Воспламенение разлитого бензина
Может ли зажженная спичка воспламенить пролитый на землю бензин и вызвать взрыв? В кино — да, благодаря спецэффектам. Однако в реальности для воспламенения пары топлива должны быть нагреты до температуры более 250°C. Другими словами, температура нефтепродуктов должна быть достаточно высокой, чтобы произошел взрыв.
Бензин и дизельное топливо: сложная смесь
В условиях открытого воздуха невозможно достичь определенной температуры. Бензин и дизельное топливо — сложные соединения, образующиеся при перегонке нефти с реагентами.
Бензин — многокомпонентная жидкость, не имеющая единой формулы и постоянных характеристик. Помимо углеводородов, серы, кислорода и азота, в состав бензина входят присадки, позволяющие добиться желаемых свойств готового продукта. От марки топлива зависят его свойства.
Например, АИ-92. Цифры означают октановое число и стойкость к воспламенению без открытого пламени. Буквы символизируют:
- А — автомобильный транспорт,
- И — методика исследования, используемая для расчета октанового числа.
Дизельное топливо
Дизельное топливо, также известное как дизтопливо, представляет собой смесь углеводородов, воды, сернистых соединений, красителей, механических загрязнений, смол и компонентов. Для различных температур различают летнее, межсезонное, зимнее и арктическое дизельное топливо (ДТ). По аналогии с бензином, цетановое число считается основной характеристикой дизельного топлива. Это число показывает, насколько быстро топливно-воздушная смесь способна воспламениться в цилиндрах двигателя.
Воспламенение дизельного топлива
Приобретая дизельное топливо, необходимо помнить, что его применение при температуре ниже рекомендуемой может привести к замерзанию жидкости и нарушению работы топливной системы. Для улучшения характеристик ДТ производители добавляют присадки. Качественное ДТ продлит срок службы двигателя, а фальсификат приведет к поломкам. Ключевым отличием бензиновой смеси от ДТ является способ воспламенения.
Воспламенение топлива и температура испарения
В обоих случаях жидкость сжимается. В двигателях внутреннего сгорания есть свеча зажигания, которая обеспечивает искру для воспламенения топлива. В дизельных двигателях воспламенение происходит в результате быстрого и мощного сжатия. Бензин сгорает быстрее, чем дизельное топливо.
Температура испарения нефтепродуктов
Скорость испарения показывает, сколько тепла требуется для смешивания топлива с воздухом. Значение температуры зависит от фракционного состава, плотности, теплоемкости и давления паров.
Параметры температуры
Типичное значение для АИ-92 лежит в диапазоне 40–50°C. Дизтопливо имеет гораздо более высокую скорость испарения. Чтобы ввести его пары, необходимо нагреть помещение до 500–600°C.
Точка кипения
Это температура, при которой жидкость переходит в газообразное состояние. Это значение не зависит от состава топлива. Например, бензин закипает при температуре около 50 °C, а дизельное топливо — при 180 °C и выше. При перегонке 10 %, 50 % и 90 % сырья производители учитывают температуру.
При испарении 10% выделяются легкие фракции
При испарении десятой части жидкости выделяются легкие углеводородные фракции. Их роль заключается в обеспечении плавного запуска двигателя. При нагреве, не выше 55 °С зимой и 70 °С летом, первые 10 % должны выкипать. Это помогает избежать паровых пробок в топливной системе при сгорании топлива.
Рабочая фракция
Вторые 50 % смеси — это рабочая фракция. Ее сгорание заставляет двигатель работать эффективно.
Тяжелые углеводороды
Последние 10 % смеси состоят из тяжелых углеводородов. Это может привести к образованию отложений на деталях, что вызывает снижение эффективности работы двигателя и увеличение расхода топлива.
Температура вспышки
Оставшимся фракциям осталось недолго до введения топлива. Чтобы не было черного дыма, важно, чтобы тяжелые углеводороды закипали при температуре около 115°C.
В лаборатории измеряют параметры. В канистру наливают бензин или дизельное топливо, затем нагревают на электрической плите. По мере нагревания к жидкости на каждом этапе подносят горелку и наблюдают за появлением искры. Для бензиновых смесей стандартом является 40°C, для дизельных — от 52 до 96°C.
Отличия вспышки от температуры горения
Температура вспышки возникает из-за открытого пламени. Она возможна только тогда, когда концентрация паров бензина достигает 0,8–8 % по объему — паровоздушная смесь, способная воспламениться. Если количество паров топлива слишком мало, то пламя не возникнет. Аналогично, избыток паров также препятствует возникновению огня, поскольку кислорода недостаточно. Температура горения — другое понятие, которое следует отличать от температуры вспышки.
Температура воспламенения
Этот параметр указывает на температуру, которой достигнет топливо при сгорании. Для двигателей внутреннего сгорания октановое число бензина в уравнении не учитывается. Большое значение имеет степень сжатия топлива в двигателе. Чем выше это число, тем выше температура внутри цилиндров, и, следовательно, тем быстрее смесь начинает гореть. В целом, средняя температура сгорания для двигателя внутреннего сгорания составляет от 900 до 1100°C. Если двигатель оснащен клапанами рециркуляции газов, то температура сгорания, скорее всего, составит около 850°C.
Дизельные двигатели рассчитаны на сильный нагрев. При сжатии цилиндры двигателя подают смесь топлива и воздуха в камеру сгорания. Затем смесь воспламеняется, и давление в цилиндрах повышается. Дизельное топливо воспламеняется при температуре 1100°C, однако на открытом воздухе начало его горения можно почувствовать при температуре 800–900°C.
Пожароопасность нефтепродуктов
Нефтепродукты связаны со значительной опасностью возгорания. Чтобы предотвратить воспламенение топлива, крайне важно применять подходящие виды бензина и дизельного топлива, а также соблюдать меры безопасности. От качественных параметров топлива (плотность, октановое число, температура кипения) зависит способность автомобиля работать без перегрева, остановок, поломок.