Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Антидетонационные свойства бензинов
Детонация – это особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при котором только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей смеси, находящаяся перед фронтом пламени (из-за стремительного повышения температуры и давления в цилиндре) мгновенно самовоспламеняется (взрывается), в результате скорость распространения пламени возрастает с 10–40 до 1500–2000 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При этом реакции окисления проходят не полностью и в отработавших газах обнаруживаются продукты неполного сгорания топлива. Детонация приводит к потере мощности двигателя из-за неполноты сгорания и увеличения теплоотдачи стенкам цилиндра. При этом резко повышается температура головок цилиндров и охлаждающей жидкости, а в отработавших газах появляется дымление. При длительной работе с детонацией двигатель перегревается, вследствие чего могут возникнуть преждевременное самовоспламенение рабочей смеси, а также механические повреждения отдельных деталей двигателя. Причиной детонационного сгорания, согласно теории Семенова, является образование пероксидных соединений при окислении углеводородов, они относятся к разряду нестойких, и поэтому, в условиях повышенной температуры и сильного сжатия, легко распадаются по разветвленному цепному механизму с образованием новых активных частиц и выделением большого количества тепла. Если проанализировать детонационную стойкость топлива по его химсоставу, то наибольшей стойкостью обладают изопарафины, ароматика (разветвленная в большей степени), нафтены, а наименьшей детонационной стойкостью обладают углеводороды, которые легко окисляются – н-алканы. Стойкость бензина против детонации характеризуется октановым числом (ОЧ) – условным показателем, который определяют, сравнивая детонационную стойкость испытуемого топлива с эталонным, в условиях одноцилиндрового двигателя (стандартного) с переменной степенью сжатия.
В качестве эталонов ОЧ приняты – изооктан (2,2,4-триметилпентан) за 100 пунктов и н-гептан за 0 пунктов. Октановое число – это показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива и численно равный процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя эквивалентна испытуемому бензину. Существует 5 основных методов определения октанового числа бензинов: а) моторный (ММ); б) исследовательский (ИМ); в) метод сортности (для авиабензинов); г) температурный; д) дорожный. В качестве основных в нашей стране приняты моторный, исследовательский и метод сортности (для авиабензинов). Моторный и исследовательский методы используются для определения детонационной стойкости бензинов с ОЧ ниже 100 пунктов при работе двигателя на бедной смеси (при небольшом избытке воздуха). Испытания проводят на стандартном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия УИТ-65 или УИТ-85. Отличие методов в том, что по ИМ испытания проводят в менее жестких условиях, моделирующих езду автомобилей в городе с небольшими нагрузками (число оборотов коленчатого вала – 600 об/мин против 900 об/мин по ММ, который моделирует загородную езду нагруженных автомобилей). Соответственно, октановые числа бензинов, определяемые различными методами, отличаются (по моторному методу ОЧ всегда ниже чем по исследовательскому), в связи с чем, всегда надо указывать метод определения. Разница между ОЧ, определенными по ИМ и ММ, называется чувствительностью бензина. Детонационную стойкость авиабензинов с ОЧ более 100 пунктов при работе на бедной смеси определяют температурным методом, сущность которого заключается в фиксации температуры цилиндра двигателя. Чем сильнее детонация, тем выше температура нагрева. Детонационная стойкость выражается в данном случае условными ОЧ, шкала для которых составлена по смесям изооктана с ТЭС. Помимо ОЧ, другим параметром, характеризующим детонационную стойкость авиабензинов, является сортность, которая определяется на стандартном одноцилиндровом двигателе (ИТ9-1) при работе на богатой смеси (при избытке топлива). В качестве эталона, как и в температурном методе используется смесь изооктана с ТЭС.
Условия определения сортности авиабензинов: коэффициент избытка воздуха – 0,6–0,7; число оборотов вала – 1800 об/мин; степень сжатия – 7,3; температура охлаждающей жидкости – 190 °С; давление впрыска топлива – 84 ат. Сортность показывает на сколько процентов может повыситься мощность двигателя при работе на данном топливе по сравнению с работой на изооктане за счет увеличения наддува (избытка топлива) при такой же степени сжатия в условиях отсутствия детонации. Окончательную оценку детонационной стойкости автобензинов проводят путем дорожных испытаний с определением дорожного ОЧ (ДОЧ). Существует много эмпирических зависимостей определения ДОЧ. В частности, для обычного бензина: ДОЧ = 22,1 + 0,363×ОЧИМ+0,418×ОЧММ – 0,12×Н + 0,845×Т, (3.1) где ОЧИМ – октановое число по исследовательскому методу; ОЧММ – октановое число по моторному методу; Н – содержание непредельных углеводородов в бензине, мас. %; Т – содержание ТЭС в бензине, мл/л. Для высокосортного бензина: ДОЧ = 42,9 + 0,273×ОЧИМ + 0,313×ОЧММ – 0,48×Н + 1,1×Т. (3.2) Существуют расчетные формулы для определения ОЧ моторным методом у прямогонных бензинов: ОЧММ = 250,9 – 281r204, (3.3) ОЧММ = 100×А + 70×Ц + 50×ИП – 12×НП, (3.4) где Ц, А, ИП, НП – массовые доли циклоалканов, ароматических, изопарафиновых и н-парафиновых углеводородов в бензине. С целью увеличения детонационной стойкости бензинов к ним добавляются присадки, прерывающие цепные реакции окисления. В качестве таковых применяются ТЭС (Pb(C2H5)4) и ТМС (Pb(CH3)4). ТЭС – жидкость с температурой кипения 200 °С, температурой разложения – 888 °С. При сгорании топлива ТЭС и ТМС разлагаются с образованием свинца, окисляющегося в цилиндре до оксидов (PbO и Pb2O), которые отлагаются на стенках цилиндра. Для выноса последних, ТМС и ТЭС применяются в виде этиловой жидкости (в частности, Р-9), в состав которой входит ТЭС, растворитель, краситель и выносители (галоидзамещенные углеводороды, преобразующие оксиды свинца в значительно более летучие соединения с галогенами, например, PbBr2). Помимо этиловой жидкости Р-9 выпускают еще две марки 1-ТС и П-2. Они различаются по содержанию ТЭС, а также по количеству и качеству выносителя. В основном для этилирования применяется этиловая жидкость Р-9. Механизм действия выносителей (бромистого этила) следующий: 2 C2H5Br ® 2 C2H4 + 2 HBr; (3.5) PbO + 2 HBr ® PbBr2 + H2O. (3.6) Степень повышения ОЧ бензина при добавлении к нему единицы количества ТЭС называется приемистостью бензина к ТЭС.
Эффективность действия ТЭС снижается с повышением его концентрации – первые порции вызывают большее повышение детонационной стойкости, чем последующие. Кроме того, эффективность использования ТЭС зависит и от химсостава бензина. В частности, эффективность его применения снижают сернистые соединения (особенно меркаптаны и дисульфиды) за счет образования с ТЭС соединений, не обладающих антидетонационными свойствами (Pb(SR)4). Содержание алкилсвинцовых антидетонаторов в автобензинах допускалось до 0,5 г/кг, а в авиабензинах – до 3,1 г/кг. ТЭС относится к очень токсичным веществам (нервно-паралитического действия). Он проникает в организм через кожу и дыхательные органы, и способен аккумулироваться. ПДК в воздухе – не более 0,005 мг/м3. Поскольку выхлоп от этилированных бензинов содержит пары соединений свинца, то он также весьма ядовит. Поэтому в последние годы в целях охраны чистоты окружающей среды в большинстве стран мира наметилась тенденция либо к полному запрещению применения ТЭС, особенно в крупных и курортных городах, либо к ограничению его содержания в автобензинах. Доля неэтилированных бензинов в России на 2000 г составила 82%. В авиационных бензинах применение ТЭС допускается до сих пор, поскольку когда выхлоп рассеивается на большой высоте концентрация свинца подает до полностью безопасного уровня. Распространение других антидетонаторов (на основе марганца и железа) пока сдерживается отсутствием достаточно эффективных их выносителей. Величина детонационной стойкости бензина включается в марку бензина: А-76 – ОЧ по моторному методу; АИ-92, АИ-95 – по исследовательскому методу; Б91/115 – первая цифра ОЧ по моторному методу при работе на бедной смеси, вторая цифра – сортность при работе с наддувом.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-09-26; просмотров: 215; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.136.154.103 (0.01 с.) |