Горение дизельного топлива: температура воспламенения, активатор и фазы горения

Факторы

В процессе сгорания дизеля основную роль играют следующие факторы:

Индуцированный заряд воздуха, его температура и его кинетическая энергия в нескольких измерениях.
Распыляемость впрыскиваемого топлива, проникновение брызг, температура и химические характеристики.

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют другие параметры, которые могут существенно повлиять на работу двигателя. Они играют вторичную, но важную роль в процессе сгорания. Например:

Конструкция впускного канала. Она оказывает сильное влияние на движение наддувочного воздуха (особенно в тот момент, когда он входит в цилиндр) и на скорость перемешивания в камере сгорания. От этого может меняться температура горения дизельного топлива в котле.
Конструкция впускного отверстия также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто путем передачи тепла от водяной рубашки через площадь поверхности впускного отверстия.
Размер впускного клапана. Контролирует общую массу воздуха, впускаемого в цилиндр за конечное время.
Степень сжатия. Она влияет на испарение, скорость перемешивания и качество сгорания, независимо от температуры горения дизельного топлива в котле.
Давление впрыска. Оно контролирует продолжительность впрыска для заданного параметра отверстия сопла.
Геометрия распыления, которая непосредственно влияет на качество и температуру горения дизельного топлива и бензина за счет использования воздуха. Например, больший угол конуса разбрызгивания может поместить горючее сверху поршня и снаружи бака сгорания в дизельных двигателях DI с открытой камерой. Это условие может привести к чрезмерному «курению», так как горючее лишается доступа к воздуху. Широкие углы конуса могут также привести к разбрызгиванию топлива на стенках цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это требуется. Распыленное на стенку цилиндра, оно в конечном итоге будет перемещено вниз в масляный поддон, что сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол разбрызгивания является одной из переменных, влияющих на скорость перемешивания воздуха в топливной струе вблизи выходного отверстия инжектора, он может оказать существенное влияние на общий процесс сгорания.
Конфигурация клапана, которая контролирует положение инжектора. Двухклапанные системы создают наклонное положение инжектора, что подразумевает неравномерное распыление. Это приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку инжектора, симметричное расположение распыления топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей.
Положение верхнего поршневого кольца. Оно контролирует мертвое пространство между верхней площадкой поршня и гильзой цилиндра. Это мертвое пространство задерживает воздух, который сжимается и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания

Поэтому важно понимать, что система работы дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, распылителями форсунок и их непосредственным окружением. Сгорание включает в себя любую часть или компонент, которые могут повлиять на конечный результат процесса

Потому ни у кого не должно быть сомнений по поводу того, горит ли дизельное топливо.

На что влияет состав дизельного топлива

Процентного состава ДТ вдияет на следующие характеристики:

низкотемпературные свойства;
степень чистоты;
вязкость и плотность;
экологичность;
влияние на срок эксплуатации двигателя;
пожароопасность;
испаряемость.

Одним из главных является низкотемпературное свойство. Для того, чтобы понизить температуру застывания при помощи специальных технологий, углеводородный состав ДТ подвергают изменению и добавляют тяжелые фракции. При этом удается снизить температуру помутнения и фильтруемости. Иногда в ДТ добавляют депрессионные присадки, благодаря которым температуру застывания тоже можно понизить, но температура помутнения остается прежней. К тому же, такое топливо можно использовать не во всех сферах.

Количество воды, смол, механических примесей, нафтеновых кислот в ДТ напрямую влияет на работу мотора и срок его эксплуатации. Чем чище будет дизтопливо, тем лучше будет работать двигатель. Износ мотора раньше времени может произойти из-за низкого содержания серы. Но при этом его производителям необходимо соблюдать тонкую грань. Увеличенное содержание серы повышает количество опасных составляющих в выхлопных газах и влияет на экологию. Принято считать, что качественное, экологичное дизтопливо должно содержать в своем составе до 0,035 процентов серы.

Свойства дизтоплива: вязкость, вопламеняемость и застывание. Как они меняются в отсутвии тех или иных веществ.В составе дизельного топлива встречаются парафиновые углеводороды, нафтеновые или ароматики. От того, какие из этих веществ используются при производстве дизтоплива, меняются характеристики самовоспламеняемости. Наиболее высокий показатель у ДТ с применением парафиновых углеводородов, соответственно на нем двигатель будет запускаться лучше всего. Средний показатель — у нафтеновых, наиболее низкий — у ароматиков. Увеличить цетановое число можно при помощи присадок или высокоцетановых компонентов. Цетановое число не должно быть ниже 45 единиц.

На появление нагара, коррозии и на износ двигателя оказывает влияние сернистые соединения, которые представляют собой металлы и непредельные углеводороды. Образование нагара не дает двигателю нормально работать, что приводит к его перегреву и плохой очищаемости от отработавших газов. Мощность двигателя снижается, а потребляемость топлива становится все больше. Из-за чрезмерного содержания смолистых соединений вязкость увеличивается, а испаряемость вещества становится хуже. В соответствии с техническим регламентом коксуемость любой марки ДТ не должена превышать 0,3 процента, а содержание золы не более 0,01 процент.

Одним из важных показателей является температура вспышки. По этому параметру можно определить, насколько дизель пожароопасен. От этого зависит сфера его применения. В пожароопасных местах, в закрытых помещениях можно использовать топливо с повышенной температурой вспышки — не менее 40 градусов. Топливо для судовых, тепловозных двигателей, горнодобывающих машин должно иметь не меньше 60 градусов. По своему цвету марки дизельного топлива не очень сильно отличаются, так как в него не добавляют красителей.

Преимущества и недостатки

С 70-х годов прошлого столетия использование дизельных двигателей в более крупных дорожных и внедорожных транспортных средствах в США возросло. Согласно данным Британского общества производителей и производителей автомобилей, средний показатель по ЕС для дизельных авто составляет 50 % от общего объема продаж (среди них 70 % — во Франции и 38 % — в Великобритании).

В холодную погоду запуск высокоскоростных дизельных двигателей может быть затруднен, поскольку масса блока и головки цилиндров поглощает тепло сжатия, предотвращая воспламенение из-за более высокого отношения поверхности к объему. Предварительно такие агрегаты используют небольшие электрические нагреватели внутри камер, называемых свечами накаливания.

Многие двигатели используют резистивные нагреватели во впускном коллекторе для нагрева входящего воздуха и для запуска или до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температура. Электрические резистивные нагреватели блока двигателя, подключенные к электросети, используются в холодных климатических условиях. В таких случаях его требуется включать на длительное время (более часа), чтобы уменьшить время запуска и износ.

Блочные нагреватели также применяются для аварийных источников питания с дизельными генераторами, которые должны быстро снимать нагрузку при сбое в работе. В прошлом использовалось более широкое разнообразие методов холодного запуска. Некоторые двигатели, например Detroit Diesel, использовали систему для введения небольших количеств эфира во впускной коллектор, чтобы начать сгорание. Другие использовали смешанную систему с резистивным нагревателем, сжигающим метанол. Импровизированный метод, особенно на неработающих двигателях, состоит в том, чтобы вручную распылять аэрозольный баллончик с эфирной жидкостью в поток всасываемого воздуха (обычно через узел фильтра всасываемого воздуха).

Влияние плотности на свойства дизельного топлива

Плотность — одна из ключевых характеристик нефтепродуктов для дизельных двигателей. Этот показатель во многом определяет, насколько эффективно тот будет работать при разных температурах.

Дизельное топливо (ДТ) — смесь тяжелых углеводородов с температурой кипения 180- 360 °C, полученных перегонкой и фракционированием нефти и нефтепродуктов. В зависимости от исходного сырья, технологии получения, в состав в разных соотношениях входят:

алканы (соединения парафинового ряда) – 10-40%;
нафтеновые структуры — 20- 60%;
ароматические соединения — 14-30%.

Большой разброс концентраций углеводородов разных гомологических рядов обусловлен многообразием сортов ДТ.

Удельный вес солярки разных марок варьирует в пределах 830-860 кг/м3 (при 20 °C). Как и другие характеристики, этот показатель сильно зависим от температурных колебаний. Например, снижение температуры окружающего воздуха всего на 10 °C приводит к возрастанию значения ≈ на 1%.

Для изменения удельного веса ДТ предназначены специальные приспособления — ареометры серии АН для нефтепродуктов. Они представляют собой запаянную стеклянную трубку со шкалой.

Параметры, которые зависят от плотности топлива

Значение удельного веса оказывает прямое влияние на реологические свойства ДТ. Продукция с высоким удельным весом обладает повышенной вязкостью по сравнению с более легкими материалами.

Для разных марок значение вязкости колеблется в диапазоне 1,5 – 6,0 мм2/с (данные приведены для 20 °C). Вязкость — величина непостоянная и сильно зависит от температуры. При ее повышении текучесть солярки возрастает.

Подвижность ДТ оказывает большое влияние на основные параметры работы двигателя — скорость прокачки по подающим каналам, фильтрацию, распыление в форсунках. Снижение вязкости приводит к просачиванию горючего в зазоры насоса, за счет чего уменьшается его подача. Со временем прогорает головка поршня, и двигатель выходит из строя. Если солярка густеет, происходит блокирование фильтров, возникают проблемы при запуске.

От плотности зависит теплотворная способность ДТ. Чем она выше, тем больше тепловой энергии высвобождается от сгорания топлива и тем выше КПД двигателя. Тяжелые сорта солярки экономичнее в расходе.

С величиной удельного веса тесно связан и температурный предел эксплуатации. Он ограничен значением температуры помутнения, при которой в жидкости появляются твердые частицы. Понижение температуры на 5-10 °C приводит к утрате текучести, и продукт превращается в студнеобразную субстанцию.

Критерий сезонного выбора горючего

Плотность ДТ — универсальный показатель, позволяющий четко разделить многочисленные типы продукции на классы в зависимости от погодных условий, в которых они способны эффективно работать. По сезонному признаку выделяют:

ДТЛ — летние сорта горючего (плотность — 845 –865 кг/м3, кинематическая вязкость — от 3,8 до 6,0 сСт), рекомендуются для использования при плюсовых температурах. Ниже 0 °C начинают густеть, при –10 °C застывают. Отличаются более высоким КПД по сравнению с зимними марками;
ДТЗ — зимние сорта (плотность — 825 – 845 кг/м3, вязкость — от 1,8 до 5,0 сСт) — предназначены для работы в температурном диапазоне от -30 до 0 °C . Этот тип горючего самый популярный у автомобилистов РФ, а в средней полосе — практически внесезонный;
ДТА — арктическое горючее (плотность — 760 – 820 кг/м3, вязкость — 1,5 – 4,0 сСт) сохраняет работоспособность до -55 °C. Незаменимо для регионов с особо холодным климатом.

Вид топлива необходимо выбирать по погодным условиям: в морозы — с максимальной текучестью, летом — с минимальной.

ООО НефтеГазЛогистика реализует сертифицированное горючее ведущих российских НПЗ. Мы предлагаем дизельное топливо:

с доставкой по Москве и области;
по ценам без «накруток» посредников — наша компания — официальный представитель завода-производителя;
со скидками для постоянных клиентов.

Чтобы оформить заказ, звоните по телефону, указанному в шапке сайта.

Связь плотности горючего и экономичности дизеля

Плотность горючего и экономичность дизеля напрямую зависит от температуры воздуха.

Поскольку процесс сгорания дизельного топлива, обладающего большим удельным весом, проходит с выделением огромного количества энергии, значительно превышающее количество энергии, полученное от сгорания менее плотного топлива, то применение летнего вида ДТ более экономично.

Использование такого вида топлива в зимний период не повысит его показатель рентабельности. Это обусловлено тем, что в составе летнего топлива, кроме керосиново-газойливых углеводородов, в которых сосредоточен весь запас топливной энергии содержатся растворенные парафиновые элементы. Эти компоненты обладают особенностью застывать даже при небольшом снижении температурных показателей солярки. При этом дизельное топливо становится вязким, пропускная способность фильтров снижается.

Для повышения эффективности работы ДВС в дизельное топливо, применяемое в холодное время года, добавляют различные присадки, которые являются ингибитором процесса затвердевания парафинов и повышения плотности топлива. Такие добавки хоть и понижают температуру загущения солярки, но на его плотность влияют в малой степени. Казалось бы, что при введении в летнее топливо соответствующей присадки, можно использовать его в качестве зимнего, но это не соответствует истине. Так как вводимый в ДТ компонент всего лишь понижает температуру загущения парафиновых компонентов топлива.

Само горючее при этом свою плотность не утратит, и с понижением температурных показателей продолжит густеть, что приведет к нарушениям в работе двигателя. Еще одним заблуждением является то, что при добавлении присадки в застывшее ДТ возможно снизить его плотность. Соответственно, плотность горючего является важным показателем в холодное время года. В жаркое время более актуальны такие характеристики как процентное содержание серы и цетановое число.

Естественно, из-за изменения плотности солярки, экономическая эффективность топлива зимой существенно снижается. Этому способствуют еще такие факторы, как наледи и снежные заторы на дорогах, которые затрудняют процесс движения и повышают расход горючего.

Открытые камеры

Если верхнее отверстие чаши в поршне имеет меньший диаметр, чем максимальный этот же параметр чаши, то ее называют возвратной. Такие чаши имеют «губу». Если ее нет, то это открытая камера сгорания. В дизельных двигателях данные конструкции с чашей типа «мексиканская шляпа» известны с 20-х годов прошлого века

Они использовались до 1990 года в двигателях большой грузоподъемности до того момента, когда возвратная чаша стала более важной, чем была раньше. Эта форма камеры сгорания предназначена для относительно продвинутых значений времени впрыска, где чаша содержит большую часть горящих газов

Она не очень подходит для стратегий замедленного впрыска.

Как уровень плотности влияет на расход топлива

Плотность топлива далеко не только граница его замерзания. Количество выделяемой соляркой энергии также зависит от ее плотности.

Чем плотнее топливо, тем больше энергии выделяется в процессе его сгорания. Соответственно, чем более высока плотность, тем эффективнее будет КПД двигателя. Поэтому топливо с высокой плотностью наиболее экономичный вариант. Но есть нюанс.

Дело в том, что температура и плотность дизельного топлива тесно взаимосвязаны с таким явлением, как вязкость. Горючее с более низкой плотностью обладает меньшей вязкостью. Соответственно, оно более жидкое. А потому менее подвержено кристаллизации.

Более подробную информацию о том, как рассчитать расход топлива, вы сможете узнать в любопытной статье нашего специалиста.

В то же время, степень плотности величина непостоянная и во многом зависит от температуры. Так, например, увеличение температуры дизельного топлива уменьшает его плотность.

Подведём итоги:

чем плотнее топливо, тем экономичнее оно расходуется;

Всё это влияет на то, какое топливо выбирать в зависимости от сезона.

Температура воспламенения солярки

Когда рассматривается температура воспламенения солярки, то преимущественно указывается самовоспламенение. Для летнего горючего она равна 310С, тогда как для зимнего 240С. Причина у данной разницы заключается в условиях эксплуатации и хранения. К тому же данные показатели сильно зависят от давления, потому что процесс возгорания ДТ в двигателе происходит именно при давлении, но без дополнительного источника искры (в бензиновых аналогах задействуются свечи).

Одним из важных нюансов стоит учитывать задержку воспламенения, т.к. именно она оказывает решающее влияние на ЦЧ. К тому же минимальная задержка позволяет существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Определение плотности дизельного топлива

Плотность дизельного топлива регламентируется по двум ГОСТам

Мы надеемся, что владельцам дизельных автомобилей стало понятно значение плотности топлива, и как можно угробить двигатель, если зимой залить в него летнюю солярку. Причем антигели работают только в том случае, когда топливо еще жидкое, только тогда они могут раствориться. Если топливо уже помутнело, никакой антигель не спасет топливную систему. Поэтому заправляться нужно на проверенных заправках, а если такой возможности нет, то можно проверить плотность солярки на глаз. Конечно, это не лабораторные испытания, но если солярка на морозе -15 градусов при попадании на металлическую пластину превращается в кисель и не собирается стекать, значит, топливо было куплено летом и не соответствует параметрам зимней солярки. При температурах ниже 20 градусов цельсия солярка из летних запасов перестает скапывать с заправочного пистолета. Нормальное зимнее дизельное топливо начинает мутнеть только при температуре 30 градусов мороза.

Для самых настойчивых есть способ убедиться в этом при помощи обычного ареометра – прибора, которым проводят измерение плотности жидкостей. Зная номинальную плотность топлива при 20 градусах, можно измерить прогретую солярку в гараже или дома, главное соблюдать температурный 20-градусный режим для чистоты эксперимента. После измерения сравнить полученные данные с ГОСТом.

Виды горючего

Оно бывает разным. Но нефтепродукты и другое топливо легко поддаются воспламенению.

Классификация следующая:

В каком агрегатном состоянии находиться	Происхождение горючих материалов
Естественные	Искусственные
Жидком	Нефть.	Бензин, дизельное топливо, смолы, керосин.
Газообразном	Природный и промышленный.	Генераторный, светильный, водяной.
Твердом	Уголь, сланцы, дрова и торфяные породы.	Кокс, пылевидное и в брикетах топливо.

Температура возгорания керосина и других продуктов отличается. Измерять ее достаточно сложно. Также разняться правила тушения. Твердыми материалами естественно пользуются для нагрева помещений люди, имеющие котел.

Сколько тонн и литров, в кубе дизельного топлива

Как рассчитать плотность дизельного топлива Объем кубический метр. В этом объёме (независимо от температуры) будет всегда 1000 (тысяча) литров или кубических дециметров. А вот масса дизельного топлива сильно меняется от температуры. На этом навариваются на заправках, а особенно донкерманы на танкерах. В удачный рейс на танкере 7 000 тонн можно до 25 тонн соляры налево сплавить)))) )

При повышении температуры объем нефтепродуктов увеличивается и определяется по формуле V 2 = V1 (1 + ∆tβ) ,

где V2 – объем нефтепродукта при повышении температуры на 1 °С; V1 – первоначальный объем нефте- продукта; ∆t – разность температур; β – коэффициент объемного расширения нефтепродукта (табл. 2). 2 Коэффициенты объемного расширения нефтепродуктов в зависимости от плотности при +20 °С на 1 °С

Плотность, Плотность, г/см3 β г/см3 β

0,700 …0,710 0,00127 0,800 …0,810 0,00095 0,710 …0,720 0,00123 0,800 …0,810 0,00092 0,720 …0,730 0,00120 0,800 …0,810 0,00089 0,730 …0,740 0,00116 0,800 …0,810 0,00087 0,740 …0,750 0,00113 0,800 …0,810 0,00084 0,750 …0,760 0,00110 0,800 …0,810 0,00082 0,760 …0,770 0,00107 0,800 …0,810 0,00079 0,770 …0,780 0,00104 0,800 …0,810 0,00077 0,790 …0,80 0,00098 0,800 …0,810 0,00072

В одном кубе 1000 литров или приблизительно 850 кг (последнее сильно зависит от температуры)

в один кубический метр помещается 1000л жидкости, плотность диз топлива составляет не более 860 кг/м³, отсюда можем сделать вывод, что масса топлива составит 860 кг….

= * = 0,85*1000 = 850кг=0,85т (примерно) Куб жидкости = Тысяча литров жижкости (объём = объёму)

Р. S. Это также, как и про молоко 1 литр молока больше по объёму 1 кг молока, а 1 литр подсолнечного масла весит меньше 1 кг.

Удельный вес дизтоплива летнего

Удельный вес летнего дизтоплива напрямую зависит от его температуры. Государственным стандартом установлен в пределах 8440 Н/м3.

Удельный вес дизтоплива зимнего

Удельный вес зимнего топлива зависит от его температуры. Государственным стандартом установлен в пределах 8240 Н/м3.

Формула определения веса ДТ

Вес топлива определяется умножением плотности нефтепродукта на его объем. 1850 литров ДТ при плотности 0,840 кг/м3 будет весить 1554 кг. 1000 литров дизтоплива плотностью 0,860 кг/м3 будет весить 860 кг.

Формула определения объема ДТ

Актуальный при транспортировке, реализации и бухгалтерском учете вопрос: как перевести вес топлива в объем?

Чтобы узнать объем дизельного топлива необходимо его массу поделить на плотность. Если есть 1 тонна ДТ, а его плотность составляет 0,840 кг/м3 – объем составит 1 190 литров 476 грамм.

Формула определения плотности ДТ

Плотность дизельного топлива – это соотношение массы нефтепродукта к его объему. Если есть 860 кг дизтоплива объемом 1000 литров, то плотность составит 0,860 кг/м3.

Плотность дизельного топлива регламентируется ГОСТ 305-82. Стандарт фиксирует значение при 20 градусах по Цельсию. Плотность дизтоплива, в зависимости от его сезонного вида государственными стандартами установлена следующая:

зимнего – 860 кг/м3;

летнего — 840 кг/м3;

арктического – 830кг/м3.

Для определения плотности дизельного топлива другим методом нужно:

В паспортных данных нефтепродукта найти плотность нефтепродукта при 20 градусах по Цельсию.

Замерять фактическую температуру дизельного топлива в емкости для транспортировки или хранения.

Разность температуры умножаем на коэффициент 0,0007.

Вносим поправку. Если температура выше – отнимаем значение от паспортной плотности, если ниже добавляем.

Температура кипения солярки

Температура кипения солярки, как и во всех указанных выше факторах, зависит от климатических особенностей горючего. Она может варьироваться от 180 до 370 С, причем данный показатель критически важен для любых расчетов.

Кипение на практике – это процесс перехода из жидкого состояния в газообразное, в котором момент вспышки значительно изменяется. Соблюдение данного параметра производителями гарантирует, что сгорание топлива будет полным с максимальным выделением энергии, а выбросы в окружающую среду окажутся минимальными.

Горит ли дизельное топливо? Горит, причем достаточно сильно. Его остаток, который не участвовал в предварительно смешанном сгорании, расходуется в фазе сгорания с регулируемой скоростью.

Сжигание в дизельных двигателях очень сложно. До 90-х годов прошлого столетия его детальные механизмы не были хорошо поняты. Температура горения дизельного топлива в камере сгорания также варьировалась от случая к случаю. На протяжении десятилетий сложность данного процесса, казалось, не поддалась попыткам исследователей раскрыть его многочисленные секреты, несмотря на наличие современных инструментов, таких как высокоскоростная фотография, используемая в «прозрачных» двигателях, вычислительная мощность современных компьютеров и множество математических моделей, предназначенных для имитации сгорания в дизеле. Применение лазерной визуализации листа к традиционному процессу сжигания дизельного топлива в 90-х годах прошлого века стало ключом к значительному углублению понимания этого процесса.

В этой статье будет рассмотрена наиболее устоявшаяся модель процесса для классического дизельного двигателя. Это обычное сгорание дизельного топлива, в первую очередь, контролируется смешиванием, которое может происходить из-за диффузии горючего и воздуха перед воспламенением.