Температура горения дизельного топлива и бензина: фазы горения и активаторы

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:

1. А — автомобильный транспорт,
2. 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.