Характеристики жидких топлив, получаемых из нефти

Топливо	Состав горючей массы,	%	Зольность сухого топлива, %	Влага рабочего топлива, %
	Углерод	Водород	Сера	Кислород и азот			Низшая теплота сгорания топлива в мДж/кг
Бензин		14,9	0,05	0,05			43,8
Керосин		13,7	0,2	0,1			43,0
Дизельное	86,3	13,3	0,3	0.1	Следы	Следы	42,4
Солярное	86,5	12,8	0,3	0,4	0,02	Следы	42,0
Моторное	86,5	12,6	0,4	0,5	0,05	1,5	41,5
Мазут: малосернистый сернистый многосернистый	86,5 85 84	12,5 11,8 11,5	0,5 2,5 3,5	0,5 0,7 0,5	0,1 0,15 0,1	1,0 1,0 • 1,0	41,3 40,2 40,0

бензол, газолин, керосин, лигроин — и тяжелые (испаряются медленно и при высоких температурах) — мазуты.

Температура воспламенения горючего — температура окружающей среды, при которой начинается самоподдерживающееся длительное горение с поверхности горючего. Не следует путать эту температуру с температурой вспышки, которая характеризует способность паров жидкого горючего воспламеняться от пламени над поверхностью горючего.

Эти две температуры характеризуют условия хранения и обращения с топливом (пожарная опасность).

Температура самовоспламенения определяет способность топлива самовоспламеняться от постороннего источника (например, в дизелях это нагретый от сжатия воздух, в карбюраторных двигателях — искра от электрической свечи).

Показателем воспламеняемости дизельных топлив является цетановое число, характеризующее склонность дизельного горючего к термическому распаду, окислению и самовоспламенению. Чем оно больше, тем легче самовоспламеняется горючее.

Цетановое число определяется на специальной установке путем сравнения воспламеняемости испытуемого дизельного горючего с эталонными горючими. Последние представляют собой

смеси различного состава из цетана, самовоспламеняемость

которого принята за 100 (цетановое число 100) и альфа-метилнаф-талина , самовоспламеняемость которого принята за

ноль (цетановое число 0).

Октановое число характеризует склонность жидкого топлива, обычно бензина, к детонационному, т.е. взрывному, сгоранию. Чем октановое число выше, тем склонность к детонации меньше. Если скорость нормального горения — скорость распространения фронта пламени — бензовоздушной смеси составляет 0,5—50 м/с, то скорость детонационного горения достигает 1500—3500 м/с, и горение охватывает весь объем смеси сразу, т.е. носит характер взрыва.

Детонация наблюдается в карбюраторных двигателях и ведет к повышению их износа, уменьшению мощности, увеличению расхода горючего. Чем выше давление смеси, тем больше при прочих равных условиях возможность и сила детонации. Это объясняется образованием в смеси перекисей, бурно реагирующих с кислородом.

Октановое число жидкого топлива (бензина) определяется, подобно цетановому. Только здесь за идеальное в антидетонационном отношении горючее принимается изооктан (октановое число 100), а за идеально детонирующее — нормальный гептан (октановое число 0).

Жидкие топлива имеют цетановое число 40—50, октановые числа бензинов составляет 60—98, а для авиационных бензинов близки к 100. Кроме изооктана в качестве антидетонаторов применяют ацетон с тетраэтиловым свинцом (он ядовит).

Газообразные топлива. Газообразное топливо по сравнению с другими видами топлив имеет ряд существенных преимуществ: сгорает при небольшом избытке воздуха, образуя продукты полного горения без дыма и копоти, не дает твердых остатков; удобно для транспортировки по газопроводам на большие расстояния и позволяет простейшими средствами осуществлять сжигание в установках самых различных конструкций и мощностей. Газообразное топливо делится на естественное и искусственное. Естественное топливо в свою очередь делится на природное и нефтепромысловое.

Природный газ получают из чисто газовых месторождений, где он выбрасывается из недр земли под давлением, доходящим иногда до 100 ат и более. Основным его компонентом является метан ; кроме того, в газе разных месторождений содержатся небольшие количества водорода , азота высших углеводородов , оксида СО и диоксида углерода. В процессе добычи природного газа его обычно очищают от сернистых соединений,но часть их (в основном сероводород) может оставаться. Кроме того, в бытовой газ для обнаружения утечек добавляют так называемые одоризаторы, придающие газу специфический запах; они тоже содержат соединения серы. Принято считать, что концентрация водяного пара в природном газе соответствует состоянию насыщения при температуре газа в трубопроводе.

Нефтепромысловые газы выделяются в большом количестве в районах месторождений нефти, и особенно в районах эксплуатации нефтяных скважин.

При добыче нефти выделяется так называемый попутный газ, содержащий меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты. Проблема полного его использования сейчас весьма актуальна.

К искусственным газам относят доменный газ, являющийся продуктом при выплавке чугуна на металлургических заводах; коксовый, образующийся при получении кокса в коксовых батареях; светильный, получаемый при сухой перегонке угля; генераторный, получаемый в газогенераторах, который для сжигания в топках котлов не применяют.

Коксовый и доменный газы используют главным образом на месте в доменном и других цехах металлургического завода.

К основным свойствам газообразных горючих относятся плотность, токсичность, взрываемость, влажность, запыленность и др. Плотность газообразных горючих составляет 0,7—0,8 кг/м³, сжиженных газов — до 2,3 кг/м³ и производных — от 0,7 до 1,4 кг/м³. Опасность отравления газами (токсичность) зависит от содержания в горючем газе окиси углерода СО, сероводорода и др. Пребывание в атмосфере, содержащей 1% этих газов, в течение 1—3 мин может привести к смерти. Взрывоопасность определяется содержанием и СО, которые образуют взрывчатые смеси с воздухом. Эти смеси взрывоопасны при содержании от 4 до 74% и СО от 12,5 до 74%. Температуры самовоспламенения газообразных горючих не являются строгими константами, а зависят от состава и условий нагревания газа и заметно расходятся по данным различных авторов. Повышенная влажность горючих газов уменьшает их теплоту сгорания, вызывает коррозию оборудования и т.п. Запыленность, особенно высокая у попутных газов (например, доменных), вызывает сильный эрозионный износ оборудования.

Теплота сгорания топлива. Основной характеристикой топлива является так называемая теплота сгорания — количество тепла (кДж), выделяемое 1 кг топлива при его полном сгорании. Теплоту сгорания обозначают буквой Q и для твердого и жидкого топлив измеряют в кДж/кг (в системе МКГСС в ккал/кг).

Теплоту сгорания газообразного топлива относят обычно к 1 м³, взятому при нормальных условиях (0^о С, 760 мм рт. ст.), и измеряют в кДж/м³.

Теплота сгорания зависит от химического состава топлива и условий его сжигания.

В соответствии с понятием органической, горючей и других масс топлива она может быть отнесена к одной из этих масс. Наибольший практический интерес представляет теплота сгорания рабочей массы топлива

В продуктах сгорания топлива, содержащего водород и влагу, будет содержаться водяной пар обладающий определенной энтальпией, равной примерно 2510 кДж/кг. Наличие в продуктах сгорания топлива водяного пара заставляет ввести понятие высшей теплоты сгорания

Высшей теплотой сгорания рабочего топлива называют тепло, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива, считая, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются.

Низшей теплотой сгорания рабочего топлива называют тепло, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом тепла, затраченного на испарение как влаги, содержащейся в топливе, так и влаги, образующейся от сгорания водорода.

В табл. 1.5 представлены состав и теплота сгорания некоторых горючих газов.

Теплоту сгорания рабочего топлива определяют в основном двумя методами:

калориметрическим — сжигая навески топлива в сжатом кислороде в особой бомбе, погруженной в воду, и точно измеряя тепло, поглощаемое водой;

аналитическим — вычисляя по формулам, учитывающим химический состав топлива.

Определение теплоты сгорания калориметрическим методом требует специального оборудования; кроме того, этот метод довольно сложен.

Таблица №5