|
|
|
Главная --> Справочник терминов Двигателей внутреннего Необходимо отметить, что наиболее полными являются технические условия DIN52622 (ФРГ), поскольку они охватывают широкий круг различных показателей, обусловливающих применение СНГ в различных областях (в двигателях внутреннего сгорания, как котельно-печное топливо, в том числе городской газ, и как сырье для химической промышленности). В эти технические условия включены требования по ограничению большинства примесей (по элементарной сере, коррозионным свойствам, масляным остаткам, фтору, хлору, щелочи, аммиаку, кислороду, азоту и т.п.), которые практически во всех других технических условиях как потребителей, так и поставщиков не учитываются. Однако следует подчеркнуть, что даже при самых строгих технических условиях не будет достигнут положительный эффект, если неизвестно, какие специфические требования по некоторым показателям качества топлива предъявляет рассматриваемый процесс. Отсюда следует, что любая форма утилизации части энтальпии топлива, обычно теряемой в процессе преобразования, обеспечит существенную экономию энергии. Это достигается при утилизации тепла дымовых (выхлопных) газов и охлаждающей жидкости в двигателях внутреннего сгорания, отработанных газов газовых турбин, отработанного пара паровых турбин. Очевидно, что утилизация такого тепла не дает должного эффекта, если источник электроэнергии и ее потребитель находятся на значительном удалении друг от друга и связаны между собой лишь линией электропередачи. Для обеспечения утилизации тепла топлива, превышающей 38 % (в лучшем случае это может быть достигнуто при общественном потреблении), потребитель должен производить электроэнергию сам. При этом его двигатели могут иметь термические к. п. д., меньшие приведенных, а утилизация тепла дымовых газов в процессах собственного производства будет более эффективной. Чтобы характеризовать производство, осуществляемое потребителем, как «систему комплексного использования энергии», необходимо иметь четко обусловленный баланс потребления электрической и тепловой энергии. Тепло дымовых Комбинированные установки «двигатель внутреннего сгорания— тепловой насос» для подогрева воздуха и воды. Это направление использования СНГ промышленно освоено в стационарных двигателях внутреннего сгорания, работающих на СНГ, а также в двигателях грузовиков и автобусов. В последнее время стоимость топлива резко возросла, что повысило интерес к вопросам экономии всех видов энергии. Ведущие компании, выпускающие двигатели, считают, что один из путей снижения затрат на топливо — комбинирование двигателя внутреннего сгорания с тепловым насосом. Из работ этого времени наиболее существенными являются работы Пиза, Эгертона с сотр., Уббелодэ, Ньюитта с сотр. и Коймана, посвященные изучению химизма окисления парафиновых углеводородов, большое исследование Неймана с сотр., направленное на выяснение природы и механизма образования углеводородных холодных пламен, исследования процессов в двигателях внутреннего сгорания, которые прояснили природу предпламенных изменений топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, и среди них особенно исследования А. С. Соколика с сотр., серия работ Тоуненда с сотр., в которых было открыто новое явление распространения искусственно вызванного холодного пламени по ненагретой среде, работа Тоуненда и Топпса, спектроскопически изучивших холодно-пламенную радиацию, и, наконец, предложенная Франк-Каменецким и Сальниковым сперва кинетическая, а затем термо-кинетическая схема холоднопламенного явления. Моторное топливо должно обладать максимальной устойчивостью к детонации. Детонация в двигателях внутреннего сгорания связана с преждевременным воспламенением горючей смеси. Это вызывает снижение мощности мотора и его преждевременного износа. При сгорании алканов на воздухе они окисляются до диоксида углерода и воды (на практике обычно не достигается полное сгорание, так что одним из продуктов окисления является оксид углерода). Жизнь современного человеческого общества неотделима от этого процесса. Получаемая с его помощью энергия используется для совершения работы (например, в двигателях внутреннего сгорания и дизелях) или для получения тепла (отопление метаном, газовые плиты на пропане и бутане, котельные на нефти). При полном сгорании углеводородов выделяется большое количество энергии, как видно из примера полного окисления метана: типа льюисовых кислот. Такие катализаторы генерируют образование карбониевых ионов из углеводородов с прямой цепью (ср. с рассмотренной выше изомеризацией меченого 13С-пропана). Эти карбониевые ионы далее стремятся перегруппироваться в продукты с разветвленной цепью. Конечно, при крекинге происходит также расщепление углеродного скелета, однако образование разветвленных углеводородов является особенно важным, поскольку эти углеводороды при сгорании в цилиндрах в двигателях внутреннего сгорания вызывают меньшую детонацию по сравнению с их неразветвленными изомерами. Следует, однако, отметить, что крекинг может проводиться также и с катализаторами, способствующими протеканию радикальных реакций (см. стр. 282). Это объясняется тем, что в настоящее время ни один из видов натурального топлива не может заменить собой нефтяное горючее в разнообразных двигателях внутреннего сгорания. Именно топливные качества нефтепродуктов, наряду с возможностью получения из нефти самых разнообразных химических типа льюисовых кислот. Такие катализаторы генерируют образование карбониевых ионов из углеводородов с прямой цепью (ср. с рассмотренной выше изомеризацией меченого 13С-пропана). Эти карбониевые ионы далее стремятся перегруппироваться в продукты с разветвленной цепью. Конечно, при крекинге происходит также расщепление углеродного скелета, однако образование разветвленных углеводородов является особенно важным, поскольку эти углеводороды при сгорании в цилиндрах в двигателях внутреннего сгорания вызывают меньшую детонацию по сравнению с их неразветвленными изомерами. Следует, однако, отметить, что крекинг может проводиться также и с катализаторами, способствующими протеканию радикальных реакций (см, стр. 282). Из соединений этого типа большое значение в технике , имеет тетраэтнлсвинец (очень ядовит!), применяющийся в ка- — : честве антидетонацнонной добавки в двигателях внутреннего сгорания; прибавление тетраэтнлсвинца к бензину устраняет преждевременное воспламенение газовой смеси в моторах повышенной степени сжатия и препятствует детонации, а следовательно, предотвращает преждевременный износ мотора. Реакции, лежащие в основе каталитического риформинга, эидотермичны, а это требует применения сравнительно высоких температур. В этих условиях наряду с образованием ароматических углеводородов в результате более глубоких процессов деструкцин на катализаторе откладывается кокс, что приводит к отравлению катализатора. Для того чтобы этого избежать, каталитический риформинг проводят под давлением водорода. В результате каталитического риформинга доля аренов, которая в исходном нефтяном сырье не превышает 10-15%, возрастает до 50-65%. Каталитический риформинг важен еще и в том отношении, что за счет роста содержания ароматических углеводородов в продуктах риформинга резко возрастает октановое число бензина, используемого в двигателях внутреннего сгорания. Индивидуальные арены - бензол, толуол, ксилол и другие - выделяют при перегонке продуктов риформинга на высокопроизводительных ректификационных колоннах. В настоящее время около 90% бензола и его гомологов получается в промышленности в результате каталитического риформинга нефти. Сжиженные газы являются топливом с очень широким диапазоном применения — отопление бытовых и коммунальных помещений, сушка, резка, сварка металлов, топливо для двигателей внутреннего сгорания и т. д. Кроме того, в зависимости от своего состава сжиженные газы могут служить сырьем для производства различных химических продуктов и синтетических материалов. Пропан HD-5 — это специальный сорт пропана, который применяется как горючее для двигателей внутреннего сгорания. Упругость его паров при 37,8° С должна быть не выше 14,06 кгс/см2. Пропан HD-5 должен соответствовать всем требованиям, которые предъявляются к коммерческому пропану. Содержание пропилена в нем должно быть не более 5%, основного продукта — не менее 90% (по объему). Учитывая большой спрос на СНГ как на чистое промышленное топливо, топливо для двигателей внутреннего сгорания и газ в баллонах, маловероятно, чтобы заводы ЗПГ в будущем были 0снованы на переработке СНГ. В связи с этим основное внима-'ние следует уделять рассмотрению более тяжелого сырья, полученного из сырой нефти. метанол требуется главным образом в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания, а ЗПГ является побочным продуктом. В настоящее время ведутся работы по использованию водорода как топлива для двигателей внутреннего сгорания с целью снижения токсичности выхлопных газов. Фирма "Даймлер Бенц" разработала про- . ект городского автобуса с запасом водорода в гидридах металлов на 400 км пробега. В Канаде намечается пустить трансконтинентальный экспресс на водородном топливе. В последнее время большое внимание уделяется созданию так называемых топливных элементов. В топливных элементах энергия химических реакций, выделяющаяся в процессе окисления топлива, непосредственно преобразуется в электричество. Коэффициент полезного действия таких топливных элементов вдвое превышает коэффициент полезного действия паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания и достигает 80%. Важнейшими группами нефтепродуктов являются топлива и смазочные масла. Нефтяные топлива разделяются на моторные, применяемые в двигателях, и котельные — для сжигания в топках паровых котлов и в промышленных печах. Первые из них подразделяются в свою очередь на карбюраторные, дизельные и топлива для реактивных авиационных двигателей. Карбюраторным топливом для двигателей внутреннего сгорания с карбюраторами является бензин, важнейшей характеристикой которого является его стойкость к детонации. Детонация — это чрезмерно быстрое сгорание топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, нарушающее нормальную работу двигателя. Наиболее склонны к детонации предельные углеводороды нормального строения, тогда как предельные углеводороды с сильно разветвленной цепью детонируют слабо. Способность бензина к детонации оценивается октановым числом. В качестве стандарта принимается w-гептан и 2,2,4-триме-тилпентан (изооктан), октановые числа которых считают равными О и 100 соответственно: мунально-бытовом секторе и в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрим использование СНГ в двух видах двигателей внутреннего сгорания: карбюраторных, работающих по циклу ОТТО с зажиганием смеси от искры, и дизельных, зажигание в которых осуществляется за счет повышения температуры горючей смеси при ее сжатии. Основное внимание уделим только основным принципам конструктивного оформления и работы двигателей, работающих на СНГ. Стандартные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания — автомобильный бензин (газолин, моторный бензин, петроль) и автодизельное топливо (газойль). Основное преимущество СНГ перед ними — чистота, поскольку в СНГ нет свинца, очень низкое содержание серы, окислов других металлов, ароматических углеводородов и других загрязняющих примесей. Особенно это касается свинца, который для улучшения антидетонационных свойств в обязательном порядке добавляют в бензин в виде тетра-этилсвинца и который засоряет запальные свечи, является потенциальным отравителем атмосферы, а также серы, которая в виде SO2 или SO3 выбрасывается в атмосферу вместе с продуктами сгорания. Использование СНГ облегчает запуск двигателя в холодное время года, обеспечивает более ровное и устойчивое горение внутри рабочего пространства цилиндров двигателя. Тот факт, что при сжигании СНГ обычно полностью отсутствуют загрязнения, объясняет и большую долговечность работающих на СНГ двигателей по сравнению с двигателями, работающими на Говоря о модификациях двигателей внутреннего сгорания, необходимо подчеркнуть важность сохранения возможности их работы в необходимых случаях на первоначальном виде топлива. Необходимость двухтопливного обеспечения возникает, в частности, при расположении заправочных пунктов СНГ на значительном удалении друг от друга. В этом случае желательно иметь резервные баки под жидкое нефтяное топливо и возможность переключения оборудования с СНГ на бензин и наоборот.  Действием этилового Действием амальгамы Действием бромистого Действием цианистого Действием формальдегида Действием галогенов Дальнейшей полимеризации Действием гипобромита Действием хлорноватистой |
- |
Навигация