Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 46

Кроме того, трудноиспаряемые топлива характеризуются более низкой температурой самовоспламенения. Низкая температура самовоспламенения – очень важный показатель дизельного топлива, влияющий на пусковые качества дизеля. Топливо, характеризуемое малым октановым числом, наиболее приемлемо для дизелей, так как оно обладает меньшей температурой самовоспламенения и малым периодом задержки воспламенения, что создает условия для «мягкой» работы дизеля. Бензин этим качеством не обладает, так как он характеризуется большим периодом задержки самовоспламенения и более высокой температурой самовоспламенения. Это также является причиной непригодности бензина для применения его в качестве дизельного топлива. В некоторых случаях смесь керосина и дизельного топлива можно использовать в дизелях для уменьшения вязкости топлива (зимой).

При оценке пригодности топлива для дизелей необходимо знать не только химический состав топлива, но и соотношение количества углерода и водорода, а также структурное строение молекул углеводородов, входящих в состав топлива. Установлено, что чем больше в топливе содержится предельных парафиновых или метановых углеводородов (С_nН_2n+2), тем меньше период задержки самовоспламенения; такое топливо является наилучшим для дизелей.

Содержание в топливе ароматических углеводородов (С_nН2_n-6) характеризующих углеводороды бензольной группы циклической строения, нежелательно, так как это удлиняет период задержки воспламенения и приводит к жесткой работе дизеля. Нафтеновые углеводороды (С_nН_2n) занимают в этом отношении промежуточное положение.

Из указанного следует, что к топливу, применяемому в дизелях, карбюраторных двигателях, предъявляются разные требования.

Пригодность топлив для использования в дизелях оценивают по так называемой цетановой шкале (цетановое число). Цетановое число определяется по процентному содержанию цетана в смеси, состоящей из цетана (С₁₆Н₃₄) – легковоспламеняющегося углеводорода цепного строения и α-металнафталина (С₁₀Н₇СН₁₃) – трудновоспламеняющегося углеводорода. Цетановое число дизельного топлива показывает процентное (по объему) содержание цетана в смеси цетан + α-метилнафталин, жесткость сгорания которой эквивалентна жесткости сгорания испытуемого топлива.

Цетановое число цетана принято за 100, α – метилнафталина за 0. Обычно цетановое число топлива, применяемого для дизелей, должно быть равно
40 – 60.

Вязкость топлива. Вязкость не только характеризует топливо с точки зрения влияния его на процесс сгорания, но и обусловливает надежность эксплуатации двигателя, так как вязкость в холодное время может вызвать снижение текучести топлива и нарушить систему питания.

Температура самовоспламенения является одной из существенных характеристик топлива, указывающих на возможность его использования для дизелей. Выявлено, что температура самовоспламенения топлива зависит от давления и среды, в которую его вводят. При повышении давления среды температура самовоспламенения топлива понижается и, следовательно, уменьшается период задержки воспламенения.

Понижение температуры самовоспламенения и сокращение периода задержки воспламенения при повышении давления среды можно объяснить увеличением коэффициента теплоотдачи от воздуха к топливу и повышением концентрации кислорода, что ускоряет процесс подготовки топлива к воспламенению.

Температура самовоспламенения топлива зависит также от структуры его молекул и от числа атомов углерода, входящих в молекулу. Установлено, что углеводороды парафинового ряда при одном и том же содержании углерода характеризуются более низкой температурой самовоспламенения, чем углеводороды ароматического ряда, и что температура самовоспламенения тяжелых фракций нефти ниже температуры самовоспламенения легких ее фракций.

Для дизелей необходимо применять топливо с возможно меньшей температурой самовоспламенения, что обеспечит сокращение периода задержки воспламенения и более мягкую работу двигателя.

В табл. 3.1 и 3.2 приведены данные ГОСТ 2084 – 77 по автомобильным бензинам и ГОСТ 305 – 82  по дизельным топливам трех марок: летнего «Л», зимнего «З» и арктического «А».