Характеристики самовоспламеняемости дизельных топлив

Процесс самовоспламенения топлива в дизельном двигателе проходит через несколько этапов: впрыск в камеру сгорания, распыл, испарение, предпламенные реакции окисления углеводородов, самовоспламенение и горение дизтоплива.

Самовоспламенение впрыснутого в камеру сгорания дизтоплива инициируется под воздействием кислорода, высокой температуры сжатого в цилиндре двигателя воздуха и теплоты, выделяемой не этапе предпламенных реакций окисления углеводородов. Период от момента впрыска до момента самовоспламенения топлива называется периодом задержки самовоспламенения, который существенно влияет на процесс сгорания в целом. Если предпламенные реакции идут медленно, то период задержки самовоспламенения увеличивается, а его очаги возникают с опозданием. Топливо поступает в цилиндр, накапливается и затем происходит воспламенение сразу значительного его количества. Резко возрастает давление в цилиндре. Двигатель при этом начинает работать жестко, мощность падает. Жесткость работы дизеля, вообще говоря, зависит от темпа нарастания давления в цилиндре. Например, при темпе в 0,3-0,4 мПа на 1° поворота коленчатого вала двигатель работает мягко. При 0,6-0,8мПа – жестко, более 1,0 мПа – очень жестко. Чрезмерно жесткая работа означает и чрезмерные нагрузки, опасные для кривошипно-шатунного механизма и поршневой группы. Нежелательна и очень малая величина период задержки самовоспламенения, так как дизельное топливо воспламеняется непосредственно у форсунки, вызывая ее оплавление. Кроме того последующие порции топлива впрыскиваются в отработавшие газы –увеличивается расход топлива, падает мощность двигателя, появляется дымный выхлоп.

Период задержки самовоспламенения, а соответственно самовоспламеняемость топлива оцениваются таким показателем как цетановое число, которое представляет собой процентное содержание нормального цетана СН3 – (СН2)14 – СН3(ЦЧ = 100 единиц) в смеси с ароматическим углеводородом с двумя бензольными кольцами – альфаметилнафталином С11Н10 (ЦЧ =0 единиц), которая по своей самовоспламеняемости равноценна испытуемому топливу. Имеется соотношение между цетановым числом ЦЧ и октановым числом по исследовательскому методу RON:

ЦЧ = (60 ± 5) – 0,5 RON.

Методы определения цетанового числа

Прямой (арбитражный) метод. Цетановое число дизельных топлив обычно определяют по методу "совпадения вспышек" на установках ИТ9-3, ИТ9-ЗМ или ИТД-69 (ГОСТ 3122). Это одноцилиндровые четырехтактные двигатели, оборудованные для работы с воспламенением от сжатия. Двигатели имеют переменную степень сжатия ε = 7 … 23. Угол опережения впрыска топлива устанавливается равным 13° до верхней мертвой точки (В.М.Т). Изменением степени сжатия добиваются, чтобы воспламенение происходило строго в В.М.Т. При определении цетанового числа дизельных топлив частота вращения вала одноцилиндрового двигателя должна быть строго постоянной (п = 900 ± 10 об/мин). После этого подбирают два образца эталонных топлив, один из которых дает совпадение вспышек (т.е. задержку самовоспламенения, равную 13°) при меньшей степени сжатия, а второй – при более высокой степени сжатия. Путем интерполяции находят смесь цетана сальфаметилнафталином, эквивалентную испытываемому топливу, и таким образом устанавливается его цетановое число.

Косвенный метод. Метод аналогичен определению октанового числа бензина путем сравнения диэлектрической проницаемости испытуемого топлива с эталонными топливами.

Методы повышения цетанового числа

Самовоспламеняемость дизельных топлив может быть повышена путем оптимизации химического состава и использования специальных присадок –промоторов самовоспламенения на основе алкилнитратов R – O –N –O2 или алкилпероксидов R – O –O – Ŕ́́. Принцип их действия основан на легком разложении молекул алкилнитратов и алкил-пероксидов по связям O –O или O –N. Образующиеся свободные радикалы R – O –инициируют самовоспламенение топлива. Использование промоторов самовоспламенения ограничено, потому что они способствуют снижению температуры вспышки и увеличению коксового числа топлива. Так же алкилнитраты способствуют увеличению содержания окислов азота в отработавших газах.

Цетановое число дизельного топлива, определенное до его смешения с промоторами самовоспламенения называется цетановым индексом ЦИ. Цетановый индекс может быть определен графически (рис. 3) или рассчитан по формулам:

Похожие статьи:

Формы организации движения судов
На морском транспорте различают две формы организации движения судов - регулярное и нерегулярное (или трамповое) судоходство. К регулярной форме относятся линейное судоходство и работа последовательными рейсами. Линейное судоходство - это такая форма организации работы флота, при которой обеспечива ...

Режим работы предприятия. Сотрудничество с другими предприятиями
Время работы предприятия: с 8.00 до 12.00 и с 13.00 до 17.00; выходные: суббота, воскресенье. Международные транспортные организации, членом которых является государственное предприятие "Минсктранс": Международный союз общественного транспорта (МСОТ, UITP (International Union of Public Tr ...

Экономическая сущность, задачи и функции транспортной логистики
Транспортная логистика — перемещение требуемого количества товара в нужную точку, оптимальным маршрутом за требуемое время и с наименьшими издержками. Транспорт — связующее звено между элементами логистических систем, осуществляющий передвижение материальных ресурсов. Транспорту принадлежит особая ...