Что образуется при сгорании дизельного топлива
Перейти к содержимому

Что образуется при сгорании дизельного топлива

  • автор:

Процесс сгорания топлива в дизелях

Что же такое горение топлива? Это почти мгновенное окисление топлива с большим количеством выделяемой тепловой энергии и возгоранием.

Определение горения топлива

Химическая энергия в этом процессе преобразуется в тепловую, что и используется для работы двигателя. При всасывании в цилиндр извне поступает воздух, потом сжимается поршнем, создавая давление до 60 кг/см2.

Повышение давления нагревает воздух до 750 градусов, и вот в эти условия с еще большим давлением форсунками впрыскивается солярка. По сути, это распыленная смесь, она смешивается с горячим воздухом и воспламеняется в данных условиях. Такую температуру внутри цилиндра дизельного воздух приобретает в результате очень большого сжатия.

В следующей таблице представлены параметры сжатия и наибольшего давления, нужного для сгорания солярки в различных дизельных двигателях:

Правильное сгорание топлива

Происходит оно только при полном испарении топливной смеси внутри цилиндра.

Пропорции топлива и всасываемого воздуха должны оставаться одинаковыми внутри цилиндра. За это отвечает правильно настроенная топливная аппаратура двигателя и правильный подбор марки топлива, с учетом нужных качеств:

  • фракционный состав;
  • вязкость;
  • плотность и так далее.

Форсунки производят тонкое распыление, чтобы топливная смесь полностью сгорела и испарилась. Если какой-то процент топлива перед воспламенением находится в каплевидной форме, возгорание произойдет с задержкой вплоть до того момента, когда должен быть выпуск газов из цилиндра. Данная ситуация приведет к перегреву двигателя и падению мощности.

Малое количество воздуха также станет причиной неполного сгорания топливной смеси. Чтобы этого избежать, воздух в цилиндр поступает даже с запасом.

Теория и практика расчетов

Согласно расчетам, чтобы обеспечить хорошее сгорание, нужно на каждый килограмм топлива подать 14,5 килограмм воздуха. Но поскольку на практике необходим избыток, то воздух поступает в объеме больше, чем расчетное число. А вся причина в том, что от момента впрыска до возгорания смеси проходит всего 0,004 секунды. Это очень маленький промежуток времени для полноценного перемешивания топлива. С другой стороны, неполное сгорание топлива приводит к выхлопным газам с дымом.

Если поделить фактический объем воздуха, нужный для нормальной работы двигателя, на расчетный теоретический, то результатом станет коэффициент избытка воздуха. Его обозначают начальной греческой буквой «альфа».

К примеру, цилиндру двигателя для нормальной работы необходимо 24 килограмма воздуха, расчетное число в теории 14,5 кг. Производим расчет коэффициента альфа у такого дизеля: 24:14,5=1,66.

Очень большой альфа-коэффициент приведет к тому, что энергия топлива нагреет сначала воздух, температура сгорания понизится, соответственно, произойдет падение мощности двигателя.

Есть 3 фазы воспламенения топлива от сжатия:

  • задержка воспламенения (в зависимости от выбора марки топлива и хорошо настроенного распыления);
  • быстрое сгорание топлива приводит к росту давления (зависит от количества впрыскиваемого горючего и скорости, с которой пламя распространяется);
  • замедление управляемое горение (зависит от скорости подачи топлива и скорости предыдущих фаз).

Главная характеристика дизельного топлива

Теплота сгорания считается основным параметром для любой марки солярки. Измеряется в калориях тепла на единицу объема или массы горючего. Есть высшая и низшая теплота сгорания. Высшая – учитывает выделяемое тепло от сгорания топлива и конденсации воды. Низшая учитывает только тепло от сгорания топлива, конденсация воды в расчёт не берется. Разница между этими двумя параметрами не превышает 10%.

В расчётах и оценке свойств солярки учитывают низшую теплоту сгорания. Если её выражают в килограммах, считается весовой (ккал/кг). Если топливо рассчитывают в литрах – объемной (ккал/л).

  • 1 кг солярки выделяет 10200 ккал тепла;
  • 1 кг угля антрацита – 8000 ккал;
  • 1 кг дров из берёзы – 4700 ккал.

Качество сгорания дизельного топлива оценивается посредством цетанового числа.

Что образуется при сгорании дизельного топлива

ДЫМ, САЖА, КОНДЕНСАТ

sajadimohod.jpg

В соответствии с малым энциклопедическим словарем Брокгауза и Эфрона, «дым» есть ничто иное, как «видимая на глаз смесь газов, паров и мелко раздробленных твердых веществ; образуется при неполном сжигании топлива.… Заключая вредные для животных и растений вещества, дым отравляет воздух, загрязняет окружающую местность, портит здания, памятники…».
При сжигании топлива происходит химическая реакция – «горение обычное», которая представляет собой соединение вещества с кислородом воздуха, сопровождающаяся выделением тепла и света. При горении образуются угольный ангидрид (двуокись углерода, ангидрид угольной кислоты, углекислый газ, CO2), серный ангидрид (триоксид серы, сернистый газ, SO3) и водяной пар.
Концентрация углекислого газа в помещениях жилых и общественных зданий – один из санитарно-гигиенических показателей степени чистоты воздушной среды – именно поэтому так важно, чтобы печь или камин, находящиеся в доме, не дымили.
Дым, безусловно, вреден для живых организмов, но, помимо этого, с ним связана и другая проблема, которую приходится решать при организации дымоотведения.
Помимо газа и пара, находящихся во взвешенном, летучем состоянии и при наличии тяги стремящихся вверх, в дымоходе, как правило, присутствует и некоторое количество влаги, которая образуется в процессе конденсации водяных паров, входящих в состав дымовых газов на недостаточно прогретых внутренних стенках дымоходов.
При охлаждении отходящих газов происходят химические реакции, и в дымоходе образуется агрессивный конденсат, который представляет собой раствор угольной и серной кислот.
Угольная кислота образуется в результате взаимодействия растворимого в воде углекислого газа и водяного пара:

Известно, что растворимость вещества в определенном интервале зависит от температуры – чем ниже температура раствора, тем меньшее количество вещества в нем может находиться в растворенном виде, и наоборот. Однако слабая угольная кислота очень неустойчива и при нагревании раствора уже выше 20 о С начинает распадаться с выделением углекислого газа и воды. Следовательно, влияние угольной кислоты на стенки дымохода может проявляться только в холодное время года при длительном периоде «простоя» теплогенератора. Поскольку такая ситуация нетипична, то и вероятность проявления данного негативного фактора невелика.
Гораздо сильнее угольной кислоты на стенки дымохода воздействуют растворы серной кислоты, которые наряду с угольной кислотой присутствуют в конденсате.
Серная кислота образуется при взаимодействии серного ангидрида (SO3), содержащегося в отходящих газах теплогенераторов, особенно работающих на дизельном топливе, и паров воды:

Разбавленная серная кислота реагирует с большинством металлов, в том числе с железом, входящим в состав стали. Концентрированная серная кислота – сильный окислитель, при нагревании окисляет все металлы, кроме золота (Au) и платиновых металлов (Pt), за исключением палладия (Pd). В отличие от угольной кислоты (H2CO3), серная кислота (H2SO4) является более устойчивой и при нагревании не распадается.
Для того чтобы в дымоходе не образовывался конденсат, необходимо условие поддержания стабильно высокой температуры более 100 о С. Поэтому температурный режим в дымоходе очень важен. Стабильность температурного режима является так же непременным условием наличия тяги, ведь она формируется за счет разницы температур отходящих газов в дымовом канале и атмосферного воздуха снаружи. Наличие тяги способствует выносу из дымового канала твердых и аэрозольных дымовых частиц. Если тяга плохая – происходит осаждение сажи и конденсата на стенках дымохода и задымление помещения.
Если мы имеем дело с твердым топливом (печь, камин, твердотопливный котел), то данная проблема не возникает, так как температура отходящих газов высока. А вот если теплогенератор работает на газе, особенно пропане, да еще и дискретно, при наличии современной котловой автоматики, то температура в дымоходе не стабильна и накопление в нем сажи и конденсата неизбежно.
Тут налицо противоречие – с одной стороны, для нормального функционирования дымохода необходимо поддержание стабильно высокой температуры, а, с другой стороны, именно при высоких температурах имеет место наиболее жесткое воздействие на материал дымохода растворенных в конденсате кислот.
Тем не менее, это не значит, что данная проблема не решаема. Можно добиться сокращения времени присутствия агрессивной среды в дымоходе путем быстрого преодоления порога конденсатообразования. Для этого, а так же для того чтобы температура в дымоходе была более стабильна, необходимо, чтобы нагрев его стенок происходил быстро, а остывание – медленно.
При сжигании различных видов топлива, газообразного, жидкого (дизельного) или твердого, химический состав и температура отходящих газов различны. Поэтому дымоход должен быть изготовлен из материала, кислотоустойчивость которой соответствует PH среды, формируемой при работе определенного теплогенератора или энергетической установки.

Блог компании

07 март. 2024

Разработано для низких выбросов

На протяжении всего процесса разработки OXE Diesel цель заключалась в разработке и внедрении технологий и стратегий для обеспечения двигателей, отвечающих самым строгим стандартам в отношении выхлопных газов, шума и вибрации.

Модели OXE Diesel соответствуют нормам выбросов, установленным Агентством по охране окружающей среды (EPA), Европейским союзом (ЕС), Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB) и для OXE175 и OXE200 EIAPP. Он также соответствует стандартам IMO Tier II, EPA Tier III и RCD.

Правила выбросов (HC + NOX)

На протяжении всего процесса разработки OXE Diesel цель заключалась в разработке и внедрении технологий и стратегий для обеспечения двигателей, отвечающих самым строгим стандартам в отношении выхлопных газов, шума и вибрации.

Источник информации: Регламент США по охране окружающей среды ограничивает количество дизельных и бензиновых подвесных двигателей.

EPA и ЕС находятся на переднем крае установления самых строгих стандартов, действующих сегодня. Требования к производительности и испытаниям, предъявляемым к выхлопным газам, возлагают на изготовителя ответственность за разработку и внедрение самых современных технологий управления двигателем.

CO2 выбросы

Снижение выбросов CO2

Сниженное потребление топлива для СО1

Снижение расхода топлива является ключевым фактором, объясняющим, почему двигатель OXE Diesel выделяет значительно меньше СО1 при сравнении OXE Diesel с бензиновыми подвесными двигателями для прогулочных судов.

Правила в директиве EPA Tier III заставили автомобильную промышленность сократить эти выбросы. Поскольку головка двигателя OXE Diesel является производной от автомобильной промышленности, это влияние выходит за рамки. В соответствии с EPA Tier III, 1 л дизельного топлива должен выделять только 8,36 г, тогда как нерегулируемые бензиновые двигатели могут выбрасывать до 620 г / л.

Это приводит к снижению СО1 до 99,7%

Снижение выбросов CO1

HC+NOX

Снижение расхода топлива является ключевым фактором, объясняющим, почему дизельный двигатель OXE выделяет значительно меньше HC и NOx, чем бензиновые подвесные двигатели. Из 1 л дизельного топлива образуется приблизительно 17,8 г по сравнению с 1 л бензина, который при зажигании дает 33,4 г НС + NOx.

Поскольку OXE Diesel потребляет на 42% меньше топлива, чем сопоставимые бензиновые альтернативы, OXE Diesel снижает выбросы HC + NOx до 69,8%.

Снижение выбросов (HC + NOx)

Источник информации: Регламент США по охране окружающей среды ограничивает количество дизельных и бензиновых подвесных двигателей.

Новости

8 октября 2020

Всем привет. Наступила осень и самое время задуматься о следующем сезоне и приобрести новенький мотор OXE DIESEL

13 июля 2020

Мы с гордостью и радостью хотим сообщить вам, что мы — официальный дилер бренда OXE DIESEL на территории Дальнего Востока.

OXE DIESEL — ЕДИНСТВЕННЫЙ ПОДВЕСНОЙ ДВИГАТЕЛЬ, СОЗДАННЫЙ СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ КОММЕРЧЕСКИХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ. ОН ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ТЕХ, КТО ИСПОЛЬЗУЕТ СВОЮ ЛОДКУ КАЖДЫЙ ДЕНЬ, НЕЗАВИСИМО ОТ УСЛОВИЙ, И КАЖДЫЙ ГОД ПОЛАГАЕТСЯ НА УСТРОЙСТВА В ТЕЧЕНИЕ МНОГИХ ЧАСОВ. ИННОВАЦИЯ ЗАПОЛНЯЕТ НОВЫЙ СЕГМЕНТ В МОРСКОЙ ОТРАСЛИ И НЕ МОЖЕТ СРАВНИТЬСЯ НИ С ЧЕМ НА РЫНКЕ СЕГОДНЯ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ВЫНОСЛИВОСТЬ, СИЛА И КОНТРОЛЬ.

Мы очень впечатлены низким уровнем шума, создаваемого OXE Diesel 200. На холостом ходу он излучает менее 67 дБ, измеренный на двигателях с капотом и в салоне Aluventure 1100, уровни шума составляют 67 дБ при 28 узлах и 70 дБ при 33 узлах. Низкий уровень шума позволяет пользователям работать дольше, не рискуя утомиться из-за шума.

OXE DIESEL

OXE — это первый в мире высокоэффективный дизельный подвесной двигатель, устанавливающий новые стандарты долговечности, топливной экономичности и низкого уровня выбросов для подвесного двигателя.

Использование маринизированного автомобильного дизельного двигателя, установленного горизонтально, проверенного временем в соответствии с автомобильными требованиями и проверенного на миллионы миль в серийных автомобилях.

Концепция исключает конические зубчатые колеса и передаточные валы с использованием инновационной технологии ремней, которая обеспечивает высокую передачу крутящего момента. Тонкие погружные модули обеспечивают меньшее сопротивление, снижают расход топлива и увеличивают скорость.

Как дизельное топливо влияет на экологию?

Дизельное топливо, или солярку, получают при перегонке нефти при 200–350°C и атмосферном давлении. Это смесь линейных и ароматических углеводородов с длиной цепи от 9 до 25 атомов углерода и их производных.

В одной из наших предыдущих статей мы обсуждали виды и типы ГСМ, среди которых также мы вкратце упоминали дизельное топливо. В связи с участившимися разливами нефтепродуктов в мире, мы решили написать статью о том, насколько опаснее дизтопливо для экологии, чем другие нефтепродукты.

Дизельное топливо: влияние на экологию

Дизельное топливо, или солярку, получают при перегонке нефти при 200–350°C и атмосферном давлении. Это смесь линейных и ароматических углеводородов с длиной цепи от 9 до 25 атомов углерода и их производных. На дизельном топливе работают поезда, корабли, автобусы и грузовые автомобили, сельскохозяйственные и военные машины. Поскольку солярка дешева и выделяет много энергии, дизельным топливом заправляют электрогенераторы и котлы отопления. Для окружающей среды дизельное топливо опаснее, чем бензин. Это обусловлено и его физическими свойствами, и продуктами сгорания солярки.

Физические свойства дизельного топлива

Дизельное топливо более вязкое и менее летучее, чем бензин, который состоит из углеводородов с длиной цепи от 4 до 12 атомов. Летучие углеводороды испаряются из дизельного топлива медленно, что приводит к более длительному воздействию на окружающую среду. Биоразнообразие микроорганизмов в почве после разливов дизельного топлива снижается на 40-60%. Солярка токсична для беспозвоночных и растений. Дизельное топливо, как и другие нефтепродукты, опасно для водоплавающих животных и птиц. Оно растворяется в жире, покрывающем их шерсть или перья, и снижает его водоотталкивающие свойства. Кроме того, нефтепродукты образуют на воде пленку, которая снижает поступление кислорода. Это приводит к замору рыб и других организмов, обитающих в толще воды. Некоторые составляющие дизельного топлива тяжелее воды. При попадании в водоем дизельное топливо загрязняет его по всей глубине. Этим оно отличается от бензина.

Продукты сгорания дизеля

При сгорании дизельного топлива образуются вода, углекислый газ, оксид и диоксид азота и органические соединения: бензол, ацетальдегид, формальдегид, акролеин, диоксины и другие яды, канцерогены и эндокринные дизрупторы. Оксиды азота загрязняют воздух и опасны как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Дизельные устройства выделяют примерно в 20 раз больше оксидов азота, чем бензиновые. Содержание в дизельных выхлопах углекислого и угарного газов, напротив, ниже, чем в бензиновых. В дизельных выхлопах присутствуют соединения мышьяка, сурьмы, ртути, хрома, бериллия. Тяжелые металлы накапливаются в организме и вызывают хронические отравления. Содержание этих веществ в бензине заметно ниже.

Биоразложение дизельного топлива

В почве углеводороды, входящие в состав дизельного топлива, биодеградируют за срок от 3 недель до 9 месяцев и более. Скорость биодеградации зависит от количества и типа микроорганизмов, некоторые из которых разрушают углеводороды. При загрязнении дизельным топливом в окружающую среду выделяются тяжелые металлы, многие из которых токсичны для бактерий. Это замедляет восстановление среды. Биодеградация дизельного топлива в воде осложнена его нерастворимостью. Она длится от 5 месяцев и также происходит тем быстрее, чем больше в воде микроорганизмов. Ускорить биодеградацию дизельного топлива возможно с помощью гуминовых кислот. Они повышают растворимость дизельного топлива в воде и, следовательно, его доступность для микроорганизмов. Присутствие гуминовых кислот также способствует фитодеградации дизельного топлива – его разрушения растениями. Сорбент Spill-Sorb предназначен для очистки почвы и воды от дизельного топлива и других нефтепродуктов. Он изготовлен из сфагнума – мха, богатого гуминовыми кислотами. Мелкоячеистая структура сфагнума впитывает нефтепродукты подобно губке. Гуминовые кислоты повышают растворимость углеводородов в воде. С их помощью почвенные и водные микроорганизмы быстрее разрушают нефтепродукты. К слову, именно с помощью абсорбента Spill-Sorb производилась очистка нефтезагрязненных почв и вод в Норильске после разлива. Торфяной абсорбент показал высокие результаты и способствовал быстрой и эффективной очистке воды и почвы от углеводородного загрязнения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *