Сгорание топлива

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТОПЛИВЕ, МАСЛЕ.

Сырая нефть представляет собой густую маслянистую жидкость различных цветов и оттенков, от светлого до чёрного, имеющую иногда характерный зеленоватый отлив. Она состоит из смеси различных по сложности жидких углеводородов с примесью кислотных, азотных и серных органических соединений. На нефтеперерабатывающих предприятиях нефть подвергают сложной переработке (перегонке), позволяющей получить различные сорта жидких топлив и смазочных материалов (ГСМ). Один из методов переработки нефти заключается в прямой её перегонке в вакуумных установках.

Выход различных фракций нефти - бензина, керосина и др. происходит при разных температурах кипения. Так, например, от начала кипения до температуры 120-230°C - получают лигроиновые фракции (типы спиртов); в интервале температур 150-315°C - керосиновые; 200-250°C - бензиновые; 240-350°C - соляровые фракции. После отгонки всех фракций (300-400°C) остаётся нефтяной осадок - мазут прямой перегонки, котельное топливо. Все продукты проходят очистку от вредных органических примесей.

Потребление топлива ежегодно возрастает на 5-6%. В судостроении прогрессируют тенденции к снижению затрат на эксплуатацию судов. Один из путей в дизелестроении является переход на использование более дешёвых сортов топлива. Применение более вязких сортов мазута позволяет снизить эксплуатационные затраты на 15-20% от общих затрат на содержание судна.

Жидкое топливо содержит:

углерод C = 84-88% кислород O = 0,005-3%

водород H = 11-16% серу S = 0,01-5%

Из химии известно, что сгорание топлива есть процесс соединения горючих элементов топлива с кислородом воздуха, сопровождаемый выделением теплоты. Для полного сгорания топлива в цилиндрах двигателя должно быть достаточное количество воздуха, которое перемешивается с топливом. Горючими элементами являются углерод и водород, тогда химическая реакция горения будет:

C + O2 = CO2 + Q

2H2 + O2 = 2H2O + Q

Теоретически для полного сгорания 1 кг топлива необходимое количество воздуха можно определить из выражения:

1 C H O

n = —— (— + — + —) ≈ 15 кг

0,21 12 4 32

Практически для сгорания топлива воздуха требуется больше, поэтому он подаётся в избытке, около 25-30 кг.

Отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому - называется коэффициентом избытка воздуха.

α = Vд/Vт.н.

С увеличением коэффициента α топливо сгорает лучше, но при этом возникают большие потери тепла из-за нагрева воздуха не участвующего в горении. Поэтому, с одной стороны, α пытаются увеличить, (например, если для сгорания 1 кг топлива в ДВС подаётся 30 кг воздуха, то α=2; в дизелях α=1,3-2,2), а с другой стороны α стремятся уменьшить.