеристики горения этанола широко изучались с использованием ударных труб низкого давления [111–114], ударных труб высокого давления [115–118], RCM [118–121], горелок [113]. , 114, 122], реакторы с турбулентным потоком [113, 114, 123] и JSR [114].Кинетические модели этанола изучались и развивались в [4, 110, 112, 115, 118, 119, 121, 123–128]. Кроме того, характеристики горения смесей этанола и бензина обсуждались в [124, 129]. Зяда и Самими [121] разработали кинетическую модель этанола, используя автоматический генератор механизма реакции (RMG), и подтвердили этот механизм на основе измеренных значений времени задержки воспламенения, скорости ламинарного пламени и данных о концентрациях веществ. Новый механизм очень хорошо моделирует горение этанола.Маринов [110] разработал подробную модель горения этанола и проверил ее на множестве экспериментальных наборов данных, таких как данные о скорости ламинарного пламени (полученные от бомбы постоянного объема и противоточного двойного пламени), данные о задержке воспламенения за отраженная ударная волна и профили продуктов окисления этанола из реактора с турбулентным потоком и струйным перемешиванием. Хорошее согласие было обнаружено при моделировании наборов данных, полученных из пяти различных экспериментальных систем. Cancino et al. [115, 130] изучили и разработали кинетическую модель этанола, используя данные ударной трубы высокого давления.Они использовали несколько подмеханизмов из [110, 131] и нашли корреляцию задержки воспламенения для этанола. Затем модель использовалась в суррогатах топлива этанол-бензин путем смешивания модели этанола с другими моделями углеводородов. Они также выяснили, что чувствительность к давлению этанола составляет -0,83 [115], что ниже, чем у бензинового топлива (-1,06). Следует отметить, что Хойфер и Оливье [116] нашли -0,77 чувствительностью к давлению. Модель Cancino et al. [130] все еще нуждались в улучшении, поскольку окончательная модель недооценивала данные о задержке воспламенения для чистого этанола и всех комбинаций компонентов, содержащих этанол.Olm et al. [128] недавно разработали подробный механизм, оптимизируя 44 параметра Аррениуса 14 решающих элементарных реакций в подробном механизме, созданном Саксеной и Вильямсом [125]. Они подтвердили модель, используя измерения задержки воспламенения, концентрации веществ и скорости пламени. Было показано, что оптимизированный механизм позволяет лучше предсказывать имеющиеся экспериментальные данные. Ли и др. [118] использовали этанольный механизм Li et al. [132] и улучшил его, используя параметры, найденные в литературе.Они подтвердили это на основании экспериментальных данных из [115, 116] и обширных экспериментов с использованием ударной трубы (при 80 бар) и RCM (при 40 бар) для охвата температур от 700 до 1000 К. Metcalf et al. [127] создали механизм AramcoMech 1.3 для углеводородов C 1 -C 2 (метан, этан, этилен, ацетилен, метанол, ацетальдегид и этанол). Они изменили константу скорости и термодинамические свойства (энтальпию и энтропию) важных реакций, которые они нашли в литературе для углеводородных видов на основе анализа чувствительности.Модель Меткалфа и др. [127] хорошо предсказывает задержку зажигания и работает лучше, чем модели [110, 132]. Barraza-Botet et al. [120] исследовали этанол для стехиометрической смеси этанол / воздух с разбавлениями. Они использовали эти данные для проверки модели [133, 134], которая является версией AramcoMech, для углеводородов C 1 -C 3 и оксигенированных частиц. Они использовали данные о задержке воспламенения и составе из своих экспериментов RCM, чтобы изменить константы скорости важных реакций отвода водорода из этанола.

3. Обзор суррогатов бензина

Некоторые суррогаты бензина из литературы моделируются и сравниваются с доступными экспериментальными данными в этом разделе. Эти заменители топлива были выбраны для анализа, поскольку время задержки воспламенения было одной из основных целей при разработке суррогатов. Первичное эталонное топливо или PRF (смесь изооктана и н-гептана) сначала изучается, чтобы устранить недостаток этой суррогатной модели и подчеркнуть необходимость дальнейшего усовершенствования суррогатного бензина путем добавления других компонентов в суррогатную смесь.Рассматриваются десять суррогатов большей сложности, чем PRF, и моделируются задержки воспламенения и другие свойства и сравниваются с экспериментами. Все времена задержки зажигания моделируются с использованием механизма [19] в условиях обедненного топлива / воздуха, что аналогично условиям эксплуатации, наблюдаемым в двигателях HCCI. Самовоспламенение кислородсодержащих бензиновых топлив, таких как E10, на момент написания экспериментально не исследовалось; тем не менее, большинство заменителей топлива были разработаны путем добавления этанола к заменителям PRF и Toluene Reference Fuel (TRF), таким как заменитель [4].Поэтому оксигенированные суррогаты не изучались в настоящем обзоре из-за отсутствия экспериментальных данных. В следующем разделе свойства RD387 (в дополнение к экспериментальным данным) используются в качестве представителя бензинового топлива. В таблице 8 показаны некоторые важные свойства RD387. В этой работе RD387 означает бензин, не содержащий кислорода, и эти термины используются как синонимы. Kukkadapu et al. Сообщили об измерениях задержки воспламенения бензина RD387. [23] с использованием RCM и Gauthier et al.[10] с помощью ударной трубы. Куккадапу и др. [23] измерили задержку воспламенения некоксигенированного бензина в широком диапазоне давлений сжатого газа (20 и 40 бар), соотношений эквивалентности (0,3, 0,5 и 1) и температур сжатого воздуха (от 667 К до 950 К). Gauthier et al. [10] измерили время задержки воспламенения RD387 с использованием ударной трубы в обедненных, стехиометрических и богатых условиях (коэффициент эквивалентности = 0,5, 1,0, 2,0), двух диапазонах давления (15–25 и 45–60 атм), температурах от 850 до 1280 K, а рециркуляция выхлопных газов (EGR) — 0%, 20% и 30%.В этой статье эксперименты RCM моделируются с использованием нульмерной модели, которая учитывает конечное время сжатия и потери тепла на стены. Расчеты RCM начинаются в начальных условиях эксперимента, и смесь сжимается с той же скоростью, что и измеренный профиль давления. Характеристики тепловых потерь определяются путем опроса нереагирующих и реагирующих экспериментов RCM, в которых кислород топливно-воздушной смеси заменялся азотом. При моделировании RCM и ударной трубы времена задержки воспламенения определялись как время, когда мольная доля OH достигает максимального значения.Расчеты моделирования показывают, что задержка воспламенения, соответствующая максимальной концентрации OH, эквивалентна определениям, основанным на давлении или скорости повышения давления как для сильно экзотермической ударной трубы, так и для среды RCM, рассматриваемой здесь. Исследованные октановое и моторное октановые числа (RON и MON) суррогатов рассчитываются с использованием нелинейной корреляции Ghosh et al. [136]. Определение кривой дистилляции выполняется путем аппроксимации системы как серии стадий мгновенного равновесия, что эквивалентно процедуре измерения кривой дистилляции, описанной в ASTM D86.На каждой стадии равновесия давление насыщенного пара каждого чистого компонента оценивается на основе корреляции DIPPR [137], а коэффициент активности рассчитывается на основе корреляции группового взаимодействия UNIFAC [138]. Расчет задержки воспламенения и кривой дистилляции выполняется с использованием пакетов Chemkin-Pro [139] и Workbench [140]. В следующем разделе изучается моделирование многокомпонентных суррогатных моделей бензина.

% по объему) н- / изо- / циклоалканы

RD387 [23] RD387 [10]
67,8 (9,5 / 42,3 / 16)
Алкены (жид. об.%) 4,7
Аромат. объем%) 26,4
Отношение H / C 1,869 1,85
RON / MON 91 / 82,7
при плотности / см 3 ) 0,7456
Чистая теплотворная способность (МДж / кг) 43.152

3.1. Суррогат первичного эталонного топлива

Суррогат PRF с октановым числом 87 (PRF87) оценивается первым. Детали суррогата показаны в таблице 9. Отношение H / C PRF87 (2,254) выше, чем у RD387 (1,869), как показано в таблицах 8 и 9, поскольку оба компонента в смеси PRF (изооктан и н- гептан) имеют отношение H / C около 2,2. PRF имеет начальную температуру кипения 99 ° C независимо от состава смеси (от процентного содержания изооктана по отношению к н-гептану), а кривая дистилляции представляет собой почти прямую линию, как показано на рисунке 10.Кривая суррогатной перегонки PRF не соответствует кривой перегонки бензина. Общая задержка зажигания и задержки зажигания первой ступени PRF87 показаны на рисунках 11 и 12. Характеристики суррогатного реле при температурах выше 800 K являются удовлетворительными, а поведение суррогатной задержки зажигания в области NTC близко к таковому у RD387. Суррогатная задержка зажигания первой ступени показывает то же поведение, что и бензин (уменьшение при повышении температуры), но суррогатная задержка зажигания первой ступени ниже, чем у бензина.Samimi Abianeh et al. [19], Chaos et al. [12], Vanhove et al. [11], Хан [32] и другие добавили некоторые углеводородные компоненты в суррогат PRF, чтобы улучшить прогнозы общей задержки и задержки воспламенения первой ступени, как будет обсуждаться в следующих разделах.

9024 молярные 5 (молярные 5) 6 H 5 CH 3

PRF87

iso14 9014 9014 9024 86
н-алканы (молярные,%)
nC 7 H 16 14
Ароматические соединения (молярные C 0
Соотношение H / C 2.254
RON / MON 87/87
Удельный вес при 15,56 ° C (г / см 3 ) 0,6892
Чистая теплотворная способность (МДж / кг)




3.2. Хаос и др. Суррогат

Chaos et al. [12] разработали суррогат трехкомпонентного эталонного топлива на основе толуола (TRF) для описания самовоспламенения бензина.Состав и свойства суррогатной смеси показаны в таблице 10, а кривая дистилляции показана на рисунке 10. Соотношение H / C и октановое число суррогата выше, чем у бензина (RD387), в то время как кривые дистилляции TRF и PRF суррогаты идентичны и далеки от кривой дистилляции бензина. Суррогатная модель Chaos et al. [12] было проверено с использованием экспериментальных данных из реактора переменного давления потока. Массовые доли оксида и диоксида углерода, кислорода и компонентов топлива были смоделированы и измерены в процессе самовоспламенения.Задержка воспламенения нескольких суррогатных смесей была смоделирована и сравнена с экспериментальными данными ударной трубы, чтобы оптимизировать окончательный суррогат. Окончательный оптимизированный суррогат использовался для моделирования двигателя HCCI для прогнозирования истории давления, но прогнозируемые результаты не были удовлетворительными. Сравнение времени задержки воспламенения показано на рисунках 13 и 14. Замещающая задержка воспламенения при 20 бар лучше согласуется с задержкой воспламенения бензина при 40 бар. Время задержки зажигания в области NTC и низкие температуры для коэффициента эквивалентности 0.3 выше, чем в данных по бензину. Однако задержка воспламенения первой ступени суррогата TRF ближе к экспериментам с бензином, чем суррогат PRF87, как показано на рисунках 13 и 14.

.7 9014 9014

1,7 H 12

43,94 902,4 43,19

Chaos et al. [12] Vanhove et al. [11] Хан [32]

изоалканы (молярные,%)
iC 8 47 40,6
н-алканы (молярные,%)
nC 7 H 16 902 902 10,3 9024 циклоалканы (молярные,%)
C7h24 0 0 0
Ароматические соединения (молярные,%) 9024 6 H 5 CH 3 21 35 40.7
Олефины (молярные,%)
1-C 5 H 10 0 0 6 5,7 0 18 0
Отношение H / C 2,0416 1,8409 1,8121
RON / MON 91,68 .51 / 88,31
Удельный вес при 15,56 ° C (г / см 3 ) 0,7152 0,7338 0,7421
Теплотворная способность нетто (МДж / кг)



3.3. Vanhove et al. Суррогат

Vanhove et al. [11] исследовали самовоспламенение пяти неразбавленных стехиометрических смесей: н-гептан / толуол, изооктан / толуол, изооктан / 1-гексен, 1-гексен / толуол и изооктан / 1-гексен / толуол в RCM для температур ниже 900 К.В их работе были измерены задержка воспламенения первой ступени, общая задержка воспламенения и некоторые промежуточные компоненты. Был предложен суррогат бензина со смесью изооктан / 1-гексен / толуол, как показано в таблице 10. Общая задержка воспламенения бензинового заменителя Ванхове и др. Показана на рисунке 13. Суррогат не был показан первым. -ступенчатое самовоспламенение при обедненных условиях. Октановое число и общая задержка воспламенения суррогата выше, чем данные RD387, как показано в Таблице 10 и на Рисунке 13.Суррогат был разработан в основном для европейского бензина с более высоким октановым числом, чем бензин в США.

3.4. Хан Суррогат

Хан [32] сформулировал суррогатную смесь, имеющую такое же соотношение углеводородных групп, октановое число и низкую и промежуточную реакционную способность, как у некоторых стандартных промышленных топлив, таких как эталонное топливо A (RFA) из Auto / Oil Air Quality. Программа исследований по усовершенствованию, индолин (сертификационное топливо) и стандартное тестовое топливо от Ford.Отношение H / C и октановое число суррогата близки к RD387, как показано в таблице 10. Lenhert et al. [141] исследовали поведение реакционной способности бензинового заменителя Хана в проточном реакторе под давлением в режиме низких и промежуточных температур (600–800 K) при повышенном давлении (8 атм). Профили видов топлива в зависимости от температуры реактора сравнивались с экспериментальными данными для исследования и проверки суррогатных характеристик в [141]. Общее время задержки воспламенения и время задержки первой ступени суррогата моделируется и сравнивается с результатами экспериментов, как показано на рисунках 13 и 14.Полное поведение задержки воспламенения Khan близко к Chaos et al. [12] и бензиновое топливо; однако времена задержки воспламенения при низких температурах завышены по сравнению с бензином в очень бедных условиях (т.е. Φ = 0,3). Задержка воспламенения первой ступени суррогата согласуется с данными по бензину, как показано на рисунке 14.

3.5. Naik et al. Суррогат

Naik et al. [33] разработали три заменителя самовоспламенения бензина в условиях обедненной смеси для моделирования сгорания двигателя HCCI.Композиции смесей суррогатов включают изооктан, н-гептан, 1-пентен, толуол и метилциклогексан, которые представляют все углеводородные группы в не кислородсодержащем бензиновом топливе. Методология разработки суррогата не обсуждалась, а результаты оценивались с использованием истории давления сгорания двигателя HCCI и данных ударной трубы. Состав суррогатов показан в таблице 11. Второй суррогат по физическим и химическим свойствам (октановое число, теплотворная способность и задержка воспламенения) ближе к бензину, чем два других суррогата.Только одна кривая дистилляции из исследования показана на рисунке 10, поскольку все три суррогата имеют идентичную кривую дистилляции; ни один из них не может точно представить кривую перегонки бензина. Общее время задержки воспламенения и время задержки первой ступени трех суррогатов сравнивается с данными задержки воспламенения RD387, как показано на рисунках 15 и 16. Общее время задержки воспламенения второй смеси очень близко к экспериментальным данным, в то время как первая ступень Время задержки воспламенения смесей 1 и 2 аналогично времени задержки воспламенения бензина.

9184


6. Mehl et al. Суррогат

Mehl et al. [13] сформулировали четырехкомпонентный заменитель, включающий изооктан, н-гептан, толуол и 2-пентен, как показано в таблице 12, который, как было обнаружено, имитировал скорость ламинарного пламени и время задержки воспламенения целевого бензина (RD387). на хорошем уровне согласия. Кривая перегонки суррогата показана на рисунке 10 и не следует кривой перегонки бензина. Механизм суррогата был разработан путем различения детального кинетического механизма видов, начиная с детального механизма PRF.Заместитель бензина был смоделирован в условиях RCM и ударной трубы и сравнен с экспериментальными данными RD387 из [19, 23]. Это сравнительное исследование для общей и первой задержек зажигания повторяется и показано на рисунках 17 и 18. Суррогатная задержка воспламенения выше, чем у бензина в области NTC для коэффициента эквивалентности 0,3, как показано на рисунке 17. Однако первая ступень Время задержки воспламенения достаточно хорошо предсказало значения и тенденцию задержки воспламенения бензина, как показано на рисунке 18. Общая задержка воспламенения суррогата почти идентична данным Naik et al.[33] секундная суррогатная задержка воспламенения, обе из которых близки к задержке воспламенения бензина. Суррогат и механизм Mehl et al. [13] следует проверить экспериментально, поскольку суррогат не был подтвержден экспериментально, в отличие от ранее упомянутых суррогатов, таких как PRF или TRF.

моль 9024 0 20 0245

смесь # 1 смесь # 2 смесь # 3
iC 8 H 18 60 40 40
н-алканы (мол. 7 H 16 8 10 20
циклоалканы (молярные,%)
9024 824 9024 9024 9024
Ароматические углеводороды (молярные,%)
C 6 H 5 CH 3 10 10
Олефины (молярные,%)
1-C 5 H 10 4 4 Соотношение H / C 2.02 2,05 2,08
RON / MON 93,7 / 91,8 83,1 / 84,2 77,0 / 76,1
Удельный вес при 15,56 ° C (гр / см 0 3 0,7295 0,7214
Теплотворная способность нетто (МДж / кг) 43,9 43,94 44,02

5 H 12 8 0 2 9023fins 902 /85,22 кг Нагреватель нетто 9024 M 9024 M

Mehl et al. [13] Gauthier et al. [10], Смесь № 1 Gauthier et al.[10], Смесь № 2 Samimi Abianeh et al. [19]

изоалканы (молярные,%)
iC 5 H 12
10,1
iC 6 H 14 0 0 0 8,87
iC 8 H 18 56 63 23,4
н-алканы (молярные,%)
nC 5 7,32
nC 7 H 16 15,3 17 17 0
nC 12 H 26 12 H 26 5.17
циклоалканы (молярные,%)
c7h24 0 0 0 6 9024 0 6 моль
C 6 H 5 CH 3 30,6 28 20 35,5
моль
2-C 5 H 10 5.3 0 0 9,66
Отношение H / C 1,926 1,9718 2,0524 1,849
RON 8540 8540 8540
8540 8540 8540
88,8 / 84,5
Удельный вес при 15,56 ° C (г / см 3 ) 0,7272 0,7239 0,7135 0,7275
43.57 43,69 43,96 43,40



3,7. Gauthier et al. Суррогат

Gauthier et al. [10] изучали характеристики самовоспламенения смеси н-гептан / воздух, бензин / воздух и двух тройных смесей суррогатный бензин / воздух с использованием ударной трубы в режиме высокого давления и низкой температуры, аналогичном условиям в двигателе HCCI. Два трехкомпонентных заменителя бензина для RD387 были разработаны с учетом времени задержки воспламенения бензина, как показано в таблице 12.Задержки воспламенения суррогатов были подтверждены для температур от 850 К до 1250 К, давлений от 15 до 60 атм, коэффициентов эквивалентности 0,5, 1,0 и 2,0 и нагрузок рециркуляции выхлопных газов от 0 до 30% с использованием ударной трубы. Как показано в Таблице 12, отношение H / C заменителей не близко к таковому у бензина RD387. Кривая перегонки суррогата показана на рисунке 10 и не повторяет кривую перегонки бензина. Нет существенной разницы между временами задержки воспламенения двух суррогатов, как показано на рисунках 17 и 18.Внимательно изучив эти результаты, можно сделать следующие два вывода: (1) небольшие изменения октанового числа (± 2) или отношения H / C (± 4%) не влияют на время задержки воспламенения и (2) октановое число. и / или соотношение H / C более важны, чем состав смеси для разработки суррогата, поскольку массовая доля толуола в исследуемых смесях варьировалась на 33% между двумя суррогатами с незначительным влиянием на время задержки воспламенения. Поведение задержки зажигания Gauthier et al. [10] и Chaos et al.[12] (рисунки 13 и 14) практически идентичны и близки к данным по задержке воспламенения бензина.

3.8. Samimi Abianeh et al. Суррогат

Samimi Abianeh et al. [19] разработали методологию составления заменителя бензина на основе основных физических и химических свойств целевого бензинового топлива. Используя предложенную процедуру, был идентифицирован суррогат из семи компонентов для имитации физических и химических характеристик настоящего бензинового топлива без кислорода, RD387.Суррогатный кинетический механизм был разработан путем объединения доступных детальных кинетических механизмов из библиотеки Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса [142]. Состав суррогатной смеси был сначала определен путем поиска наилучшего соответствия основным мишеням с использованием генетического алгоритма и минимизации Пауэлла. Основными целями для суррогатного состава были кривая дистилляции, отношение H / C, октановое число (RON и MON), теплотворная способность и плотность бензинового топлива. Время задержки воспламенения было определено как вторичная цель, поскольку оно требует расчета, выполняемого с помощью кинетического механизма, и, следовательно, требует больших вычислительных затрат для вычисления.Состав суррогатной смеси показан в Таблице 12, а кривая перегонки — на Фигуре 10. Отношение H / C, октановое число, плотность, теплотворная способность и кривая перегонки суррогата аналогичны бензину RD387. Ни одна из кривых дистилляции суррогатов текущего исследования не соответствует данным по бензину, за исключением суррогата, разработанного Samimi Abianeh et al. Суррогат воспроизводит физические свойства бензина лучше, чем другие суррогаты, изученные в этой работе. Задержка зажигания суррогата показана на рисунках 17 и 18.Полная задержка воспламенения близка к данным задержки воспламенения бензина, при этом хорошо воспроизводится область NTC. Задержка воспламенения первой ступени суррогата имеет примерно такое же значение и тенденцию, как и у бензинового топлива, как показано на рисунке 18. Суррогат Samimi Abianeh и др. [19] включает диапазон углеводородов от C 5 до C . 12 , который охватывает температуру кипения бензина от 60 ° C до 150 ° C. Суррогат и механизм необходимо проверить экспериментально с помощью ударной трубки и RCM.

Чтобы исследовать характеристики суррогатной и кинетической модели, смоделированная скорость ламинарного пламени нескольких обсуждаемых заменителей бензина и измеренное бензиновое топливо показаны на рисунке 19. Измерения скорости ламинарного пламени для коммерческого бензина европейского стандарта (EN 228) с RON / MON 95/85 были выполнены Jerzembeck et al. [34] с использованием бомбы постоянного объема в условиях, связанных с двигателем. Хотя о составе и физических свойствах бензина EN 228 не сообщалось, ожидается, что они не будут такими же, как бензин RD387, поскольку EN 228 обычно содержит этанол или другие оксигенаты в количестве ~ 5% по объемной доле жидкости.Несмотря на значительную разницу между октановыми числами этих суррогатов (от 87 до 94), их смоделированные скорости ламинарного пламени аналогичны и находятся в пределах погрешностей измеренных данных. В условиях обедненной смеси смоделированные скорости ламинарного пламени всех смоделированных суррогатов одинаковы, а пиковая скорость ламинарного пламени возникает при соотношении эквивалентности около 1,05; это значение составляет 1,1 для измеренных данных. Существует хорошее согласие между моделированием и экспериментами для стехиометрических и бедных топливно-воздушных смесей, но обе модели занижают измеренные скорости ламинарного пламени для богатых топливно-воздушных смесей в условиях высокого давления (например,g., 20 и 25 бар). Эти несоответствия могут быть связаны с суррогатными смесями, разработанными для имитации некоксигенированного бензина RD387, неадекватно представляющего бензин EN 228, который может содержать этанол (около 5%) или другие кислородсодержащие компоненты. Смоделированная скорость ламинарного пламени даже для PRF ниже, чем указано в смоделированных данных, например, Jerzembeck et al. [34] или Mehl et al. [13]. Как обсуждалось в [19], это могло быть связано с удалением некоторых важных частиц и реакций во время редукции механизма в работах Jerzembeck et al.[34] и Mehl et al. [13].


3.9. Анализ чувствительности

Анализ чувствительности был проведен с целью выявления реакций в рамках текущего механизма [19], которые влияют на время задержки воспламенения в условиях постоянного объема при начальной температуре 720 К и 900 К, начальном давлении 40 бар, и соотношение топливно-воздушного эквивалента 1. Эти условия были основаны на соответствующих RCM и современных данных двигателя с воспламенением от сжатия, найденных в литературе.Анализ чувствительности первого порядка температуры газа по отношению к коэффициенту скорости реакции был проведен по коэффициентам скорости реакции механизма. Температурный порог 0,1 использовался для идентификации основных реакций. Поскольку анализ чувствительности зависит от суррогатных компонентов, суррогат с несколькими компонентами Samimi Abianeh et al. [19] был выбран для анализа чувствительности. Результаты анализа чувствительности показаны на рисунках 20 и 21. Результаты были получены путем удвоения предэкспоненциального фактора A для каждого важного коэффициента скорости реакции в кинетическом механизме, который был найден с помощью анализа чувствительности первого порядка на предыдущем этапе. .Чувствительность, определяемая как, использовалась для оценки влияния конкретной константы скорости на общую задержку воспламенения. Отрицательная чувствительность означает, что более короткая задержка воспламенения является результатом удвоения предэкспоненциального фактора и что интересующая реакция способствует или ускоряет общую скорость реакции. Резюме анализа чувствительности следующее: (1) Реакции разложения изооктана, н-додекана, толуола и 2-пентена являются наиболее доминирующими реакциями среди других реакций в кинетической модели при низких и умеренных температурах.Изменение их коэффициентов реакции существенно влияет на задержку воспламенения. (2) Реакции разложения изооктана (iC 8 H 18 ) на изомеры C 8 H 17 с атакующим гидроксидом значительно изменяют задержку воспламенения при низких температурах. (3) Реакция H 2 O 2 (+ M) = 2OH (+ M) более важна при умеренных температурах. Учитывая энергию активации разложения H 2 O 2 , эта реакция происходит только при умеренных и высоких температурах и значительно изменяет задержку воспламенения в этом диапазоне.(4) Реакции разложения додекана (nC 12 H 26 ) до C 12 H 25 важны как при низких, так и при умеренных температурах, и это связано с низкой энергией активации разложения н-додекана до C . 12 H 25 изомеров. Удвоение скорости реакции всегда уменьшает время задержки воспламенения независимо от образовавшихся изомеров (C 12 H 25 ). (5) Реакции разложения толуола (C 6 H 5 CH 3 ) (за счет воздействия на ОН) значительно изменить задержку воспламенения как при низких, так и при умеренных температурах.Это может быть вызвано очень низкой энергией активации толуола. (6) Реакции разложения 2-пентена до C 5 H 9 за счет воздействия на гидроксид важны только при низких температурах из-за низкой энергии активации олефина. Увеличение скорости реакции значительно увеличит задержку воспламенения.



4. Резюме

Конечная цель разработки суррогата — имитировать все химические и физические свойства целевого топлива.Существуют две различные и отдельные цели разработки суррогата топлива: физические свойства (такие как кривая дистилляции, плотность, теплопроводность и т. Д.) И характеристики горения (такие как время задержки воспламенения и скорость ламинарного пламени). Существует немного работ, в которых изучается влияние физических свойств на характеристики горения или разрабатывается заменитель бензина для решения обеих этих задач. Экспериментальные данные сосредоточены на характеристиках горения (например, самовоспламенение бензина) и измеряются с помощью ударных трубок и RCM.Эти методы игнорируют влияние физических свойств топлива (таких как плотность и кривая дистилляции) и, следовательно, не имеют необходимой информации.

Более того, кинетические модели некоторых основных компонентов бензиновой топливной смеси, обсуждаемые в этой статье, все еще неизвестны или еще не проверены. Разработка кинетических моделей этих компонентов может помочь разработать более надежный суррогат.

Некоторые усовершенствованные заменители бензина и кинетические модели были проверены путем сравнения смоделированной суррогатной задержки воспламенения с реальными данными по бензину.Эти суррогаты и их кинетические данные должны быть проверены путем создания и тестирования суррогатов экспериментально, чтобы проверить надежность механизма, прежде чем сравнивать результаты с экспериментальными данными для бензина.

Ни один из усовершенствованных, недавно созданных суррогатов, которые обсуждались ранее (т. Е. Те, которые способны имитировать задержку воспламенения бензина во всем диапазоне температур, такие как суррогат Меля и др. [13]), не использовался. в коде CFD для моделирования горения двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, за исключением суррогатов PRF и TRF.Этот тип моделирования и сравнения с экспериментами может показать влияние физических свойств на проникновение струи, самовоспламенение и взаимодействие между этими свойствами в реальных инженерных приложениях. Общая цель этих суррогатов состоит в том, чтобы снизить вычислительную нагрузку на моделирование горения этих видов топлива, чтобы ускорить разработку усовершенствованных систем сжигания.

Суррогаты разрабатываются в зависимости от условий работы (например, низкие температуры по сравнению с высокими температурами), применения (например,g., двигатель SI по сравнению с двигателем HCCI) и целевые свойства (например, кривая дистилляции, плотность и т. д.). Как показано в документе, смоделированные суррогатами скорость ламинарного пламени примерно такие же, как измеренные данные; однако время задержки воспламенения у них значительно различается. Таким образом, для применений в двигателях SI, в которых пламя возникает через искру, эти суррогаты могут использоваться для моделирования характеристик сгорания, например, местоположения пикового давления. Однако, если целью является прогнозирование детонации в двигателях SI или производительности двигателей HCCI, необходим суррогат, который может имитировать время задержки воспламенения бензина.

Кислородсодержащие бензиновые топлива являются преобладающим транспортным топливом в США. Несмотря на это, самовоспламенение этих видов топлива (например, E10 и E85) не производилось, и разработанные в настоящее время заменители не обладают прогностической способностью. Вероятно, это связано с добавлением путей реакции этанола, добавленных к предыдущим заменителям бензина (например, TRF и PRF) без какого-либо анализа критических физических и химических характеристик. В будущем необходимо провести измерения характеристик этого кислородсодержащего топлива и разработать более точные суррогатные модели.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Исследования частично спонсировались Исследовательской лабораторией армии и проводились в соответствии с Соглашением о сотрудничестве № W911NF-18-2-0042. Взгляды и выводы, содержащиеся в этом документе, принадлежат авторам и не должны толковаться как отражающие официальную политику, выраженную или подразумеваемую, Армейской исследовательской лаборатории или правительства США.Правительство США имеет право воспроизводить и распространять репринты для государственных нужд, невзирая на любые упоминания об авторских правах в данном документе.

Физическое и химическое влияние топлива на воспламенение от сжатия бензина

Образец цитирования: Валлинайагам Р., Хлайнг П., Аль-Рамадан А., Ан, Ю. и др. «Физические и химические эффекты топлива на воспламенение от сжатия бензина», Технический документ SAE 2019-01-1150, 2019 г., https: // doi.org / 10.4271 / 2019-01-1150.
Скачать Citation

Автор (ы): Р. Валлинайагам, Поння Хлаинг, Абдулла С. Аль-Рамадан, Янчжао Ан, Джехон Сим, Джунсок Чанг, Бенгт Йоханссон

Филиал: Университет науки и технологий короля Абдаллы, Saudi Aramco

Страниц: 12

Событие: Опыт Всемирного конгресса WCX SAE

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

A Расчетное исследование влияния химических и физических свойств топлива на воспламенение бензина от сжатия в дизельном двигателе большой мощности | ICEF

Воспламенение от сжатия бензина (GCI) дает возможность снизить количество загрязняющих веществ в соответствии с критериями при одновременном достижении высокой топливной эффективности в тяжелых дизельных двигателях.Это исследование направлено на изучение влияния химических и физических свойств топлива на работу GCI в тяжелом дизельном двигателе с помощью моделирования горения с замкнутым циклом, трехмерной вычислительной гидродинамикой (CFD), исследуя как горение, управляемое смешиванием (MCC), при 18,9. степень сжатия (CR) и сгорание с частичным предварительным смешиванием (PPC) при 17,3 CR.

Для данной работы химические свойства топлива изучались с точки зрения числа первичного эталонного топлива (PRF) (0–91) и октановой чувствительности (0–6) при использовании фиксированного физического заменителя топлива.Для исследования эффектов физических свойств топлива в качестве химического заменителя газовой фазы использовался PRF70. Шесть физических свойств были изменены индивидуально, от бензина до дизельного топлива.

Моделирование горения проводилось при 1375 об / мин и среднем эффективном давлении тормоза (BMEP) 10 бар. Было обнаружено, что снижение реактивности топлива (или увеличение числа PRF) более существенно влияет на время задержки зажигания (IDT) для PPC, чем для MCC, из-за более низкой температуры заряда и более высокой скорости рециркуляции отработавших газов в режиме PPC.Расчеты 0-D IDT показали, что влияние реактивности топлива на IDT уменьшалось с увеличением температуры. Более того, бензины с более высокой реакционной способностью демонстрируют более сильное поведение с отрицательным коэффициентом (NTC), а их IDT демонстрируют меньшую чувствительность к изменению температуры. При исследовании эффекта октановой чувствительности было обнаружено, что возгорание происходит в температурных условиях, более подходящих для теста MON. Следовательно, повышение октановой чувствительности (уменьшение MON) привело к более высокой реакционной способности и более короткой задержке воспламенения.

Как для MCC (T IVC : 385K), так и для PPC (T IVC : 353K), все шесть физических свойств не оказали значимого влияния на глобальное сгорание, NOx и топливную эффективность. Среди исследованных физических свойств только плотность показала заметное влияние на выбросы сажи. Увеличение плотности привело к увеличению количества сажи из-за ухудшения вовлечения воздуха в спрей и более медленного процесса смешивания топлива с воздухом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *