Воспламенение дизельного топлива: Воспламенение дизельного топлива

Содержание

Воспламенение дизельного топлива – «НефтеГазЛогистика»

Дизельное топливо относится к горючим материалам. Самовоспламенение опасно для производства. Пожар на предприятии способен уничтожить оборудование, здания, привести к многомиллионным убыткам, не говоря о пострадавших работниках и ущербе экологической обстановки в регионе.

Техническая информация

Дизельное топливо большинства марок имеет температуру воспламенения в 300 градусов Цельсия для летнего варианта. Зимний и арктический составы имеют температуры 310 и 330 градусов соответственно. Температурные пределы воспламенения для этих трех разновидностей составляют 119, 105 и 100 градусов. Предельно допустимая концентрация паров в рабочем цехе — 300 мг/м3. Дизель входит в группу малотоксичных веществ. Действие на человека проявляется в виде раздражения кожных покровов и слизистой оболочки.

По сравнению с бензином, естественно, дизтопливо имеет большую пожаробезопасность. Например, многие танки и другая военная техника, а также производственное оборудование работает именно на дизеле.

Агрегаты этого типа устанавливаются на подводных лодках, судоходных кораблях для минимизации возникновения пожароопасной ситуации. Например, топливо для тихоходных судов имеет температуру вспышки в пределах 65-85 градусов. Эти характеристики позволяют в большинстве случаев предотвратить возгорание и взрывы дизтоплива от статического электричества.

Причины возгорания

В быту и на промышленных объектах в 99% случаев возгорание происходит из-за нарушения правил пожарной безопасности. Неосторожность, применение дефектного оборудования, низкая квалификация работников и другие ошибки могут стать причиной полномасштабного пожара. Как правило, самовоспламенение происходит при воздействии высокого давления, которое может нагнетаться в системах транспортировки и насосном оборудовании. Реже причиной становится статическое электричество. Особо опасна утечка дизеля на металлообрабатывающих производствах. Искры и высокие температуры на рабочих площадях с большой вероятностью вызовут пожар.

Причины возгорания

Предотвратить возгорание можно только при соблюдении правил пожарной безопасности, включая:

указание категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности;
использование противопожарных разрывов между цехами, подразделениями промышленного объекта;
исключить нахождения рядом с местами хранения и транспортными магистралями открытых источников огня;
все установки, работающие под давлением от 0,07 МПа, должны быть оснащены предохранительными клапанами;
наличие вытяжной вентиляции, удаляющей пары взрывоопасных веществ;
установка в помещениях измерительных приборов для замеров концентрации содержания паров топлива.

Причиной возгорания часто становится сам человек, поэтому регулярный инструктаж работников и проверка знаний по пожарной безопасности являются стержнем всех мер защиты.

В компании «Нефтегазлогистика» весь персонал строго соблюдает правила пожарной безопасности и проходит регулярные тестирования. Используемый транспорт соответствует предъявляемым требованиям, что исключает самопроизвольное возгорание дизеля. Поэтому, если хотите приобрести дизтопливо с доставкой «до двери» и не переживать за его сохранность во время доставки, обращайтесь. Работаем без праздников и выходных. Привезем заказы любых объемов.

При каком давлении воспламеняется качественное дизельное топливо

Воздух, поступающий в цилиндр дизельного движка, сильно сжимается, поэтому температура в камере начинает превышать величину температуры воспламенения. При каком давлении воспламеняется дизельное топливо?

До того, как поршень достигнет «мертвой точки», в камеру впрыскивается дизтопливо и под давлением моментально воспламеняется. Если объем впрыснутого топлива велик для определенного объема камеры сгорания, то в цилиндре образуется ударная волна, которая вызывает детонацию.

Принцип работы дизельного двигателя

В дизеле сначала воздух подается в цилиндр и сжимается, без подачи топлива. Высокая степень сжатия (от 14:1 до 24:1) вызывает повышение температуры (800-900 градусов – температура самовоспламенения ДТ) . После нагрева воздуха в камеру впрыскивается топливо через форсунки под давлением от 10 до 220 Мпа, в зависимости от типа двигателя и объема камеры. При высокой температуре воздуха впрыснутое топливо мгновенно воспламеняется.

Воспламенение ДТ в цилиндре дизельного мотора – это одновременное возникновение очагов пламени в конкретном объеме смеси, поступившей в камеру сгорания. Центры возникновения очагов пламени – зоны смешения паров воздуха и паров топлива.

Жесткая работа двигателя вызывается быстрым (детонирующим) сгоранием топлива. Объем быстро сгорающего ДТ и скорость нарастания давления зависят от длительности периода задержки воспламенения. Чем ниже цетановое число, тем длительнее период задержки воспламенения.

Четырехтактные дизельные двигатели

Принцип работы четырехтактного двигателя состоит из нескольких циклов:

Первый цикл – впуск в цилиндр воздуха через впускной клапан.
Второй цикл – сжатие набранного объема воздуха в 18 – 22 раза. В коне такта давление под поршнем, достигшем верхней мертвой точки, 40 кг/см2. При этом температура повышается до 500 градусов и выше.
Третий цикл – в камеру через форсунки впрыскивается под давлением ДТ, которое самовоспламеняется, так как температура сжатого воздуха предельна.
Сгорая, ДТ расширяется и давление в камере увеличивается. Под давлением поршень перемещается к нижней мертвой точке и поворачивает коленвал (через шатун). При рабочем ходе давление в цилиндре – 100 кг\см2.

Четвертый цикл – выпуск отработанных газов, который освобождает цилиндр.

Цетановое число напрямую влияет на плавную и бесперебойную работу дизельного двигателя. На сегодня нормативами установлен предельный размер цетанового числа – 51, не ниже.

Компания «ExpressDiesel» является дилером крупнейших НПЗ северо-западного региона России. У нас всегда можно прибрести качественное сертифицированное ДТ по лучшим ценам в регионе.

Температура воспламенения дизельных топлив — Справочник химика 21

Экспериментально установлена количественная зависимость между температурой самовоспламенения дизельного топлива и периодом задержки воспламенения в двигателе. Это означает, что в некоторых случаях температура самовоспламенения может быть характеристикой воспламеняемости дизельных топлив, особенно при оценке топлив, полученных из нефтей одинакового состава.

[c.113]

Комплексная оценка воспламеняемости и горючести дизельного топлива заключается в определении дымности и температуры отработавших газов, удельных эффективного и индикаторного расходов топлива, периода задержки воспламенения, скорости нарастания давления в цилиндре и других эффективных и индикаторных показателей работы двигателя на испытуемом образце. [c.92]

В двигателе с воспламенением от сжатия, где вспышка топлива происходит без постороннего источника огня, показатель самовоспламеняемости будет фактически характеризовать первую стадию горения или период задержки воспламенения.

Однако множество факторов, влияющих на величину цетанового числа дизельного топлива в двигателе, не позволяет до сих пор установить точную зависимость между цетановым числом и температурой самовоспламенения топлив. Существование этой зависимости не подлежит сомнению.
[c.110]

Для воспламенения дизельного топлива без участия постороннего источника зажигания необходимо, чтобы температура его самовоспламенения была ниже температуры, до которой нагревается сжатый в цилиндрах воздух (500-550 °С). Наиболее высокую температуру самовоспламенения имеют арены с короткими боковыми цепями ( 600 С), наиболее низкую-алканы. [c.112]

На пусковых режимах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала давление в конце такта сжатия достигает 15—25 кгс/см (1,5—2,5 МПа). При таком давлении температура самовоспламенения дизельного топлива составляет 200—210°С. Однако для устойчивого воспламенения с небольшим периодом задержки (до 60 мс) температура в конце такта сжатия должна быть значительно выше температуры самовоспламенения и в период пуска составлять 300—345 °С.

Достижение этой температуры зависит от температуры окружающего воздуха и частоты вращения коленчатого вала при пуске. [c.39]

Процессы сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия более сложны и менее исследованы, чем процессы сгорания в двигателях с зажиганием искры. Вопрос этот значительно осложняется тем, что воспламенение дизельного топлива начинается не в одной, заранее известной определенной точке, а там, где температура и содержание кислорода наиболее благоприятны для протекания физико-химических процессов подготовки топлива перед его самовоспламенением. [c.36]

Дизельные двигатели работают на основе этого процесса. В двигателях с воспламенением от искры самовоспламенение горючей смеси является крайне нежелательным и даже вредным явлением, так как нарушает нормальный процесс сгорания. В турбореактивных двигателях самовоспламенение горючей смеси — явление положительное, способствующее более устойчивому процессу сгорания. [c.76]

По всей видимости, горению предшествует разложение (крекинг) топлива, и по этой причине желательно, чтобы в дизельных топливах содержались термически нестабильные углеводороды — высшие парафиновые. В гомологическом ряду углеводородов температура воспламенения уменьшается при увеличении молекулярного веса в связи с тем, что уменьшается энергия активации, необходимой для крекинга больших молекул. Для углеводородов с низкой температурой восиламенения, как правило, характерен небольшой период запаздывания. Относительную легкость воспламенения приблизительно можно охарактеризовать величиной кри-

[c. 438]

Период задержки воспламенения и температура самовоспламенения дизельного топлива зависят прежде всего от его химического состава. Парафиновые и оле-финовые углеводороды, термически менее устойчивые, быстро распадаются, давая перекиси и другие легко воспламеняющиеся продукты неполного окисления. [c.196]

Температура вспышки топлив типа керосина — порядка 28— 60°С. Она строго контролируется стандартами, чтобы предотвратить попадание в эти топлива бензина, который сразу резко увеличивает их огнеопасность. Определение температуры вспышки реактивных топлив типа керосина предписывается стандартами всех стран мира. То же относится и к более тяжелым топливам — дизельным и котельным. Температура воспламенения топлив не нормируется — их огнеопасность достаточно контролируется температурой вспышки этот показатель входит в стандарты на масла. [c.42]

Наилучшим топливом для дизелей являются газойль и соляр из нефтей парафинового основания.

Детонация, имеющая место также в дизелях, тем меньше, чем ниже температура самовоспламенения топлива. Легко воспламеняющиеся топлива способствуют спокойному ходу дизельных машин. Точно так же установлено, что уменьшение задержки воспламенения ведет к равномерной работе двигателя без детонации, а потому все средства амилнитрат, бензальдегид, ацетальдегид, перекиси и т.д., уменьшающие задержку воспламенения, служат для дизелей антидетонаторами, тогда как антидетонаторы (тетраэтилсвинец и др.), увеличивающие задержку воспламенения (и повышающие температуру воспламенения),переводят нормальную работу дизеля в работу с детонацией, являются в данном случае детонаторами. Все другие факторы, способствующие детонации в карбюраторных двигателях, способствуют болео спокойной работе дизеля. Можно перевести детонационную работу дизеля в спокойную не только соответственными детонаторами, но и увеличением степени сжатия, наддува и т. д. [c.93]
Процессы, происходящие в бензиновом двигателе и дизеле, резко отличаются друг от друга, поэтому отличаются друг от друга и типы топлива, применяемого в этих двигателях.

Для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых) требуются низкокипящие, равномерно сгорающие углеводороды с относительно высокой температурой самовоспламенения [329, 330]. Топливо для дизельного двигателя, напротив, должно иметь низкую температуру воспламенения, и поэтому низкокипящие соединения для этой цели непригодны. К моменту воспламенения в дизельных двигателях находится не весь объем топлпва, как в бензиновых, а только часть топливо добавляется в течение всего времени поворота кривошипа, начиная с момента, когда кривошип не доходит на угол 15—20° до верхней мертвой точки, причем горение топлива происходит в полном объеме. [c.438]

Значительное различие температур вспышки в закрытом тигле и воспламенения в открытом тигле может свидетельствовать о наличии в дизельном топливе примесей легких продуктов (бензина, керосина, нефтяных растворителей). Ниже приведены температуры вспышки в закрытом тигле и воспламенения стандартных дизельных топлив разных марок [c. 88]

Поскольку температурные показатели воспламеняемости паров над нефтепродуктом определяются в основном наиболее легкими компонентами, значения температуры вспышки и температурных пределов воспламенения керосинов и дизельных топлив сильно понижаются при появлении в них бензиновой примеси (при смешении в процессе последовательной перекачки нефтепродуктов, при наливе дизельного топлива через бензиновые коммуникации и стояки на сливо-наливных эстакадах). [c.23]

Использование спиртов в дизелях затрудняется из-за низких цетановых чисел, высокой температуры самовоспламенения и плохих смазывающих свойств, ведущих к повышенному износу топливной аппаратуры. Работа дизелей на спиртовых топливах возможна при использовании смеси спиртов и дизельного топлива с повышенным цетановым числом, введении в топливо активирующих присадок, подаче спиртов в испаренном виде, впрыске запального дизельного топлива, переоборудовании дизеля в двигатель с искровым воспламенением. Из перечисленных вариантов наиболее приемлемой для эксплуатации является добавка к спиртам различных присадок. В ка-, честве присадок, улучшающих воспламеняемость спиртов, ис- [c.152]

Основные требования к дизельным топливам — низкая температура воспламенения и обеспечение воспламенения топлива в цилиндре двигателя в наикратчайшее время после поступления его в камеру сгорания. Эти свойства дизельного топлива зависят от химической природы топлива. [c.645]

Воспламеняемость и сгорание. Под воспламеняемостью понимается способность дизельного топлива самовоспламеняться после попадания (впрыска) в цилиндр двигателя. Воспламенение топливо-воздушной смеси в дизельном двигателе происходит в результате воздействия высокой температуры сжатого воздуха и тепла, выделенного при окислении углеводородов, на распыленное топливо. [c.14]

Цетановое число характеризует не только температуру воспламенения топлива, но и другие эксплуатационные свойства. Чем выше цетановое число, тем лучше пусковые характеристики топлива, больше полнота сгорания, меньше задымленность выхлопных газов… Кроме цетанового числа для качества дизельного топлива важны также фракционный состав, вязкость, температура застывания и некоторые другие показатели. [c.97]

Топливо должно иметь хорошие воспламенительные свойства, т. е. низкую температуру самовоспламенения и малый период задержки воспламенения. Топливо должно также обеспечить плавное сгорание рабочей смеси. Эти качества топлива, как известно, характеризуются цетановым числом, величина которого в пределах 40— 50 единиц и нормируется для всех сортов дистиллятного дизельного топлива. [c.136]

Отличительной чертой методики исследования явилось раздельное определение стадий процесса горения. После внесения капли топлива в поток нагретого воздуха в течение некоторого времени происходит ее прогрев (рис. 16, 1). Воспламенение капли топлива (дизельного и мазута) происходит не мгновенно, а достаточно плавно. По сравнению с мазутом для дизельного топлива темп нарастания светимости пламени более высок, что находится в соответствии с характером роста упругости паров этих топлив при повышении температуры. Стабилизация пламени вокруг капли характеризуется достаточно четко выраженным участком осциллограммы с максимумом кривой светимости. Продолжительность этого участка составляет значительную долю общего времени горения капли для дизельного топлива ( 50%), [c.41]

Чем легче и быстрее окисляются углеводороды, входящие в состав дизельного топлива, тем больше образуется неустойчивых кислородсодержащих веществ, ниже температура воспламенения топлива и короче период задержки воспламенения, устойчивее и лучше работа дизеля. Наиболее склонны к окислению углеводороды парафинового ряда нормального строения. Труднее окисляют ся нафтеновые и изомерные углеводороды парафинового класса. Наиболее стойки к окислению ароматические углеводороды. Таким образом, те углеводороды (парафиновые нормального строения), которые не нужны в бензинах, т. к. вызывают детонационное сгорание, наиболее желательны в топливе для быстроходных дизелей. С повышением молекулярной массы (с ростом числа углеродных атомов в молекуле) устойчивость к окислению уменьшается -период задержки воспламенения сокращается. [c.89]

Период задержки воспламенения определяется характером предпламенных процессов окисления. Чем больше в воздушно-топливной смеси накопится продуктов окисления (пероксидов, альдегидов, кетонов), тем меньше будет период задержки самовоспламенения. Наилучшей воспламеняемостью обладают дизельные топлива, содержащие много алканов и мало аренов у этих топлив ниже период задержки самовоспламенения и температура самовоспламенения. [c.111]

Для производства дизельных топлив используются средние (от 200 до 360°С) фракции жидких продуктов. Дизельное топливо вводят в цилиндр в капельно-жидком состоянии, рде температура 500—700°С и давление 3,5—5,0 МПа. Характер воспламенения топлив в дизельных двигателях определяется цетановым числом. [c.268]

Продолжительность периода задержки воспламенения и температура самовоспламенения дизельного топлива зависят прежде всего от его химического состава. А.пкановы углеводороды, будучи менее термически устойчивыми, быстро претерпевают процесс распада с образованием перекисей и других продуктов неполного окисления, имеющих низкую температуру самовоспламенения. У ароматических углеводородов это произойдет лишь после того, как выделится водород, для чего необходимы более высокая температура и больший промежуток времени. [c.65]

Способы добавления воды в топливо. Непосредственный впрыск воды в камеру сгорания требует модификации конструкции ДВС и системы топливоподачи, хотя позволяет избежать многих недостатков водотопливных эмульсий плохих пусковых свойств, низкой стабильности, ухудшения антикоррозионных, противоизносных и низкотемпературных свойств топлива, повышенной вязкости, замерзания при отрицательной температуре и т.д. Кроме того, впрыск воды может осуществляться не постоянно, а только на средних и максимальных нагрузках, т. е. тогда, когда он дает наибольший эффект. Иногда рекомендуется впрыскивать воду в цилиндр после начала воспламенения топлива. Это компенсирует снижение температуры самовоспламенения дизельного топлива в присутствии воды. На практике впрыск воды используют отдельные энтузиасты. Они модернизируют двигатель, а взамен надеются получить возможность заливать в бак низкооктановый бензин. Описания различных технических решений приводятся как в специальной литературе [138], так и в научно-популярных журналах [139]. [c.199]

Некоторое запаздывание воспламенения и последующее сгорание у вел иченного топливного заряда с чрезмерно большой скоростью может оказаться причиной жесткой работы дизеля, возникновения стуков в двигателе, что при нормальной эксплуатации недопустимо. Объясняются эти явления тем, что топливо не успевает в известных условиях пройти необходимую для двигателя с воспламенением от сжатия подготовку, заключающуюся в предварительном окислении, которое сопровождается накоплением перекисей, инициирующих процессы самовоспламенения. Отсюда следует, что интенсивность окисления, период задержки воспламенения и температура самовоспламенения дизельного топлива зависят от его химического состава. Алканы и алкены нормального строения окисляются с большей скоростью и при более низких. температурах, чем ароматичесюие углеводороды, образуя более устойчивые в растворе углеводородов перекиси и поэтому накапливающиеся в достаточно высокой концентрации. [c.295]

В. Я. Басевич [220, стр. 89] характеризовал как парадоксальное явление наблюдаемое при температурах до 800° С и прочих равных условиях уменьшение задержки воспламенения дизельного топлива по сравнению с бензином. Этот весьма примечательный факт с позиций концепции о необходимости «значительного испарения дизельного топлива перед его химическими превращениями, естественно, кажется парадоксальным, поскольку вряд ли у кого-либо вызывает сомнение идеальная испаряемость бензина в условиях дизеля. В оправдание указанного парадокса приводятся доводы о снижении температуры в камере сжатия в процессе интенсивного испарения бензина и, как следствие этого, торможении предпламенных процессов. [c.114]

Установлено, однако, что пусковые свойства топлив в большей мере зависят от их испаряемости, чем от цетанового числа. В связи с этим в последнее время для облегчения запуска двигателей на холоду к топливам добавляют этиловый эфир. Обладая высокой упругостью паров (температура кипения 36°) и низкой температурой замерзания (—117°), этиловый эфир обеспечивает понижение температуры застывания топлива, хорошее образование рабочей смеси и быстрое ее воспламенение в хо яодном двигателе. К пусковому дизельному топливу добавляют от 10 до 50% этилового эфира, что обеспечивает понижение Температуры запуска двигателя на 5—15 . [c.99]

Дизельные топлива оцениваются по температуре их воспламенения и характеризуются цетановым числом. Максимальный показатель воспламеняемости, условно принятый равным 100, имеет цетаи — насыщенный углеводород с прямой цепью и углеродным числом С16, минимальный показатель, принятый равным О,— ненасыщенный эквивалент цетана. [c.332]

В двигателях с воспламенением от искры образование топлив-но-воздушной смеси происходит при температуре окружающего воздуха. Поэтому для таких двигателей нужны топлива с наибольшей испаряемостью (бензиновые фракции нефти и продуктов ее переработки). В двигателях с воспламенением от сжатия впрыск топлива осуществляется в сжатый воздух, нагретый до температуры выше 600 °С. В этих условиях топливо даже с невысокой испаряемостью успевает испариться. Требования к дизельному топливу по этому показателю менее жесткие. В дизельных двигателях используют 1керооиновые и соляровые фракции нефти и продуктов ее переработки. В газотурбинных двигателях и топочных устройствах топливо непрерывно впрыскивается в факел горящего топлива. В этих условиях даже тяжелое топливо успевает испариться воспламениться. В авиационных газотурбинных двигателях в качестве топлива используют керосиновые фракции, в стационарных и судовых двигателях — соляровые и более тяжелые, а в топочных устройствах — мазуты, тяжелые остатки и т. д. [c.17]

На рис. 107 показана зависимость времени тушения дизельного топлива при перемешивании его струей той же жидкости от скорости исгечелия струи иа насадка. Как видно, и в этом случае существуют критиче-окие условия, определяемые скоростью истечения струи из насадка, при которых тушение не наступает. Это явление можно объяснить тем, что резким перемешиванием при критических условиях нельзя обеспечить снижение температуры в верхнем слое жидкости ниже температуры воспламенения. [c.239]

Основными характеристиками дизельного топлива являются цетановое число и содержание серы. В США установлены нормативы качества дизельного топлива цетановое число должно быть не ниже 50, а содержание серы — не выше 0,05% вес. По стандартам Агентства по охране окружающей среды (декабрь 2000 г.) в дизельном топливе, используемом для тяжелых грузовиков, содержание серы должно снизиться с 350 ррт до 15 ррт. Однако нефтепереработчики сомневаются в реальности достижения подобного уровня и называют уровень 50 ррт. Кроме этого, стандарты на американское дизельное топливо ограничивают содержание в нем ароматики (не более 10% об. для дизельного топлива, выпускаемого на крупных заводах не более 20% — на небольших НПЗ). Отметим, что согласно стандартам качества на европейское дизельное топливо, содержание ароматики в нем не оговаривается. Жесткие требования к содержанию ароматики продиктованы тем, что уменьшение количества ароматики в дизельном топливе снижает температуру воспламенения смеси, т.е. способствует уменьшению содержания в выхлопах дизельных двигателей оксидов азота. [c.76]

Определяют ее по ГОСТ 13920-68 в открытой колбе нафе-ванием до появления пламени в колбе, и она на сотни фадусов выше температур вспышки и воспламенения (бензины 400 -450 °С, керосины 360 — 380 °С, дизельные топлива 320 — 380 °С, мазуты 280 — 300 °С). [c.141]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ И, ВОСПЛАМЕНЕНИЯ Температурой вспышки называют ту низшую температуру, при которой нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, вьщеляет такое количество паров, которое образует с окружающей средой горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Чем легче фракции нефти, тем ниже ее температура вспышки. Сырая нефть имеет температуру вспышки от -35 до +34°С, керосины 28-45 °С, дизельные топлива 35-90 с, мазуты 65-110°С, смазочные масла 135-330°С. По температуре вспышки нефтепродукта судят о возможкости образовання взрывчатых смесей его паров с воздухом. [c.48]

Согласно эксиериментальным данным Неймана [9], который создавал пульсирующее течение воздуха в камере сгорания с помощью мешалки, еслп в отсутствие течения температура воспламенения была равна 265 °С, при наличии течения температура воспламенения повышалась до 306 °С. Естественно, при равных температурах задержка воспламенения в первом случае короче, чем во втором. Однако встает вопрос, что будет при достаточно высоких температурах, когда воспламенение контролируется физической задержкой В этом случае, ио-видимому, движение воздуха будет интенсифищгровать передачу тепла к распыленному топливу и, следовательно, будет способствовать его газификации. Кроме того, будет также ускоряться диффузия н смешение паров горючего. Ускорение газификации определенно снижает задержку воспламенения, но роль диффузии и смешения в статье Неймана не рассматривается. Диффузия и смешение тесно связаны с количеством распыленного топлива, и их эффект не однозначен. Согласно тем же экспериментальным данным Неймана, по мере увеличения температуры разница в задержках воспламенения между двумя упомянутыми выше случаями заметно уменьшается и при некоторой температуре вообще изменяет знак, т. е. при достаточно высоких температурах пульсирующее течение воздуха оказывает действие, приводящее к уменьшению задержки воспламенения. Аналогичные результаты были получены при исследовании горения в дизельных двигателях [10]. [c.89]

Самовоспламенение, топлива дизельные — Справочник химика 21

Дизельное топливо представляет собой горючую жидкость. Взрывоопасная концентрация его паров в смеси с воздухом составляет 2—3% (об.). Температура самовоспламенения топлива летнего — 300 °С, зимнего — 310 °С, арктического—330 °С. Температурные пределы воспламенения дизельных топлив таковы [c.158]

Дизельное топливо в отличие от карбюраторного вводится в цилиндр двигателя не в парообразном, а в капельно-жидком состоянии. Вначале в цилиндр засасывается воздух, сжимается поршнем до давления около 35—50 ат, в результате чего температура сжатого воздуха повышается до 500—700° С, затем впрыскивается топливо. Испаряясь в столь жестких условиях, топливо интенсивно окисляется и самовоспламеняется. Чем меньше индукционный период, т. е. время от момента впрыска до самовоспламенения (задержка самовоспламенения) топлива, и чем плавнее протекает сгорание, тем выше считается качество дизельного топлива. Характер самовоспламенения топлив в дизельных двигателях выражают цетановым числом и дизельным индексом. [c.108]

Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава. Парафиновые углеводороды являются лучшими компонентами для получения дизельного топлива, т. е. они имеют самые низкие температуры самовоспламенения и, следовательно, самые высокие цетановые числа. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, более стойких к термическому распаду и самовоспламенению.

Нафтеновые и олефиновые углеводороды занимают промежуточное положение. Цетано%ые числа зависят также от, температуры кипения фракций с повышением температуры кипения цетановое число повышается. [c.37]

Воспламеняемость — склонность дизельного топлива к самовоспламенению, определяется периодом запаздывания его воспламенения и является почти таким же важным свойством, как и антидетонационная характеристика бензинов для карбюраторных двигателей. Период запаздывания зависит от цетанового числа. [c.37]

Попытки применить для пуска карбюраторного двигателя пусковые жидкости для дизельных двигателей не дали положительного результата (табл. 93), очевидно, по следующим причина-М. Пусковые жидкости для дизельных двигателей должны содержать как можно больше компонентов, снижающих температуру самовоспламенения топлива. Именно с этой целью в них вводят до 20% изопропилнитрата и диэтиловый эфир. [c.320]

Температура самовоспламенения, как показано выше, является критерием, который достаточно объективно может характеризовать воспламеняемость топлива в дизельном двигателе. Но этот показатель в основном используют для установления группы взрывоопасной смеси паров топлива в воздухе. Температура самовоспламенения является наименьшей температурой, при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций окисления паров топлива воздухе, заканчивающихся возникновением пламенного горения [31]. [c.91]

Наиболее существенное эксплуатационное свойство дизельных топлив — их способность быстро воспламеняться и плавно сгорать, что обеспечивает нормальное нарастание давления и мягкую работу двигателя без стуков. Воспламенительные свойства топлив зависят от их химического и фракционного состава. Очевидно, что это, Б первую очередь, связано с температурой самовоспламенения компонентов топлива. Известно, например, что ароматические углеводороды имеют очень высокие температуры воспламенения (порядка 500—600°С). Ясно, что сильно ароматизованные продукты неприемлемы в качестве дизельного топлива. Наоборот, парафиновые углеводороды имеют самые низкие температуры самовоспламенения, и дизельные топлива из парафинистых нефтей обладают хорошими эксплуатационными свойствами. Как уже отмечено, плавная работа двигателя обеспечивается при минимальных периодах задержки самовоспламенения. На величину этого периода оказывает влияние не только температура самовоспламенения топлива, но и характер предпламенных процессов окисления. Чем скорее будут проходить реакции термического распада и окисления, чем больше в воздушно-топливной смеси успеет накопиться перекисей, альдегидов и других кислородсодержащих соединений с низкими температурами самовоспламенения, тем меньше будет период задержки самовоспламенения топлива. [c.98]

Наилучшим топливом для дизелей являются газойль и соляр из нефтей парафинового основания. Детонация, имеющая место также в дизелях, тем меньше, чем ниже температура самовоспламенения топлива. Легко воспламеняющиеся топлива способствуют спокойному ходу дизельных машин. Точно так же установлено, что уменьшение задержки воспламенения ведет к равномерной работе двигателя без детонации, а потому все средства амилнитрат, бензальдегид, ацетальдегид, перекиси и т.д., уменьшающие задержку воспламенения, служат для дизелей антидетонаторами, тогда как антидетонаторы (тетраэтилсвинец и др.), увеличивающие задержку воспламенения (и повышающие температуру воспламенения),переводят нормальную работу дизеля в работу с детонацией, являются в данном случае детонаторами. Все другие факторы, способствующие детонации в карбюраторных двигателях, способствуют болео спокойной работе дизеля. Можно перевести детонационную работу дизеля в спокойную не только соответственными детонаторами, но и увеличением степени сжатия, наддува и т. д. [c.93]

Испаряемость дизельных топлив влияет на пуск двигателя. При пуске двигателя создаются наиболее неблагоприятные условия для смесеобразования и самовоспламенения топлива вследствие недостаточно высокой температуры в конце такта сжатия. При этом большое количество тепла передается холодным стенкам, а часть сжимаемого воздуха при небольших пусковых числах оборотов коленчатого вала будет прорываться в картер. Степень сжатия, а следовательно, и температура воздуха в конце сжатия будут ниже по сравнению с прогретым двигателем. Поэтому топливо должно обладать такой испаряемостью, при которой к моменту самовоспламенения образовалась смесь паров топлива с воздухом, соответствующая пределам воспламеняемости. [c.85]

В отличие от карбюраторных двигателей, в дизельных двигателях топливо подается в цилиндр не в парообразном, а в капельножидком состоянии. Сначала в цилиндр дизельного двигателя засасывается воздух, сжимается до 30-50 атм, в результате чего температура в цилиндре повышается до 500-700°С, затем под давлением впрыскивается через форсунку в цилиндр дизельное топливо. Испаряясь в таких жестких условиях, топливо интенсивно окисляется и воспламеняется. Чем меньше индукционный период, т.е. время от момента впрыска до самовоспламенения топлива, чем плавнее происходит процесс сгорания, тем выще считается качество дизельного топлива. Характеристикой качества топлива является цетановое число. [c.30]

Таким образом, характерным отличием второй схемы рабочего цикла от первой является самовоспламенение топлива. Двигатели, рабочий цикл у которых протекает по второй схеме, называют дизелями. Процесс образования горючей смеси в да-зелях происходит внутри цилиндра. Для достижения высоких температур в дизельном двигателе приходится сжимать воздух во много раз больше (в 15—17 раз), чем сжимают топливовоздушную смесь в двигателе с принудительным воспламенением (в 7—9 раз). Более высокая степень сжатия в дизеле обеспечивает и более высокий коэффициент полезного действия в таких двигателях. Для совершения одной и той же работы в дизеле расходуется топлива примерно на 25—30% меньше, чем в двигателе с принудительным зажиганием. Высокая степень сжатия в дизеле обусловливает и высокие давления и нагрузки, что требует применения более прочных деталей. При одной и той же мощности материалоемкость дизельного двигателя обычно больше. Тем не менее планами развития народного хозяйства нашей страны предусмотрена широкая дизелизация автомобильного парка и значительное расширение использования дизелей во всех отраслях промышленности. [c.26]

Прогрев и установление рабочего режима двигателя производят на товарном дизельном топливе при степени сжатия, обеспечивающей самовоспламенение топлива. [c.287]

Эффективность присадок, уменьшающих период задержки самовоспламенения, зависит от химического состава топлива. Например, цетановое число прямогонных дизельных топлив при использовании присадок повышается в большей степени, чем в случае топлив, содержащих продукты вторичного происхождения. Чувствительность топлив к присадкам уменьшается с повышением содержания ароматических и непредельных углеводородов. Первые порции присадки повышают цетановое число значительнее, чем последующие. Поэтому добавление присадок к топливам в количестве более 1—2% нецелесообразно [176]. [c.175]

При заданных условиях испытания температура самовоспламенения топлива определяется его химическим составом и строением углеводородов топлива. С точки зрения легкости самовоспламенения наилучшими компонентами дизельных топлив являются нормальные алканы и цикланы, имеющие наиболее низкие температуры самовоспламенения, а наихудшими — ароматические углеводороды (бензол и его производные с короткими алкильными цепями), обладающие высокими температурами самовоспламенения. [c.47]

В такте всасывания через всасывающий клапан в карбюраторных двигателях поступает в цилиндр двигателя смесь паров топлива и воздуха (рабочая смесь) или чистого воздуха в дизелях и двигателях с непосредственным впрыском, В последних, кроме того, в такте всасывания впрыскивается топливо. В следующем такте — сжатии (при закрытых клапанах) — совмещаются два процесса сжатие рабочей смеси (в двигателях с зажиганием от искры) или воздуха с одновременным впрыском топлива (в дизелях) и начало сгорания. В третьем такте — рабочем ходе (клапаны закрыты) — завершается процесс сгорания рабочей смеси и происходит расширение продуктов сгорания. В дизельных двигателях, где топливо впрыскивается в цилиндр двигателя в конце хода сжатия, топливо самовоспламеняется в результате нагрева паров его горячим сжатым воздухом до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива. Наконец, в последнем такте — выхлопе — продукты сгорания выталкиваются через выхлопной клапан в атмосферу. Открытие и закрытие клапанов обычно производятся не -в тот момент, когда поршень достигает верхней или нижней мертвой точки, а с некоторым опережением (открытие клапанов) или с запозданием (закрытие клапанов). [c.11]

Одним из важнейших свойств Д. т., от к-рого зависит характер его сгорания в дизеле, является темн-ра самовоспламенения. В двигателе самовоспламенение топлива наступает через нек-рое время с момента начала впрыска топлива в камеру сгорания до начала интенсивного горения. Чем короче период задержки воспламенения, тем лучше условия работы двигателя. Время запаздывания, а также темп-ра, при к-рой происходит самовоспламенение, зависят от химич. состава Д. т. Показатель, характеризующий склонность дизельного топлива к самовоспламенению, наз. цета- [c.556]

Температура самовоспламенения топлива зависит от его состава и особенно от сгорания входящих в него углеводородов. Топлива, имеющие слишком высокую температуру самовоспламенения, не пригодны для дизельных двигателей. Чем более ароматизировано топливо, чем меньше боковых парафиновых цепей содержат ароматические углеводороды и чем короче эти цепи, тем выше температура его самовоспламенения. Поэтому на топливах, содержащих большое количество указанных углеводородов, трудно-или даже невозможно запустить двигатель. [c.25]

Период запаздывания самовоспламенения топлива оказывает большое влияние на пуск дизельных двигателей. [c.149]

Температура самовоспламенения топлива — температура, при которой-возникает быстрое нарастание скорости химической реакции, приводящее к воспламенению топлива без постороннего источника зажигания. Этот показатель характеризует взрывоопасность смеси паров топлива в воздухе и воспламеняемость топлива в дизельном двигателе. [c.12]

Влияние свойств топлива на характер сгорания в дизеле. Важнейшим свойством дизельного топлива, которое фактически определяет характер его сгорания, является температура самовоспламенения. Чем ниже температура самовоспламенения топлива, тем при прочих равных условиях меньше промежуток времени между началом поступления топлива в цилиндр и его воспламенением. [c.111]

Исходя из условий обеспечения наиболее экономичной и надежной работы двигателя с самовоспламенением, к дизельному топливу предъявляется ряд требований. Топливо должно характеризоваться такими физико-химическими показателями, которые обеспечивают [c.236]

Одной из важных характеристик топлива, позволяющих судить о его пусковых свойствах и о стабильности процесса горения, является температура самовоспламенения паров топлива, т. е. такая температура, при которой происходит самовоспламенение горючей смеси без контакта с открытым пламенем. Процесс самовоспламенения горючей смеси встречается во всех двигателях внутреннего сгорания. Дизельные двигатели работают на основе этого процесса. В двигателях с воспламенением от искры самовоспламенение горючей смеси является крайне нежелательным и даже вредным явлением, так как нарушает нормальный процесс сгорания. В турбореактивных двигателях самовоспламенение горючей смеси — явление положительное, способствующее более устойчивому процессу сгорания. [c.76]

В табл. 103 приведена спецификация АЗТМ 0-396-48-Т на дизельное топливо для тихоходных двигателей. По этой спецификации предусматривается выработка пяти сортов дизельных топлив. Топлива 1 и 2 предназначаются не для двигателей с самовоспламенением, а для различных подогревательных устройств топлива 4, 5 и 6 предназначаются для тихоходных двигателей с самовоспламенением топливо 4 — для установок, не оборудованных устройством для предварительного подогрева, топлив остаточное топливо 5 — для установок, оборудованных устройством для предварительного подогрева топлива топливо 6 — для установок, оборудованных устройством для предвари- [c.275]

Мягкая и жесткая работа двигателя определяется скоростью нарастания давления в камере сгорания на градус поворота коленчатого вала и зависит, главным образом, от периода задержки самовоспламенения топлива. Средняя величина жесткости работы современных быстроходных дизелей находится в пределах 0,4… 0,5 МПа/град, поворота коленчатого вала ( в зависимости от степени сжатия). При больших скоростях нарастания давления наблюдается жесткая работа двигателя. Период самовоспламенения (ПЗВ) топлива оказывает решающее влияние на скорость нарастания давления в камере и зависит при прочих равных условиях от строения и химической активности углеводородов, входящих в состав дизельного топлива. Наибольшим ПЗВ обладают ароматические углеводороды, далее идут изоалканы, нафтены и непредельные углеводороды. Наименьшим ПЗВ обладают алканы нормального строения. ПЗВ уменьшается для углеводородов одинакового строения по мере увеличения их молекулярной массы. [c.143]

Процессы, происходящие в бензиновом двигателе и дизеле, резко отличаются друг от друга, поэтому отличаются друг от друга и типы топлива, применяемого в этих двигателях. Для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых) требуются низкокипящие, равномерно сгорающие углеводороды с относительно высокой температурой самовоспламенения [329, 330]. Топливо для дизельного двигателя, напротив, должно иметь низкую температуру воспламенения, и поэтому низкокипящие соединения для этой цели непригодны. К моменту воспламенения в дизельных двигателях находится не весь объем топлпва, как в бензиновых, а только часть топливо добавляется в течение всего времени поворота кривошипа, начиная с момента, когда кривошип не доходит на угол 15—20° до верхней мертвой точки, причем горение топлива происходит в полном объеме. [c.438]

На лабораторном двигателе с дизельной головкой производится оценка работы дизельных топлив. Зажигание в двигателе происходит от самовоспламенения, в связи с этим в дизельных двигателях хорошо сгорают топлива, сильно детонирующие в карбюраторных двигателях. Поведение топлив в дизельном двигателе оценивается по цетановому числу сравнением с эталонными смесями цетана и альфа-метилнафталина. [c.214]

При некоторых режимах работы дизельных двигателей возникают характерные стуки, напоминающие детонацию в двигателях с воспламенением от искры. Причиной таких стуков является слишком большой период задержки самовоспламенения топлива. При большой длительности периода задержки к моменту самовоспламенения резко возрастает количество введенного и испарившегося топлива. Поэтому начавшийся процесс сгорания в этом случае идет восьма интенсивно с участием большого объема хорошо подготовленной смеси. Резко возрастает скорость нарастания давления на каждый градус поворота коленчатого вала двигателя — появляются характерные стуки. Такую работу двигателя называют жесткой. [c.64]

В отличие от бензиновых двигателей в дизельных рабочая смесь воспламеняется не от постороннего источника — искры, а в результате самовоспламенения топлива. Температура самовоспламенения дизельного топлива определяется его групповым углеводородным и фракционным составом и зависит от давления. При атмосферном давлении дизельные топлива самовоспламеняются в пределах температур 275—336 °С. С повышением давления температура самовоспламенения дизельного топлива снижается и составляет 205— 210 °С при 15 кПслА и 180—200 °С при 30 кПсм 159, 160]. [c.145]

Поведение топлива в дизельных двигателях определяют так называемым цетановым числом, характерпзуюш им быстроту самовоспламенения топлива в цилиндре машины. [c.184]

Пусковые свойства — важная, но не решающая эксплуата-11И0нная характеристика дизельного топлива. Если для карбюраторного двигателя минимальная частота прокручивания ко-йенчатого вала при пуске лежит в пределах 30—50 об/мин, то для дизельного двигателя она должна быть не менее 100— 300 об/мин, так как только при этом условии в камерах сгорания может быть достигнута температура самовоспламенения топлива. Обеспечить столь высокую частоту вращения коленчатого вала дизельных двигателей, как правило, можно с помощью различных вспомогательных пусковых устройств или средств (сжатый воздух, бензиновые пусковые двигатели, пусковые жидкости, подогреватели, стартеры и т. д.). [c.140]

Скорость испарения капель топлива при прочих равных условиях прямо пропорциональна, а длительность испарения обратно пропорциональна давлению его насыщенных паров. Отсюда период задержки самовоспламенения в области высоких температур будет также обратно пропорционален давлению насыщенного пара [3]. Таким образом, запаздывание самовоспламенения топлива как бы полностью зависит от физических характеристик. Однако имеются и другие взгляды [4]. При сгорании газойля и тяжелого топлива, несмотря на значительное различие их фракционного состава, получаются примерно одинаковые периоды задержки самовоспламенения. У керосина, несмотря на большое содержание легких фракций, наблюдается значительное увеличение периода задержки самовоспламенения, а затем резко выраженное взрывное сгорание. Это позволяет утверждать, что прТ)должительйость периода задержки воспламенения при начальных температурах и давлениях, которые наблюдаются в дизельных двигателях с самовоспламенением от сжатия, определяется не только физическими процессами испарения и смесеобразования, но и химическими процессами, отражающими начальное развитие цепи реакций. Топлива с большим цетановым числом имеют меньший период задержки самовоспламенения. Это подтверждает значительную роль химического состава топлива в организации процесса горения. [c.302]

Для дизельного топлива всех марок цетановое число не должно быть ниже 45. При этом двигатель пускается легко и быстро, Пфиод задержки самовоспламенения невелик, давление на 1 ° поворота коленчатого вала нарастает плавно. Иногда для повышения цетанового числа в топливо добавляют до 1 % присадки (изопропилнитрат). Использование топлива с цетановым числом выше 50 нецелесообразно, так как проц с сгорания практически не улучшается. Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем большее влияние оказывают физико-химические свойства топлива на процессы подачи, смесеобразования, воспламенения, полноту сгорания. [c.15]

Таким образом, самовоспламенение топлива при запуске дизельного двигателя может быть обеспечено в том случае, когда температура сжатия достигает или превышает значение минимальной критической температуры. Температура сжатия прямо пропорциональна температуре окружающей среды, и, как видно из рис. 62, в интервале 50—250 об1мин изменение температуры окружающей среды от -j-20 до —30 °С приводит к снижению температуры сжатия на 100— 105 °С, т. е. одному градусу изменения температуры окружающей среды соответствует примерно 2 градуса изменения температуры сжатия. [c.146]

Сущ,ествует три метода определения цетановых чисел 1) по критической степени сжатия, 2) по периоду запаздывания воспламенения, 3) по совпадению вспышек. Наиболее простым из них является метод совпадения вспышек. Для испытаний используется одноцилиндровая установка (рис. 53), снабженная двигателем с дизельной головкой. Моменты впрыска и самовоспламенения топлива фиксируются с помоп1 ью электромеханических индикаторов, связанных с безынерционными неоновыми лампами, находящимися па маховике двигателя. Впереди находится лампочка, связанная с индикатором воспламенения. Степень сжатия можно изменять от 7 до 23. [c.109]

Топливо, поступающее в цилиндры дизеля, воспламеняется не мгновенно, а через некоторый промежуток времени, который называется периодом задержки самовоспламенения. Чем он меньше, тем за меньший промежуток времени топливо сгорает в цилиндрах дизеля. Давление газов нарастает плавно, и двигатель работает мягко (без резких стуков). При большом периоде задержки самовоспламенения топливо сгорает за короткий промежуток времени, давление газов нарастает почти мгновенно, поэтому дизель работает жестко (со стуком). Чем выше цетаповое число, тем меньше период задержки самовоспламенения дизельного топлива, тем мягче работает двигатель. [c.25]

Как работает дизельный двигатель

Содержание статьи

Введение
Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
Система впрыска дизельного топлива
Дизельное топливо
Улучшение качества дизельного топлива и Биодизель
Узнать больше
Читайте также » Статьи про все типы двигателей

В данной статье описаны основные процессы, связанные с внутренним сгоранием топлива, рассказывается о четырёхтактном цикле, а также обо всех подсистемах, благодаря которым происходит работа двигателя.

История дизеля начинается с изобретения бензинового двигателя. В 1876г. Николаус Август Отто изобрел и запатентовал бензиновый двигатель. В основе работы его модели лежал четырехтактный цикл сгорания топлива, также известный как «Цикл Отто», который используется в большинстве современных автомобильных двигателей. На первых порах бензиновый двигатель не обладал большой эффективностью, как и его основные конкуренты, например, паровой двигатель. В таких двигателях лишь 10% топлива реально использовалось для движения автомобиля. Остальное же топливо производило бесполезное тепло.

В 1878г. на занятиях в Высшей политехнической школе в Германии (аналог инженерного колледжа) Рудольф Дизель узнал о низком КПД бензиновых и паровых двигателей. Эта проблема вдохновила его на создание более производительного двигателя. Спустя много лет, в 1892г. Дизель запатентовал одноименный «Мощный двигатель внутреннего сгорания».

Но если дизельные двигатели более эффективные, почему бензиновые более популярные? Представляя себе дизельный двигатель, Вы, скорее всего, подумаете об огромном грузовике, который извергает черный грязный дым и сильно шумит. Именно по этим причинам в США автомобилистам и не нравится дизель. Несмотря на то, что этот тип двигателя превосходно подходит для перевозки грузов на большие расстояния, дизельные автомобили редко покупают для повседневной езды. Однако прогресс не стоит на месте, и идет модернизация дизельного двигателя для уменьшения загрязнения атмосферы и снижения уровня шума.

Если Вы еще не знаете, то, скорее всего, Вам будет интересно сперва узнать, «Как работает автомобильный двигатель», чтобы иметь общее представление о процессе внутреннего сгорания топлива. Когда прочитаете, возвращайтесь на эту страницу и узнаете все о секретах работы дизельного двигателя и последних инновациях.

КПД 4,5-литрового двигателя Duramax V-8 на 25% выше по сравнению с бензиновыми, при этом выхлопы намного чище.

Рудольф Дизель, изобретатель дизельного двигателя.

Сравнение дизельных и бензиновых двигателей

По большому счету, дизельные и бензиновые двигатели имеют схожее устройство. И те, и другие являются двигателями внутреннего сгорания, преобразующие химическую энергию топлива в механическую. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх-вниз внутри цилиндров. Поршни соединяются с коленвалом, и их линейное движение преобразуется в круговое движение, которое необходимо для вращения колес.

Как дизельный, так и бензиновый типы двигателей преобразуют топливо в энергию посредством серии взрывов или сгораний. Основное различие дизельных и бензиновых двигателей состоит в том, как происходят эти взрывы. В бензиновых двигателях подаваемая смесь топлива и воздуха сжимается во время хода поршня и воспламеняется искрой свечи. В дизельном же двигателе сначала происходит сжатие воздуха, затем происходит подача топлива. Нагреваемый при сжатии воздух воспламеняет топливо.

Ниже представлена анимация, наглядно демонстрирующая цикл дизеля. Сравните с анимацией цикла бензинового двигателя для того, чтобы увидеть основные различия.

В дизельном двигателе, как и в бензиновом, используется четырехтактный цикл сгорания топлива. Четыре такта работы:

Такт впуска — Впускной клапан открывается, происходит впуск воздуха и движение поршня вниз.
Такт сжатия — Поршень движется вверх, сжимая воздух.
Рабочий такт — Как только поршень достигает верхней точки, происходит впуск и возгорание топлива, при этом поршень движется вниз.
Такт выпуска — Поршень снова движется вверх, выталкивая продукты сгорания через выпускной клапан.

Необходимо помнить, что в дизельных двигателях не используются свечи зажигания, т.к. происходит впуск и сжатие воздуха, затем впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск). В дизельном двигателе возгорание топлива происходит за счет тепла сжатого воздуха. В следующем разделе статьи представлен процесс впрыска дизельного топлива.

Компрессия

Выполняя расчеты, Рудольф Дизель предположил, что более высокий уровень сжатия топливной смеси способствует повышению эффективности и мощности. Это происходит при сжатии воздуха поршнем в цилиндре, в результате чего увеличивается концентрация воздуха. Дизельное топливо обладает высокой энергоемкостью, поэтому увеличивается вероятность реакции с концентрированным воздухом. Иными словами, чем ближе молекулы воздуха расположены друг к другу, тем больше количество молекул кислорода, с которыми происходит реакция топлива. Рудольф оказался прав — компрессия в бензиновом двигателе происходит при соотношении от 8:1 до 12:1, в то время как компрессия в дизельном двигателе происходит при соотношении от 14:1 до 25:1.

Система впрыска дизельного топлива

Существенным различием между дизельным и бензиновым двигателем является процесс впрыска топлива. В большинстве автомобильных двигателей используется впрыск во впускные каналы или карбюратор. При впрыске во впускные каналы, топливо поступает до начала такта впуска (вне цилиндра). В карбюраторе происходит смешивание воздуха и топлива до их попадания в цилиндр. Следовательно, в бензиновом двигателе топливо поступает в цилиндр в течение такта впуска, затем происходит сжатие. Степень сжатия смеси топливо-воздух определяет компрессию двигателя – если воздух слишком сильно сжать, смесь топливо-воздух самопроизвольно воспламеняется, вызывая детонацию. При этом происходит резкое повышение температуры, что может привести к повреждениям двигателя.

В дизельных двигателях используется система прямого впрыска топлива — дизельное топливо поступает непосредственно в цилиндр.

Дизельная форсунка является наиболее сложной деталью двигателя, которая претерпела многочисленные изменения. Расположение форсунки зависит от конкретного двигателя. Форсунка должна противостоять высокой температуре и давлению внутри цилиндра, распыляя при этом топливо. Равномерное распределение распыленного топлива в цилиндре также представляет собой сложную задачу, для этого на некоторых дизельных двигателях устанавливаются впускные клапаны, камеры предварительного сгорания и другие устройства, способствующие образованию вихревого потока воздуха для улучшения процесса сгорания топлива.

В некоторых дизельных двигателях используются свечи накаливания. В холодном двигателе процесс сжатия воздуха не всегда может обеспечить температуру, необходимую для воспламенения топлива. Свеча накаливания представляет собой электрически нагреваемую проволоку (аналогичные проволоки используются в тостерах), которая повышает температуру камеры сгорания, что способствует запуску даже холодного двигателя. По словам высококвалифицированного специалиста по тяжелому оборудованию Клэя Бротертора:

Все функции современных дизельных двигателей контролируются электронной системой управления, которая представляет собой блок датчиков для измерения всех показателей, от оборотов двигателя, температуры масла и охлаждающей жидкости до точного положения поршня (верхней мертвой точки). Свечи накаливания редко используются в больших двигателях. Электронная система управления отслеживает температуру окружающего воздуха, задерживая запуск двигателя в холодную погоду. При этом впрыск топлива происходит позже, чем обычно. Воздух в цилиндре сжимается сильнее, создавая больше тепла, что способствует запуску.
В небольших двигателях и двигателях без сложной электронной системы управления используются свечи накаливания для решения проблемы холодного запуска.

Необходимо помнить, что механическая конструкция не является единственным отличием дизельного двигателя от бензинового. Само топливо также отличается.

Дизельное топливо

Сырая нефть является естественным природным образованием. В процессе переработки нефти может быть получено несколько видов топлива, включая бензин, авиационное топливо, керосин и, конечно же, дизель.

Если сравнить бензиновое и дизельное топливо, можно легко найти отличия. Они имеют разный запах. Дизельное топливо более тяжелое и маслянистое. Дизель испаряется значительно медленнее бензина – его точка кипения значительно выше, чем у воды. Дизель напоминает жидкое масло.

Испарение дизеля происходит медленнее, т.к. он тяжелее. Он содержит больше атомов углерода в более длинных цепочках, чем бензин (цепочка бензина C9h30, тогда как у дизеля уже C14h40). Для производства дизеля требуется меньше очистки, поэтому он дешевле бензина. Однако с 2004г. спрос на дизельное топливо увеличился по нескольким причинам, включая активное развитие промышленности и строительства в Китае и США [Источник: Управление по энергетической информации министерства энергетики США].

Энергетическая плотность дизеля значительно выше, чем у бензина. В среднем, 1 галлон (3,8 л) дизельного топлива содержит 155×10⁶ Дж (147000 БТЕ), в то время как 1 галлон бензина содержит123×10⁶ Дж (125000 БТЕ).

Энергетическая плотность и эффективность дизельных двигателей объясняют экономный расход топлива, по сравнению с аналогичными бензиновыми двигателями.

Дизельное топливо используется в различных сферах деятельности. Помимо грузовиков, несущихся по шоссе, оно также незаменимо в лодках, автобусах, поездах, кранах, фермерском хозяйстве, автомобилях аварийно-спасательных служб и силовых генераторах. Дизель настолько важен для экономики, что без него промышленность и сельское хозяйство мгновенно пострадали бы из-за больших инвестиций в альтернативное топливо с низкой мощностью и эффективностью. Около 94 % грузоперевозок в поездах, фурах и на кораблях зависят от дизеля.

Что касается вопросов экологии, у дизельного топлива есть свои преимущества и недостатки. Среди преимуществ следует отметить тот факт, что дизель выпускает незначительное количество угарного, углекислого газов и углеводородов, которые способствуют глобальному потеплению. К недостаткам можно отнести высокое количество выделяемых азотных соединений и сажи, которые становятся причиной кислотных дождей, смога и плохого самочувствия. На следующей странице представлена информация о последних разработках по устранению недостатков дизеля.

Улучшение качества дизельного топлива и Биодизель

Во время нефтяного кризиса 1970-х гг., автомобильные компании Европы начали рекламировать дизельные двигатели для коммерческого транспорта как альтернативу бензиновым. Те, кто попробовал перейти на дизельные двигатели, были разочарованы — двигатели работали очень громко, возвращаясь домой, водители обнаруживали, что автомобили полностью покрыты сажей, из-за которой в крупных городах образовывался смог.

Однако за последние 30-40 лет были значительно улучшены показатели двигателей и чистота топлива. Прямой впрыск топлива контролируется сложными компьютерами, благодаря чему увеличивается КПД двигателей, снижается количество вредных выбросов. Высокоочищенный дизель, такой как топливо со сверхнизким содержанием серы, позволяет уменьшить количество вредных выбросов и выйти на уровень экологически чистого топлива. Среди других технологий следует отметить сажеуловитель с постоянной регенерацией, в котором используются фильтры и каталитический нейтрализатор отработавших газов. Происходит сжигание сажи и снижение выбросов угарного газа и углеводородов до 90% [Источник: Форум дизельных технологий]. Благодаря постоянному ужесточению экологических стандартов топлива, Европейских Союз подталкивает автомобильную промышленность к решению вопроса снижения выбросов.

Скорее всего, все слышали о биодизеле. Отличается ли он от обычного дизеля? Биодизель является альтернативным топливом или присадкой для дизельных двигателей, использование которых не предполагает значительных изменений конструкции двигателя. Биодизель не является продуктом переработки нефти, он получается из растительных масел или животных жиров после химического изменения. (Интересный факт: Рудольф Дизель изначально планировал использования масла семян овощей в качестве топлива для своего изобретения.) Биодизель добавляют в обычный дизель или используют в качестве отдельного топлива.

Температура — самовоспламенение — дизельное топливо

Cтраница 1

Температура самовоспламенения дизельного топлива зависит от давления в той среде, куда топливо впрыскивается. [1]

Поскольку температура самовоспламенения дизельного топлива составляет для марок: Л — 310 С, 3 — 240 С; ЗС — 240 С, А — 230 С — и температура воспламенения топлива всех марок составляет 62 — 119 С, то в помещениях для хранения дизельного топлива запрещается обращение с открытым огнем, а искусственное освещение должно быть во взрывопожаробезопас-ном исполнении. [2]

При таком давлении температура самовоспламенения дизельного топлива составляет 200 — 210 С. Однако для устойчивого воспламенения с небольшим периодом задержки ( до 60 мс) температура в конце такта сжатия должна быть значительно выше температуры самовоспламенения и в период пуска составлять 300 — 345 С. Достижение этой температуры зависит от температуры окружающего воздуха и частоты вращения коленчатого вала при пуске. [3]

В результате экспериментальной работы была установлена зависимость температуры самовоспламенения дизельного топлива от его удельного веса и анилиновой точки; эта зависимость была названа дизельным индексом. [5]

Температура самовоспламенения — это минимальная температура, при которой пары топлива в смеси с воздухом воспламеняются без соприкосновения с открытым огнем. Чем ниже температура самовоспламенения дизельного топлива, тем мягче ( без стуков) будет работать на нем двигатель и тем производительнее, экономичнее и надежнее будет его работа. Легкость самовоспламенения топлива оценивается цетановым числом. [7]

В цилиндры подается газовоздушная смесь, состав и способ образования которой могут быть различными. Эта смесь сжимается до температуры ниже температуры ее самовоспламенения, но выше температуры самовоспламенения дизельного топлива. В конце такта сжатия температура газовоздушной смеси достигает 500 — 550 С. Подача топлива осуществляется за 15 — 20 до ВМТ. Это топливо воспламеняется и поджигает газовоздушную смесь. Надежное воспламенение дает возможность применять газовоздушную смесь такого же состава, как и при дизельном процессе. При этом напряженность деталей сохраняется на уровне напряженности использованного дизеля, а мощность газодизеля не отличается от мощности дизеля. [8]

Современные газовые двигатели относятся в большинстве случаев к группе двигателей с внешним смесеобразованием и имеют принудительное зажигание. Применение газовых двигателей с воспламенением от сжатия затруднено в основном вследствие высокой температуры самовоспламенения газообразных горючих веществ, которая на 200 ч — 300 С выше температуры самовоспламенения дизельного топлива. В качестве топлива в таких двигателях могут применяться естественные, промышленные или генераторные газы. [9]

Цетановым числом дизельного топлива называется условная единица измерения, показывающая предельное содержание ( по объему) цетана в эталонной смеси, составленной из цетана ( цетановое число условно принимается за 100) и альфаметилнафталина ( цетановое число условно принимается за 0), задержка самовоспламенения которой равноценна испытуемому топливу. Определяется цетановое число на специальной установке, представляющей одноцилиндровый дизельный двигатель с переменной степенью сжатия, оборудованной аппаратурой, регистрирующей жесткость работы двигателя. Чем выше цетановое число, тем ниже температура самовоспламенения дизельного топлива и тем мягче будет работать на нем двигатель. [10]

Некоторое запаздывание воспламенения и последующее сгорание увеличенного топливного заряда с чрезмерно большой скоростью может оказаться причиной жесткой работы дизеля, возникновения стуков в двигателе, что при нормальной эксплуатации недопустимо. Объясняются эти явления тем, что топливо не успевает в известных условиях пройти необходимую для двигателя с воспламенением от сжатия подготовку, заключающуюся в предварительном окислении, которое сопровождается накоплением перекисей, инициирующих процессы самовоспламенения. Отсюда следует, что интенсивность окисления, период задержки воспламенения и температура самовоспламенения дизельного топлива зависят от его химического состава. Алканы и алкены нормального строения окисляются с большей скоростью и при более низких, температурах, чем ароматические углеводороды, образуя более устойчивые в растворе углеводородов перекиси и поэтому накапливающиеся в достаточно высокой концентрации. [11]

Страницы: 1

О задержке воспламенения топлива в цилиндре дизеля Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Библиографический список

1. Дяшкин-Титов В.В. Разработка методов расчёта манипулятора-трипода на поворотном основании: автореф. дис. …канд. техн. наук [Текст]/ В.В. Дяшкин-Титов. — Волгоград, 2014. — 20 с.

2. К определению зоны обслуживания мобильного манипулятора-трипода [Текст]/

В.М. Герасун, И А. Несмиянов, Н.С. Воробьева [и др.] // Машиностроение и инженерное образование. — 2013. — № 3. — С. 2-8.

3. Манипуляторы для мобильных роботов. Концепции и принципы проектирования [Текст]/ В.М. Герасун, В.И. Пындак, И.А. Несмиянов [и др.] // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. — 2012. — № 44. — 24 с.

4. Пындак, В.И. Динамика гидрофицированных манипуляционных систем сельскохозяйственного назначения [Текст]/ В.И. Пындак // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. — 2011. — № 3. — С. 192-197.

5. Пындак, В.И. Алгоритм кинематического и силового анализа шарнирно-стержневых манипуляторов [Текст]/ В.И. Пындак, Н.В. Кривельская, И.А. Ляпкосова // Справочник. Инженерный журнал. — 2010. — № 4. — С. 31-34.

6. Пындак, В.И. Повышение эффективности навесных гидроманипуляторов [Текст]/ В.И. Пындак, С.С. Муха // Тракторы и сельхозмашины. — 2003. — № 8. — С. 36-38.

7. Pyndak, V.I. Energy Efficiency of Mechanisms and Instruments for Deep Cultivation of Soil / V.I. Pyndak, A.E. Novikov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. — 2014. -Vol.43, No.6. — pp. 532-536.

E-mail: [email protected]

УДК 621.43

О ЗАДЕРЖКЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ

В.М. Славуцкий, доктор технических наук, профессор А.В. Курапин, кандидат технических наук, доцент В.В. Славуцкий, инженер; Е.Д. Тершуков, студент

Волгоградский государственный технический университет

Рассмотрены процессы, предшествующие воспламенению топлива в дизеле. Проанализированы конструктивные, регулировочные и эксплуатационные факторы, определяющие продолжительность задержки воспламенения.

Ключевые слова: задержка воспламенения, индикаторная диаграмма, степень турбулизации, давление впрыскивания, испарение капель, кинетика реакции.

Индикаторный период задержки воспламенения является одним из основных параметров рабочего процесса дизельного двигателя, в закономерной зависимости от которого находятся основные показатели процесса сгорания топлива. На это обстоятельство впервые обратил внимание Т. М. Мелькумов [9], a А.И. Толстов [16] путем обработки многочисленных индикаторных диаграмм подтвердил это. Период задержки воспламенения начинается с момента поступления первой порции топлива в цилиндр и кончается в момент начала повышения давления в результате воспламенения. В течение этого периода происходят физико-химические процессы подготовки топлива к сгоранию.

По мнению А.И. Толстова [17], задержка воспламенения топлива складывается из двух фаз: физической и химической. Физическая фаза связана с распыливанием, прогревом и испарением топлива. В течение этой фазы создаются условия для предпламенных реакций. За время химической фазы реакция в зоне с оптимальными усло-

162

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

виями приводит к образованию пламени. Мнения исследователей по поводу соотношения физической и химической фаз противоречивы. Некоторые считают, что на время задержки воспламенения, в основном, влияет скорость испарения топлива и диффузия [1]. По мнению других, процесс испарения топлива не играет важной роли в воспламенении и непосредственно не влияет на развитие химических процессов и время задержки воспламенения [2]. Такой же точки зрения придерживается и В. Вентцель [5], мотивируя это кратковременностью испарения мелких капель топлива. По данным Д.Д. Бро-зе [4], в работающем двигателе при нормальном распыливании топлива (с пределами возгонки 200-300 °С) физическая составляющая времени задержки составляет 10 %. Снижение температуры в камере сгорания в результате испарения бензина не превышает 20 °С [13]. В. Г. Гаврилов [6] считает, что время задержки воспламенения определяется только химическими факторами. Такого же мнения придерживаются и некоторые другие исследователи [3].

Специалистов обычно интересует общее время задержки воспламенения, куда включены её физическая и химическая составляющие. И лишь в случае, когда ставится задача использовать резервы двигателя, определяющиеся через задержку воспламенения (связанные, например, с ресурсом дизеля), возникает необходимость изучения распределения времени по отдельным фазам и влияющих на него факторов. И особый случай — это процесс пуска дизеля, если ставится задача улучшить пусковые свойства дизеля, используя только его потенциальные возможности и не прибегая к традиционным методам подогрева заряда.

Для улучшения пусковых свойств дизеля предлагается двухфазная подача топлива в цилиндр. Это обеспечивается дополнительным ходом плунжера при удвоении частоты вращения вала топливного насоса на время пуска [14, 15]. Таким образом, подача топлива в цилиндр дизеля осуществляется два раза в течение цикла: в конце такта сжатия (штатный вариант) и в конце такта выпуска при дополнительном ходе плунжера. Доза топлива, поданная в конце такта выпуска, подогревается от теплоты сжатого заряда в большей степени, чем основная доза топлива, поданная в цилиндр в конце хода сжатия. Это приводит к повышению надёжности воспламенения топлива.

Увеличение частоты вращения вала топливного насоса на период пуска в два раза, по сравнению с обычной его скоростью вращения, обеспечивает подачу основной и дополнительной порций топлива с повышенной объёмной скоростью плунжера. Давление впрыскивания повышается почти в два раза. Увеличивается подъём иглы форсунки до 0,25 мм при высоте упора — 0,26 мм. Заметно улучшаются показатели процесса подачи топлива. Топливо более качественно распыливается и лучше перемешивается с воздухом. Время пуска дизеля Д-144 (ТНВД — УТН-5) уменьшается на 29…32 %. Период задержки воспламенения топлива сокращается на 27.30 %. Приведенные результаты натурного эксперимента получены при температуре окружающей среды — 4 0С.

Установка дополнительного клапана в нагнетательной магистрали топливного насоса позволяет в межцикловый период перепускать часть топлива в полость низкого давления и тем самым изменять количество подаваемого топлива при дополнительном ходе плунжера [14, 15].

Дискуссионность во взглядах на соотношение физической и химической фаз задержки воспламенения привела к различным подходам при создании расчетных методов определения задержки воспламенения. В настоящее время не существует методов расчёта задержки воспламенения топлива при пуске дизеля.

163

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

В результате проведения многочисленных экспериментов, при проведении которых изменялись степень сжатия, угол опережения впрыскивания топлива и давление наддува, Толстовым А. И. [16] получена зависимость задержки воспламенения топлива от различных факторов: частоты вращения коленчатого вала, температуры и давления заряда в начале сжатия, характера процесса сжатия и энергии активации.

Г.Н. Кидина предлагает учитывать средние за время задержки воспламенения значения давления и температуры заряда, что особенно важно при больших углах опережения впрыскивания топлива. На это же указывали А. И. Сербинов, Н. В. Иноземцев и В. К. Кошкин.

Согласно новым представлениям решающая роль в формировании условий процесса воспламенения отводится не только газодинамическим и термодинамическим явлениям, но и кинетике реакций, то есть скорости химических превращений топлива. А.С. Соколик [13] впервые доказал, что в дизеле имеет место низкотемпературное многостадийное воспламенение. При относительно низких температурах в условиях впрыскивания первых порций топлива накапливаются органические перекиси без распада углеводородных молекул с образованием свободных атомов водорода и углерода. При достижении критической концентрации перекисей происходит взрывной распад их с образованием «холодного» пламени. Температура этого пламени очень низка, при этом не воспламеняется даже легковоспламеняющиеся вещества. В определенных условиях, однако, наблюдается слабое свечение пламени. Распространение «холодного» пламени по объему сопровождается диффузией активных частиц в свежую смесь без теплопередачи. Холоднопламенная стадия процесса окисления определяет задержку воспламенения, то есть время, в течение которого не регистрируется заметного изменения давления. Продуктами «холодного» пламени являются в основном альдегиды (уксусный и муравьиный) и активные продукты распада перекисей. В результате холоднопламенной стадии процесса окисления происходит, таким образом, замена исходного относительно инертного углеводорода химически активной смесью из перекисей, альдегидов и радикалов (молекул, потерявших атомы водорода). Окисление уксусного альдегида составляет существенную часть вторичной стадии процесса окисления и приводит к накоплению нового вида перекисей, которая (стадия) при некоторой критической концентрации через некоторый период времени также завершается взрывным распадом. При этом образуется «голубое» пламя, сопровождающееся значительным повышением температуры и выделением тепла. Продуктами этого промежуточного типа пламени являются окись углерода и другие активные продукты неполного окисления топлива. В условиях повышенной температуры после короткого периода времени наступает тепловой взрыв, то есть воспламенение топлива с полным выделением энергии. Последовательные химические превращения исходного углеводорода приводят к разогреву топливовоздушной смеси и к созданию настолько большой концентрации активных центров, что образование «горячего» пламени (воспламенение) становится возможным даже при сравнительно низкой начальной температуре.

По поводу механизма воздействия турбулентности на процесс самовоспламенения топлива во взглядах, например, школ А. И. Толстова и А.С. Соколика существовали некоторые различия. Так, А. И. Толстов [17] сформулировал вполне определенно, что сильная турбулизация воздуха может даже ухудшить условия воспламенения, что связано с сокращением числа начальных очагов распространения пламени при сильном завихрении воздуха.

164

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Не совсем определенной была точка зрения А. С. Соколика. Он допускает как уменьшение, так и увеличение задержки воспламенения в зависимости от температуры в зоне реакции [8]. В некоторых работах делается попытка уточнить области низких и высоких температур. Ю. Б. Свиридовым и Т. Р. Филипосянцем было показано, что в области температур ниже 400 °С турбулентность приводит к увеличению задержки воспламенения, при температурах не выше 400 °С, наоборот, — к уменьшению [10]. Точно такие результаты были получены еще в 30-е годы Гартнер-Зеберихом. Опыты А. Пишингера и Ф. Пишинге-ра также подтвердили сокращение задержки воспламенения при интенсивном завихрении (в области высоких температур). Вихревое движение в камере сгорания создавалось путем тангенциального впуска воздуха в цилиндр непосредственно перед началом сжатия. Мнение Г.Н. Кидиной основано на более поздних работах Н.Н. Семенова, Н.М. Эмануэля и В. Н. Кондратьева. При интенсивном перемешивании (турбулизации) заряда предпламенные процессы окисления протекают при пониженных концентрациях топлива в топливновоздушной смеси с преимущественным образованием активных радикалов RO и HO. Последние взрывообразно воспламеняются. При слабой же турбулизации предпламенные процессы протекают с образованием преимущественно более сложных промежуточных молекул — альдегидов, кетонов и олефинов. Распад на активные радикалы и атомы происходит сравнительно медленно. Итак, одни исследователи утверждают, что для уменьшения задержки воспламенения турбулизация заряда вредна, другие считают, что она необходима. На практике подтверждаются обе точки зрения. Так, например, наши эксперименты на дизеле с вихревой камерой показали заметное увеличение задержки воспламенения топлива при утечках заряда в результате износа цилиндропоршневой группы, что сопровождалось снижением давления в цилиндре при сжатии [11, 12].

Общеизвестна связь времени испарения капли топлива с её размерами. Мелкость же распыливания зависит от давления впрыскивания топлива. Уменьшение диаметра капель и увеличение однородности распыливания топлива по мере повышения давления впрыскивания показано в работах Т.М. Мелькумова [9] и других авторов. По поводу же изменения периода задержки воспламенения при увеличении тонкости распы-ливания нет единого мнения среди исследователей. В.К. Кошкин [8] считает, что увеличение давления впрыскивания приводит к благоприятному перераспределению топлива за период впрыскивания, при этом задержка воспламенения уменьшается.

Интересные результаты получил И.И. Гершман [7], исследуя в условиях бомбы процессы воспламенения и горения дизельного топлива в зависимости от качества его распыливания. Условия распыливания изменялись путем регулировки форсунок на разные давления впрыскивания. Опыты показали, что по мере снижения давления затяжки пружины форсунки возрастает период задержки воспламенения тем больше, чем ниже начальная температура воздуха. По данным Кривенко П. М., повышение давления впрыскивания с 7 до 12,5 мПа сокращает период задержки воспламенения с 8 до 6 градусов поворота коленчатого вала двигателя. Опыты проводились на двигателе Д-54 с предкамерой. Влияние степени распыливания топлива на процессы его воспламенения и горения исследовал Гулин Е. И. на одноцилиндровом быстроходном четырехтактном дизеле с однополостной камерой сгорания. В результате экспериментов выяснено, что существует вполне определенная зависимость периода задержки воспламенения от числа и размеров капель. Чем больше в факеле распыленного топлива мелких капель, тем, при прочих равных условиях, меньше период задержки воспламенения. Изменение качества распыливания достигалось изменением затяжки пружины форсунки и установкой различных распылителей.

165

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

По мнению многих авторов, давление впрыскивания незначительно влияет на задержку воспламенения, т.к. в факеле топлива всегда имеют место капли различных размеров и в том числе капли оптимального (для данных условий смесеобразования) диаметра, обеспечивающие воспламенение топлива. В большей степени на задержку воспламенения может влиять пространственное расположение факелов. По данным И.И. Гершмана [7], минимальная задержка воспламенения отмечена при определенной (оптимальной) степени распыливания топлива. Наличие оптимума степени распиливания объясняется попаданием топлива на стенки камеры сгорания, в результате чего задержка увеличивается.

Библиографический список

1. Басевич, В.Я. В сб. Сгорание и смесеобразование в дизелях [Текст] /В. Я. Басевич. -М.: Изд. АН СССР, 1960.

2. Басевич, В. Я. Поршневые двигатели внутреннего сгорания [Текст] / В.Я. Басевич, А С. Соколик. — М.: АН СССР, 1956.

3. Брилинг, Н. Р. Быстроходные дизели [Текст]/ Н.Р. Брилинг и др. — М., 1951.

4. Брозе, Д. Д. Сгорание в поршневых двигателях [Текст]/ Д.Д. Брозе. — М.,1969.

5. Венцель, С. В. Процесс воспламенения в бескомпрессорных дизелях [Текст]/

С.В. Венцель //Двигатели внутреннего сгорания. — М., 1960.

6. Гаврилов, Б. Г. Химизм предпламенных процессов в двигателях [Текст]/ Б. Г. Гаврилов. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1959.

7. Гершман, И. И. Влияние распыливания на воспламенение и сгорание дизельного топлива [Текст] / И. И. Гершман //Труды НАМИ. — 1959. — Вып. 87.

8. Кошкин, В. К. Динамика процесса сгорания в быстроходном двигателе [Текст]: дисс. докт. / В. К. Кошкин. — 1946.

9. Мелькумов, Т.М. Теория быстроходных двигателей с самовоспламенением [Текст] / Т. М. Мелькумов. — М.: Оборонгиз, 1953.

10. Свиридов, Ю. Б. Влияние вихревого движения среды на смесеобразование и сгорание впрыснутого топлива [Текст] / Ю. Б. Свиридов, Т.Р. Филипосянц // Труды ЦНИТА. — ОН-ТИ, 1968, — Вып. 38.

11. Славуцкий, В. М. Определение турбулентных характеристик вихревой камеры дизеля [Текст]/ В.М. Славуцкий, А.А. Ющенко //Труды Волгоградского политехнического института, двигатели и тракторы. — Волгоград, 1969.

12. Славуцкий, В. М. Вихревая камера дизеля с улучшенными турбулентными характеристиками [Текст] / В.М. Славуцкий, А.А. Ющенко //Труды Волгоградского политехнического института, двигатели и тракторы. — Волгоград, 1968.

13. Соколик, А. С. О физико-химической природе самовоспламенения и сгорания в двигателе с самовоспламенением от сжатия [Текст] / А.С. Соколик. — М.: ЦНИДИ-ВНИТОЭ, 1951. — Вып.18.

14. Способ запуска дизельного двигателя [Текст]: пат. 2403432 РФ МПК F 02N19/00. / Е.А. Федянов, В.М. Славуцкий, В.В. Славуцкий, В.И. Липилин, З.В. Каныгин; ВолгГТУ. -2010.

15. Способ регулирования подачи топлива в цилиндры дизеля [Текст]: пат. № 2187688 Рос. Федерация, МПК7 F 02 M 63/04 / В.М. Славуцкий, В.В. Славуцкий, В.А. Зубченко, А.В. Курапин, В.И. Липилин, А. М. Ларцев.

16. Толстов, А. И. К теории рабочего процесса быстроходного двигателя с воспламенением от сжатия [Текст] / А.И. Толстов. — ЦНИДИ-ВНИТОЭ, 1951. — Вып. № 18.

17. Толстов, А. И. Индикаторный период запаздывания воспламенения и динамика цикла быстроходного двигателя с воспламенением от сжатия [Текст] / А.И. Толстов //Исследование рабочих процессов в быстроходных дизеля: труды научно-исследовательской лаборатории двигателей. — М., 1955.

E-mail: [email protected]

166

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, используйте 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 у системного администратора.

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 файле cookie 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

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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, используйте 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 у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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, используйте 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 у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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, используйте 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 у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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, используйте 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 у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Ignition Fuel — обзор

КРЕЙГ Б. СМИТ, Энергия, менеджмент, принципы, 1981

Пример.

Проба природного газа состоит из 67 процентов по объему метана и 33 процентов по объему этана. Определите количество кислорода и воздуха, необходимое для полного сгорания.

Решение.

Определите массовые доли углерода и водорода, а затем примените уравнение (9.1).

Молекулярная масса

Mw = (0.67) (16) + (0,33) (30) = 20,62wc = (12) (0,67) + (24) (0,33) 20,62 = 77,4% wH = (4) (0,67) + (6) (0,33) 20,62 = 22,6% wo = 0ws = 0.

Тогда:

wo = (2,67) (0,774) + (8) (0,226) = 3,88 кг O2 на кг топлива.

Используя уравнение (9.2) или учитывая, что на 1 кг O ₂ приходится 4,31 кг воздуха, мы получаем

wA = 16,7 кг воздуха на 1 кг топлива.

Обратите внимание, что на каждый кг топлива, входящего в сгорание, требуется как минимум 16,7 кг воздуха! На самом деле необходимо подавать больше воздуха, чем указано, поскольку требуется некоторый избыток воздуха для обеспечения полного сгорания.Что касается природного газа, эффективный котел будет использовать около 15 процентов избыточного воздуха, или примерно 19 кг на кг топлива. Поскольку это 77 процентов по массе N ₂, это означает, что на каждый кг топлива приходится около 15 кг N ₂, протекающих через котел, нагреваясь от температуры окружающей среды до температуры сгорания и, в конечном итоге, перенося тепло вверх. стек, не принося никакой пользы процессу!

Для полного сгорания необходимо выполнение следующих условий:

•: Соответствующая подача воздуха (кислорода)
•: Соответствующая топливно-воздушная смесь
•: Соответствующая температура в камере сгорания для топлива зажигание
•: Достаточное время пребывания в камере сгорания для полного сгорания

Слишком большой поток воздуха (избыточный воздух) приводит к потере топлива из-за увеличения потерь энергии в дымовой трубе, а недостаток воздуха ведет к неполному сгоранию.

Это схематично показано на рисунке 9.1. На рис. 9.2 показана возможная экономия энергии в результате сокращения избытка воздуха до оптимального количества в типичных промышленных газовых и масляных котлах. На рис. 9.3 показан типичный котел.

Рис. 9.1. Взаимосвязь теплопотерь котла и избытка воздуха.

Рис. 9.2. Возможная экономия топлива для котлов за счет анализа дымовых газов.

Рис.9.3. Комбинированный котел для газового или масляного отопления.

Котлы можно «настроить» путем измерения количества O ₂, CO ₂, CO и несгоревших углеводородов в дымовых газах. Методы и оборудование для выполнения этих измерений описаны в Приложении C.

Ниже приведены приблизительные методы определения КПД котла. В них используются типичные параметры топлива и данные из литературы (ссылки 1 и 3). Из-за большого разнообразия состава топлива и конструкций котлов эти методы следует использовать только для предварительных анализов.

Шаг 1. Измерьте содержание O ₂ или CO ₂ в дымовых газах. Содержание CO ₂ зависит от типа топлива и подаваемого избыточного воздуха. В таблице 9.3 указаны типичные максимальные количества избыточного воздуха. Желаемое содержание O ₂ намного меньше зависит от типа топлива, что делает измерения O ₂ в некотором смысле предпочтительными.

Таблица 9.3. Обычное количество избыточного воздуха, подаваемого на оборудование для сжигания топлива

-50 90

Топливо	Тип печи или горелок	Избыточный воздух,% по массе
Пыль-уголь	Печь с полностью водяным охлаждением для шлака или с сухим золоудалением	15-20
	Печь с частичным водяным охлаждением для сухой золы	15-40
Угольный щебень	Циклонная печь — напорная или всасывающая	10-15
Уголь	Топка распределителя	30-60
	Топка с вибрационной решеткой с водяным охлаждением	30-60
	Решетка с цепью и топка с подвижной решеткой
	Топка с нижней подачей	20-50
Мазут	Жидкостные горелки регистровые	5-10
90 274 Многотопливные горелки и плоское пламя	10-20
Кислотный шлам	Горелки конусного и плоскопламенного типа, распыленные паром	10-15
Природный, коксовый и нефтеперерабатывающий газ	Горелки регистрового типа	5-10
	Многотопливные горелки	7-12
Доменный газ	Горелки соплового типа	15-18
печи (10-23% через решетку) и типа Hofft	20-25
Багасса	Все печи	25-35
Черный щелок	Печи-утилизаторы для процессов крафт-варки и натронной варки	5-7

Источник: Smith, C.Кровать. Эффективное использование электроэнергии, Pergamon Press, 1978.

Шаг 2. Используйте рисунок 9.4, чтобы определить значение избытка воздуха для данного типа топлива; или, чтобы найти CO ₂, если измерено O ₂ и т. д.

Рис. 9.4. Связь между CO ₂, O ₂ и избыточным воздухом.

Источники: составлено на основе данных Dryden, I.G.C., ed. Эффективное использование энергии , IPC Science and Technology Press, 1975; и Разумное использование газа — Промышленное руководство по энергосбережению , Американская газовая ассоциация.Copyright © 1975

Шаг 3. Определите чистую температуру выхлопных газов: Тег. Это будет температура дымового газа за вычетом воздуха для горения (температура окружающей среды), если не установлен подогреватель воздуха или экономайзер. Если есть подогреватель воздуха или экономайзер, определите температуру на его выходе. Температуру воздуха для горения следует измерять на входе в вентилятор с наддувом. Затем определите Тег как разницу между этими двумя температурами.

Шаг 4. Используйте рисунок 9.5 (A) или (B), чтобы определить КПД котла.

Рис. 9.5. Кривые КПД котла.

Правильное обслуживание горелок, топок и другого оборудования для сжигания очень важно. Например, в системах, работающих на жидком топливе, температура, при которой масло подается в горелки, способствует правильному распылению и сгоранию.

Эффективность также повышается с увеличением температуры воздуха для горения и питательной воды, поскольку для их нагрева требуется меньше энергии. В некоторых случаях отработанное тепло из дымовых труб можно рекуперировать и использовать для нагрева поступающего воздуха. Например, на рисунке 9.6 показана типичная экономия в результате предварительного нагрева воздуха для горения. Если конденсат возвращается, питательная вода может быть максимально нагрета. Если по какой-либо причине конденсат не возвращается, возможно, отработанное тепло можно использовать для подогрева питательной воды.

Рис. 9.6. Примерная экономия топлива при использовании в котельных установках нагретого воздуха для горения.

Преимущество возврата конденсата.

Это можно увидеть в следующем примере расчета:

Расход пара: 25000 кг / час

Температура питательной воды: 15 ° C

Температура конденсата: 50 ° C

Средняя удельная теплоемкость воды: 4,180 Дж / кг ° C.

Случай 1: Нет возврата конденсата (предположим, что работа в течение 1 часа):

E = m˙CpΔTt = (25,103) (4,180) (100-15) (1) = 8,9 ГДж.

Это потребляемая энергия, необходимая для нагрева питательной воды при отсутствии возврата конденсата.

Случай 2: возврат 100% конденсата:

E = m˙CpΔTt = (25,103) (4,180) (100-50) (1) = 5,2 ГДж.

Экономия от возврата конденсата составляет 3,7 ГДж / час. Теперь предположим, что в качестве топлива используется нефть с оценкой 6 ГДж / баррель; это экономия более одного барреля масла в час (тепловой КПД котла 70 процентов).

Преимущество автоматического контроля топлива.

При соблюдении осторожности оператор может поддерживать надлежащее соотношение воздуха и топлива. Однако в некоторых случаях система учета топлива и воздуха может автоматически поддерживать эффективную работу. Для паровой установки среднего размера (25 000 кг / час) такая система могла бы окупить себя за год или два за счет экономии топлива всего на 5 процентов.

Производство и распределение пара.

Усовершенствования паровых систем делятся на две большие категории.Первое относится к самой паровой системе, а второе относится к использованию пара. Для паровых систем учтите:

•: Утечки пара из трубопроводов и клапанов
•: Неисправные конденсатоотводчики
•: Правильный выбор размеров и техническое обслуживание распределительных систем, включая изоляцию
: Надлежащее управление возвратом конденсата
•: Надлежащее обслуживание систем парообогрева

Большинство этих EMO самоочевидны и не требуют обсуждения.Небольшие утечки пара из-за неисправных сифонов или клапанов могут привести к неожиданно большим потерям энергии (рис. 9.7). Поскольку паровые нагрузки меняются с течением времени, распределительную систему можно использовать для целей, отличных от тех, для которых она была первоначально спроектирована. Если линии слишком малы, перепады давления могут быть чрезмерными. Если они слишком велики, то есть обеспечивают малую нагрузку, потери могут быть непропорционально большими. Возврат конденсата позволяет экономить энергию несколькими способами. Мало того, что для нагрева питательной воды требуется меньше энергии, меньше энергии будет расходоваться на перекачивание и химическую обработку подпиточной воды.Системы парообогрева (используемые для обогрева труб, резервуаров и т. Д.) Могут тратить энергию, если не обслуживаются должным образом. Очевидное предостережение — выключать их, когда они не нужны.

Рис. 9.7. Потери тепла из-за утечки пара.

Пар используется для отопления, для работы парового оборудования или для обогрева зданий. К некоторым EMO относятся:

•: Подача пара при минимально возможном давлении
•: Изучите варианты использования пара, чтобы увидеть, существуют ли более эффективные альтернативы
•: Примените каскадный принцип к использованию пара

Пар обычно будет подаваться под давлением максимальной нагрузки.В промышленных условиях это может составлять от 1 до 3 МН / м ², если используется оборудование с приводом от паровой турбины. Пар также используется для переноса жидкостей с помощью паровых струй. Для целей нагрева давления обычно находятся в диапазоне от 0,1 до 0,3 МН / м ². Если большая часть нагрузок находится при более низком давлении, пар не должен подаваться под высоким давлением. Вместо этого можно найти альтернативный источник энергии для нагрузки высокого давления.

В некоторых случаях электродвигатели или альтернативные приводные системы будут более эффективными, чем паровые турбины.Это верно в случаях, когда паровые нагрузки невелики или находятся далеко от паровой установки. Электроэнергия может быть даже лучше для отопления в конкретном случае, если учесть потери в линии и эффект более точного регулирования температуры.

Иногда требуется подача пара под высоким давлением. Вместо использования редукционных клапанов ищите возможности каскадного использования пара в допустимых пределах по давлению, температуре и качеству пара. Например, пар высокого давления может сначала расширяться через неконденсирующуюся турбину для выполнения полезной работы, а затем отработанный пар турбины может использоваться для обогрева технологических процессов или отопления зданий.

Невозможно переоценить важность надлежащей изоляции паропровода. Рисунок 9.8 иллюстрирует величину потерь тепла от неизолированных линий. Преимущества утеплителя можно увидеть на следующем примере.

Рис. 9.8. Потери тепла от оголенных линий.

Пример.

Стальная труба с внутренним диаметром 25 см и толщиной стенки 9,5 мм пропускает пар при температуре 260 ° C и давлении 4,69 МПа (500 ° F и 680 фунтов на кв. Дюйм).Определите преимущества теплоизоляции из формованной трубы из минеральной ваты толщиной 5 см для следующих условий:

Tambient = 20 ° CKpipe = 45 Вт⋅м / м2 ° C Изоляция = 0,06Вт⋅м / м2 ° Chc воздух = 9 Втм2 ° Chc пар = 14200 Wm2 ° C

Раствор.

Вычислите четыре сопротивления (см. Главу 10, уравнение 10.5). Обратите внимание, что тепловой поток через полый цилиндр определяется выражением:

(9,3) Q = 2πLKΔT / ln (r2 / r1) Вт,

, где L = длина трубы, м

K = теплопроводность цилиндра, Вт · м / м ² ° C

Δ T = разница температур между внутренней и внешней стенками, ° C

r ₂ = внешний радиус, м

r ₁ = внутренний радиус, м.

Сопротивления находятся следующим образом (на единицу длины 1 м):

Поверхность обжига = 1 (пар hc) (A) = 1 (14 200) (π) (0,25) = m ° C / W8. 97 × 10−5Rpipe = 1n (r2 / r1) 2πKpipe = 1n (12,98 / 12,5) (2π) (45) = 13,33 × 10−5Rins = 1 n (r3 / r2) 2πKins = 1n (17,98 / 12,98) (2π ) (0,06) = 0,865 Rair = 1 (hc воздух) (A) = 1 (9) (π) (0,369) = 0,096 Rtotal = 0,96.

Поскольку через каждое тепловое сопротивление проходит одинаковое количество тепла,

Ts − TambientRtotal = Tins − TambietRair260−200,96 = Tins − 200,096 = 44 ° C (111 ° F).

А, начиная с

Q = ΔTR = 260−200.962 = 50 Вт / м,

, мы можем вычислить годовые потери тепла для 30 м и 8760 часов в год как:

E = (250) (30) (8760) (3600) = 236 ГДж / год.

Видно, что это около 5 процентов потерь в голой линии, показанных на Рисунке 9.8.

ГВС.

Нагревание и транспортировка воды и других жидкостей требует использования энергии для повышения температуры воды, компенсации потерь тепла в трубопроводах, повышения давления жидкостей и преодоления сопротивления потоку жидкости в трубопроводах.

Подвод тепла, необходимого для повышения температуры жидкости, определяется выражением

(9,4) Ein = mCp (Tf − Ti),

, где

E _дюйм = подводимая энергия, джоули

м = масса, кг

C _p = удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж / кг ° C

T _f = конечная температура, ° C

T _i = начальная температура, ° C.

Мощность, необходимая для перемещения несжимаемой жидкости через внешнюю систему трубопроводов, равна

Мощность накачки = (массовый расход) (работа на единицу массы).

Это можно переписать как:

(9,5) pp = m˙ (ΔPρi) ватт,

, где

pp = мощность накачки, ватт

m˙ = массовый расход, кг / сек

Δ P = падение давления в системе, Н / м ²

ρ _i = плотность жидкости на входе в насос, кг / м ³.

Или, в более удобной форме, мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости, связана с перекачиваемым объемом:

(9,6) ppV˙ΔP Вт,

, где теперь

V˙ = откачиваемый объем, м3 / с

Падение давления зависит от системы (трубы, каналы, отверстия, изгибы и т. Д.) И должно определяться для каждого случая. В случае круглых труб это определяется следующим уравнением:

(9,7) ΔP = fρ¯v2L2De Nm2,

, где

f = коэффициент трения (безразмерный)

ρ¯ = средняя плотность, кг / м ³

v = скорость, м / с

L = длина трубы, м

D _e = диаметр трубы, м .

Потери из-за изгибов, увеличения и сжатия, а также клапанов и фитингов аналогичным образом пропорциональны квадрату скорости.

Для несжимаемых жидкостей объемный расход V˙ связан со скоростью v следующим образом:

V˙ = A⋅v м3 / сек

решение,

v2 = V˙2A2.

Подставляя эти результаты в уравнение для мощности накачки, получаем:

(9,8) pp = V˙3fρ¯L2A2Dewatts.

Это показывает, что после фиксированного размера трубы мощность, необходимая для откачки , увеличивается на как куб объемного расхода.И наоборот, для фиксированного расхода мощность откачки уменьшается на пропорционально пятой степени диаметра.

Для широкого диапазона чисел Рейнольдса f = 0,022 для чистой стальной трубы промышленного назначения. Это справедливо как для американских / британских единиц, так и для единиц СИ, поскольку f — безразмерное отношение, имеющее единицы длины / длины. Если используются американские / британские единицы измерения, в знаменатель уравнения мощности накачки необходимо вставить коэффициент преобразования ( г, = 32,2 фута / сек, ²).

Падение давления для полных трубопроводных систем требует определения потерь во всех компонентах. Это можно сделать приблизительно с помощью таких данных, как рисунок 9.9, на котором сопротивление потоку типичных фитингов преобразуется в эквивалентные длины трубы.

Рис. 9.9. Падение давления и жидкостное трение.

На этой диаграмме показаны эквивалентные сопротивления различных фитингов и форм в трубах и воздуховодах, выраженные в эквивалентных футах прямогонных труб или воздуховодов.

Источник: любезно предоставлено Crane Company.

Приведенные выше уравнения также могут использоваться для оценки падений давления для потока сжимаемой жидкости, когда падение давления и изменения температуры не вызывают больших изменений плотности (скажем, менее 5-10 процентов). В противном случае следует произвести более точные расчеты.

Относительную важность этих величин можно проиллюстрировать на примере расчета

Пример.

Проблема. Найдите мощность, необходимую для нагрева, создания давления и перекачки 3,1 × 10 ^–3 м ³ / сек воды через 2-дюймовую систему трубопроводов.Падение давления в трубопроводной арматуре и клапанах эквивалентно длине трубы, в два раза превышающей длину участка трубопровода.

70 e = 0,051 м (2 ″) 9395 Расчеты

Для нагрева воды:

Q = m˙ cp (Tf − Ti) = (3,1) (4,180) (60−20) = 518 кВт.

Для повышения давления:

pp1 = V˙ (Pf − Pi) = (3,1 × 10−3) (600−100) × 103 = 1,55 кВт.

Для преодоления перепадов давления:

ΔP = fρ¯v2L / 2 De = (0.022) (1000) (2,25) (1000 + 2,000) (2) (0,051) = 1,46 × 106 Н / м2pp2 = (3,1 × 10–3) (1,46 × 106) = 4,53 кВт.

Общая мощность откачки:

ppt = pp1 + pp2 = 6,08 кВт.

Предположим, что эффективность насоса составляет 81 процент; тогда необходимая входная мощность составляет ~ 7,5 кВт (10 л.с.), что составляет менее 2 процентов от общей входной мощности. В этом примере очевидно, что главной целью управления энергопотреблением должно быть сокращение тепловых потерь или рекуперация тепла.

Потери в системах горячего водоснабжения можно уменьшить, выполнив следующие действия:

•: Уменьшите настройки термостата
•: Закройте открытые резервуары
•: Изолируйте резервуары и трубы
Основным источником потерь в системах горячего водоснабжения являются резервные потери, которые возникают, когда резервуары постоянно поддерживаются при повышенных температурах. Рекуперация тепла — еще один полезный метод. Отработанное технологическое тепло (например, охлаждающая вода холодильного компрессора) часто можно использовать для нагрева или предварительного нагрева воды, как показано в следующем примере: Пример. В промышленном здании есть электрический бак для нагрева воды для бытовых нужд емкостью 760 л (200 галлонов) (Рисунок 9.10 (A)). Средняя потребность в горячей воде составляет около 700 л / час при 50 ° C. Измерения показали, что водонагреватель потребляет около 27,5 кВт летом и 40 кВт.7 кВт зимой. Температура воды на входе колеблется от 4 до 18 ° C. Рис. 9.10. Рекуперация тепла от компрессора холодильной системы. В том же здании находится поршневой чиллер мощностью 40 тонн (140 кВт) — 140 кВт эквивалентна теплоте сгорания 40 тонн — с двигателем компрессора мощностью 37 кВт (50 л.с.). Тепло, доступное от конденсационной установки, равно теплу, отведенному от здания (40 тонн или 140 кВт), плюс теплоту компрессора, насосов и другого оборудования.Если чиллер работает с максимальной нагрузкой, можно увидеть, что она равна или превышает 140 + 37 = 177 кВт (рисунок 9.10 (B)). Поскольку средняя мощность, необходимая для нагрева воды, составляет 34 кВт, даже если чиллер работает с половинной нагрузкой, он отбрасывает в три раза больше тепла, чем требуется для нагрева воды. Холодильный цикл фреона-22 имеет следующие температуры:

Данные
L = 1000 м (3280 футов)	V˙ = 3,1 × 10 ⁻³ м ³ / сек
P _{начальный} = 100 кН / м ²
ρ¯ = 1000 кг / м ³	P _{k конечный} = / м ²
v = 1.5 м / с	T _{начальная} = 20 ° C
C _p = 4,180 Дж / кг ° C	T _{конечная} = 60 ° C

6 ° C Переохлаждение в конденсаторе

Испарение	2 ° C
Конденсация	40 ° C
Перегрев в испарителе
3 ° C

Цикл показан на рисунке 9.11. Поскольку горячая вода требуется при температуре 50 ° C, а температура на выходе хладагента составляет 71 ° C, рекуперация тепла от хладагента в зоне перегрева является достаточной для обеспечения требуемых температур.

Рис. 9.11. Схема хладагента и цикл хладагента конденсаторной установки.

Источник: любезно предоставлено Anco Engineers, Inc.

Для рекуперации тепла можно рассмотреть несколько подходов:

•: Установите теплообменник в бак с горячей водой и пропустите через него горячий хладагент перед тем, как попасть в конденсатор.
•: Используйте второй бак для предварительного нагрева горячей воды с помощью теплообменника, нагреваемого хладагентом.
•: Используйте второй бак, теплообменник и рециркуляционный насос.

Этот третий подход был выбран как лучший способ оптимизации рекуперации тепла с переменной нагрузкой на горячую воду. Система рекуперации тепла с ручным управлением схематически изображена на рисунке 9.12. Обратите внимание, что также может быть разработан альтернативный подход с автоматическим управлением.

Рис. 9.12. Рекуперация тепла от конденсаторной установки.

Источник: любезно предоставлено Anco Engineers, Inc.

Стоимость этой системы была оценена следующим образом:

Механическое оборудование
(трубопроводы, теплообменник, клапаны, резервуар) ……………….	$ 8 600
Органы управления и электрические …………………………	1 900
Разное (модификации здания) ……………… ..	3 900
Инжиниринг и расходы подрядчика …………………….	10,600
ИТОГО …………	25000 долларов

Экономия оценивается в

(32-1 кВт) (8,760 часов в год) (0,06 доллара США / кВт · ч) = 17 345 долларов США. / год

(В приведенной выше оценке 32 кВт были средней нагрузкой круглый год, 24 часа в сутки.) Это дает простую окупаемость в 1,4 года. Обратите внимание, что была сделана поправка примерно на 1 кВт мощности, используемой системой рекуперации тепла. (См. Главу 12 для более подробного экономического анализа этого примера.)

Потери в насосной системе можно уменьшить за счет снижения давления в системе, уменьшения потерь на трение и устранения утечек. Основные возможности управления энергопотреблением можно резюмировать следующим образом:

•: Снижение давления в системе
•: Уменьшение потерь на трение (увеличение размера трубы, удаление редукционных клапанов)
•: Устранение утечек
•: Используйте резервуары для хранения или аккумуляторы, чтобы насосы можно было отключать на время работы или работать в непиковое время
•: Рециркуляция или повторное использование воды

Обычной практикой является подача воды под необходимым давлением выдерживать самые высокие нагрузки давления.Альтернативный подход, который иногда позволяет экономить энергию, — это подача воды под давлением, необходимое для большей части нагрузки, и установка подкачивающих насосов для нагрузок с высоким давлением.

Печи и печи с прямым и косвенным обогревом.

По оценкам, почти 50 процентов всей энергии, используемой в Соединенных Штатах, идет на технологический процесс или обогрев помещений (см. Ссылку 1, Глава 10, стр. 342).

Печи и печи с прямым нагревом полагаются на нагрев непосредственно продуктами сгорания (топливо) или электрическими нагревательными элементами.В печах косвенного нагрева используется теплообменник определенного типа для передачи тепла от источника тепла к технологическому процессу.

Существует три основных подхода к управлению эффективным использованием технологического тепла. Это:

•: Уменьшение потерь тепла
•: Использование более эффективного оборудования и процессов
•: Утилизация тепла

Уменьшение потерь.

Снижение тепловых потерь может быть достигнуто изоляцией или улучшенными конструкциями.Как правило, экономически оптимальное количество изоляции для печей, печей и труб зависит от диапазона температур и затрат на топливо, поэтому невозможно дать простое практическое правило. Каждый случай обычно необходимо анализировать по существу.

Одним из полезных подходов является рассмотрение анализа на основе единицы площади. Рассмотрим печь или резервуар, которые при нормальных условиях эксплуатации теряют 3,5 кВт / м ² на своих неизолированных стенках. Анализ показывает, что это может быть уменьшено до 0,7 кВт / м ², если 2.Добавляется 5 см утеплителя из минеральной ваты. Затраты на электроэнергию составляют 5,00 долларов США / ГДж (~ 4,73 доллара США / МБТЕ), а годовая работа составляет 2000 часов в год. Требуется годовая окупаемость. Анализ показывает:

Энергопотери без изоляции:

(3,5 кВт / м2) (2000 ч / год) (0,6 × 106 Дж / кВтч) = 25,2 ГДж / м2⋅год.

Энергопотери с изоляцией:

(3,7 кВт / м2) (2000 ч / год) (3,6 × 106 Дж / кВтч) = 5,04 ГДж / м2⋅год.

Энергосбережение:

25,2−5,4 = 20,16 ГДж / м2⋅год.

Экономия затрат:

(20.16 ГДж / м2⋅год) (500 $ / ГДж) = 100,80 $ / год.

Таким образом, если установленная стоимость изоляции равна или меньше 100 $ / м ², окупаемость составляет один год.

Другие формы тепловых потерь, которые следует оценивать, включают:

•: Тепло, поглощаемое работой или продуктом и теряемое при охлаждении работы
•: Тепло, поглощаемое вспомогательным оборудованием (конвейерами, лотками, и т. д.)
•: Теплоотвод в трубах или вне помещения

Более эффективное оборудование.

Более эффективные конструкции оборудования обычно требуют улучшенной теплопередачи, хотя иногда другой процесс (например, микроволновый нагрев) приводит к экономии. Потенциальных возможностей так много, что перечислить их здесь невозможно. Достаточно сказать, что общий подход должен заключаться в тщательном изучении конкретных потребностей процесса, а затем в попытке обеспечить тепло только тогда и там, где его использование необходимо.

Примеры этого подхода включают использование погружных нагревателей для резервуаров, а не недожиг, или использование индукционного нагрева вместо печей.Оба этих подхода концентрируют тепло в продукте и снижают вероятность внешних тепловых потерь. Другой пример — струйный нагрев , распространенный в европейской металлургии. Это позволяет теплу напрямую попадать на нагреваемый объект, тем самым проникая через поверхностный пленочный барьер и повышая эффективность теплопередачи. ⁽⁴⁾

Экономия тепла также является результатом преобразования периодических процессов в непрерывную работу. Это позволяет экономить топливо за счет исключения или сокращения периодов нагрева и охлаждения.Часто повышается и производительность. Например, одна компания заменила группу печей периодического действия на печь с шагающими балками, работающую на газе, и обнаружила, что новая печь работает с на 20 процентов меньше топлива и имеет производительность в 2,5 раза больше. Это также привело к экономии рабочей силы, поскольку для работы нового агрегата требовалось всего два человека (а не десять). ⁽⁴⁾

Избыточный воздух подается в духовки определенных типов для разбавления отработанного воздуха. Например, в сушильных шкафах для сушки растворителем воздух вводится для создания воздушно-газовой смеси, которая ниже нижнего предела взрываемости (НПВ).Многие печи используют чрезмерное количество разбавляющего воздуха, тем самым тратя впустую тепло и топливо.

Типичная промышленная практика заключается в работе в диапазоне концентраций до 25 процентов нижнего предела взрываемости. При автоматическом управлении возможна работа до 50 процентов пределов НПВ. Многие печи, которые используются сегодня, работают ниже 25 процентов нижнего предела взрываемости и могут работать до 5 процентов нижнего предела взрываемости. Это примерно в четыре раза больше фактически необходимого избыточного воздуха или примерно в два раза больше фактического потребления энергии. ⁽⁴⁾

Рекуперация тепла.

Рекуперация тепла — важный инструмент для энергоменеджера. Возможный список приложений для этой техники слишком длинный, чтобы включать его здесь, но репрезентативные примеры проиллюстрируют возможности.

•: Рекуперация тепла из вытяжного воздуха здания с помощью обратных систем
•: Рекуперация тепла молока на молочных предприятиях с помощью тепловых насосов
•: Рекуперация тепла охлаждающей воды воздушного компрессора и предварительный нагрев горячей воды с его помощью
•: Рекуперация тепла из конденсата пара и его использование для подогрева питательной воды
•: Рекуперация тепла от чиллеров и использование для горячей воды или отопления помещений

Переменные, определяющие возможность рекуперации тепла включает стоимость тепла, когда оно доступно, стоимость установки и способы использования тепла.Типичное использование рекуперированного тепла включает горячую воду, технологическое тепло, обогрев помещений, сушку и предварительный нагрев топлива или материалов. Иногда рекуперация тепла приводит к другой экономии, например, к сокращению работы вентилятора или насоса или к сокращению работы градирни. В этой главе приводится несколько примеров рекуперации тепла.

Тепло часто можно рекуперировать из горячих технологических потоков, выхлопных газов или дымовых труб. Часто теплообменное оборудование является критически важным элементом, в зависимости от диапазона температур и коррозионной активности горячих стоков.Выбор оптимального размера системы рекуперации тепла включает в себя баланс между стоимостью оборудования и преимуществом рекуперации еще большего количества тепла. Более подробно это обсуждается в ссылке 1 и проиллюстрировано несколькими тематическими исследованиями.

Влияние свойств дизельного топлива и условий эксплуатации двигателя на задержку зажигания в JSTOR

Abstract
Влияние свойств дизельного топлива и условий эксплуатации двигателя на задержку зажигания было изучено с использованием одноцилиндрового 4-тактного дизельного двигателя с прямым впрыском.Было обнаружено, что в прогретом двигателе задержка зажигания увеличивается нелинейно с уменьшением цетанового числа топлива, быстро увеличиваясь при цетановом числе ниже 35. Было обнаружено, что колебания в летучести и качестве зажигания передней части дизельного топлива вызывают не влияют на задержку зажигания. Было обнаружено, что топливо, содержащее присадку, улучшающую цетановое число, дает аналогичную задержку воспламенения при различных крутящих моментах по сравнению с природным дизельным топливом с таким же цетановым числом. При постоянных оборотах увеличение мощности двигателя за счет увеличения скорости впрыска топлива привело к линейному уменьшению задержки зажигания.Задержка зажигания была также сокращена за счет увеличения давления всасываемого воздуха, а также температуры масла, охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха. Таким образом, было обнаружено, что в полностью прогретых условиях двигатель хорошо работает при высоком крутящем моменте даже при использовании топлива с низким цетановым числом. Однако при низком крутящем моменте и в условиях частичного прогрева двигатель часто давал пропуски зажигания, что приводило к снижению производительности. Поскольку цетановое число (ASTM D613) определяется при одном конкретном наборе рабочих условий, будет обсуждаться правомерность его использования для прогнозирования характеристик при других рабочих условиях.
Информация для издателя
SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.
.

Воспламенение дизельного топлива – «НефтеГазЛогистика»

Техническая информация

Причины возгорания

Причины возгорания

При каком давлении воспламеняется качественное дизельное топливо

Принцип работы дизельного двигателя

Четырехтактные дизельные двигатели

Температура воспламенения дизельных топлив — Справочник химика 21

Самовоспламенение, топлива дизельные — Справочник химика 21

Как работает дизельный двигатель

Температура — самовоспламенение — дизельное топливо

Температура — самовоспламенение — дизельное топливо

О задержке воспламенения топлива в цилиндре дизеля Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Ignition Fuel — обзор

Пример.

Решение.

Преимущество возврата конденсата.

Преимущество автоматического контроля топлива.

Производство и распределение пара.

Пример.

Раствор.

ГВС.

Пример.

Пример.

Печи и печи с прямым и косвенным обогревом.

Уменьшение потерь.

Более эффективное оборудование.

Рекуперация тепла.

Влияние свойств дизельного топлива и условий эксплуатации двигателя на задержку зажигания в JSTOR

Добавить комментарий Отменить ответ