Значение алканов как компонентов моторных топлив

Жидкие алканы входят в состав топлив для карбюраторных двигателей (бензины авиационный, автомобил.), для дизельных двигателей (ДТ, газойли) и реактивных. В каждом топливе они выполняют опред. функцию и должны обладать определенными св-ми. Так, алканы, содерж. в бензинах, должны иметь высокую детонационную стойкость; алканы ДТ должны обладать способностью легко воспламеняться, алканы РТ наряду со способностью к легкому воспламенению должны обладать низкими температурами кристаллизации. Рассмотрим, чем обусловлены эти требования.

В карбюраторных двигателях зажигание рабочей смеси (или паров бензина с воздухом) происходит с помощью искры, которая возникает в момент достижения опред. степени сжатия рабочей смеси (давление 1,0—1,2 МПа, температура может достигать 300—400⁰C). В соответствии с теорией A. H. Баха, в этих условиях происходит окисл у-дов с обр. гидропероксидов еще до того, как искра воспламенит рабочую смесь:

RH + O₂-> R-O-O-H. Легко подвергаются такому окислению н-алканы, и трудно окисляются i-алканы. Так, н-гексан окисляется более, чем в 100 раз быстрее, чем 2,2-диметилбутан, что объясняется особенностями строения этих углеводородов

Поэтому, если в бензине имеется повышенное содер жание н-алканов, концентрация гидропероксидов в рабочей смеси может быть значительной,и они могут подвергаться взрывному разложению еще до возникновения искры². После ввода искры и воспламенения топлива образование и разложение гидропероксидов могут продолжаться перед фронтом пламени, поэтому горение топлива будет неравномерным и может завершиться мгновенным воспламенением рабочей смеси (детонацией). Если скорость нормального бездетонационного горения 20—30 м/с, то скорость детонационного горения 1,5— 2 км/с. Удар такой взрывной волны вызывает стук в двигателе и приво­дит к быстрому его износу.

Детонационная стойкость углеводородов характеризуется октано­вым числом. Н-Алканы обладают низким ОЧ, i- алканы имеют высокое OЧ, поэтому их присутствие желательно в карбюраторных топливах. За эта­лон хорошего карбюраторного топлива принят изооктан (октановое число 100). Октановое число н-гептана принято равным нулю.Если в карбюраторном двигателе воспламенение горючей смеси яв­ляется принудительным, то в дизельном двигателе горючая смесь топ­лива и воздуха самовоспламеняется: в сжатый нагретый воздух (давле­ние 4 МПа, температура 550—600⁰C) впрыскивается топливо. Чем лег­че самовоспламеняется топливо, тем легче запуск двигателя и равно­мернее нарастание давления при его сгорании.

Наиболее желательными компонентами дизельных топлив являют­ся алканы с прямой цепью, так как они легче воспламеняются. За эта­лон хорошего дизельного топлива принят н-цетан C₁₆H₃₄, цетановое число которого принято равным 100. Меньшим цетановым числом об­ладают изоалканы и нафтены, еще меньшим — ароматические углево­дороды. Цетановое число а-метилнафталина принято равным нулю.

В реактивных топливах алканы с прямой цепью должны отсутство­вать, так как их кристаллизация при пониженных температурах может явиться причиной закупорки топливных фильтров двигателя. Слабо-разветвленные алканы желательные компоненты этих топлив.

20. Анализ алканов нефтяных фракций