Τεχνολογία Καυσίμων. Βενζίνη - Gasoline (Αμερική) Petrol(Αγγλία)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Τεχνολογία Καυσίμων. Βενζίνη - Gasoline (Αμερική) Petrol(Αγγλία)"

Πάτροκλος Ηλιόπουλος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

Βενζίνη - Gasoline (Αμερική) Petrol(Αγγλία) Η Βενζίνη ή Gasoline (στην Αμερική) ή Petrol (στην Αγγλία), είναι ένα διαφανές υγρό, που

Η σύστασή της είναι κυρίως οργανικές ενώσεις, με μόρια που έχουν από έξι έως και οκτώ άνθρακες.

εξασφαλίσουν καθαρισμό του συστήματος τροφοδοσίας καυσίμου και να καθορίσουν τα χαρακτηριστικά απόδοσης κατά τη χρήση.

1 Βενζίνη - Gasoline (Αμερική) Petrol(Αγγλία) Η Βενζίνη ή Gasoline (στην Αμερική) ή Petrol (στην Αγγλία), είναι ένα διαφανές υγρό, που παραλαμβάνεται με κλασματική απόσταξη από το ορυκτό πετρέλαιο και χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. Η σύστασή της είναι κυρίως οργανικές ενώσεις, με μόρια που έχουν από έξι έως και οκτώ άνθρακες. Το διαθέσιμο εμπορικό προϊόν περιέχει πρόσθετα με στόχο να βελτιώσουν τη χημική της σταθερότητα, να ελέγξουν τη διαβρωτικότητά της, να εξασφαλίσουν καθαρισμό του συστήματος τροφοδοσίας καυσίμου και να καθορίσουν τα χαρακτηριστικά απόδοσης κατά τη χρήση. Κατά μέσο όρο, ένα βαρέλι (159 λίτρα) αργού πετρελαίου αποδίδει περίπου 72 λίτρα βενζίνης κατά τη διαδικασία την κλασματικής απόσταξης. Η παραλαμβανόμενη ποσότητα ποικίλλει ανάλογα με την πηγή προέλευσης του αργού πετρελαίου.

Nikolaus August Otto Οι πρώτοι κινητήρες με καύσιμο βενζίνη, οι αποκαλούμενες μηχανές Otto, αναπτύχθηκαν το τελευταίο τέταρτο του 19ου αιώνα στη Γερμανία από τον μηχανικό Nikolaus (ή Nicholas) August

Κύριο ενδιαφέρον του ήταν στην επιστήμη και την τεχνολογία, αλλά εργάστηκε ως πωλητής αποικιακών προϊόντων.

2 Nikolaus August Otto Οι πρώτοι κινητήρες με καύσιμο βενζίνη, οι αποκαλούμενες μηχανές Otto, αναπτύχθηκαν το τελευταίο τέταρτο του 19ου αιώνα στη Γερμανία από τον μηχανικό Nikolaus (ή Nicholas) August Otto. Ο Otto γεννήθηκε στις 14 Ιουνίου 1832 στο Holzhausen an der Haide της Γερμανίας, στην Κολωνία. Κύριο ενδιαφέρον του ήταν στην επιστήμη και την τεχνολογία, αλλά εργάστηκε ως πωλητής αποικιακών προϊόντων. Εμπνευσμένος από τον κινητήρα αερίου, που ανέπτυξε ο Jean Joseph Etienne Lenoir, ξεκίνησε με τον αδελφό του την κατασκευή ενός κινητήρα που θα δούλευε με υγρό καύσιμο. Ο τέταρτος κινητήρας που κατασκεύασε ο Otto, είναι ο προκάτοχος του σύγχρονου κινητήρα όπως τον γνωρίζουμε σήμερα. Οι κατασκευαστικές του προσπάθειες ήταν: 1861: αντίγραφο του ατμοσφαιρικού κινητήρα Lenoir 1862: κινητήρας τεσσάρων κύκλων συμπίεσης αέρα, ο οποίος απέτυχε καθώς έσπασε σχεδόν αμέσως 1864: ο πρώτος επιτυχημένος ατμοσφαιρικός κινητήρας 1876: ο κινητήρας τεσσάρων κύκλων συμπίεσης αέρα, που αναγνωρίζεται ως κινητήρας κύκλου "Otto".

3 Φυσιολογία Βενζίνης Παράγεται από την κλασματική απόσταξη αργού πετρελαίου μεταξύ 35 C και 210 C σε ατμοσφαιρική πίεση. Είναι μίγμα τριών κυρίως κορεσμένων υδρογονανθράκων: εξανίου, επτανίου και οκτανίου. Υγρό άχρωμο. Χρωματίζεται τεχνητά, ανάλογα με την προβλεπόμενη χρήση, για να ελέγχεται η διακίνησή και η διάθεσή της. Η πυκνότητα της χρησιμοποιούμενης Βενζίνης είναι περίπου 0,745kg/L Όταν καίγεται καίγεται παράγει θερμογόνο δύναμη 43,2 MJ/kg ή 32,18MJ/L Οι εκπομπές CO 2 από τη βενζίνη είναι περίπου 73,38g/MJ. Περιέχει υδρογονάνθρακες με σημείο βρασμού της τάξης των C. Θερμοκρασίες ανάφλεξης της βενζίνης -45 C θερμοκρασία επιφανειακής ανάφλεξης 33 C θερμοκρασία βρασμού 371 C θερμοκρασία αυτανάφλεξης

4 ΟΚύκλος ΟΤΤΟ σε Τετράχρονο Κινητήρα

5 Τεχνολογία Καυσίμων Λειτουργία ίχρονου Βενζινοκινητήρα

6 Χρονισμός Τετράχρονου Βενζινοκινητήρα

7 Αυτανάφλεξη της Βενζίνης Σε ένα βενζινοκινητήρα η ανάφλεξη του μίγματος στο χώρο καύσης γίνεται με σπινθήρα. Πριν την ανάφλεξη το μείγμα αέρα-καυσίμου θερμαίνεται λόγω συμπιέσεώς του και στη συνέχεια μέσω του σπινθήρα από τον αναφλεκτήρα (μπουζί) ξεκινά η καύση με στόχο την ταχύτερο δυνατόν ολοκλήρωσή της. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης, εάν το άκαυστο τμήμα του μίγματος στο θάλαμο καύσης θερμαίνεται (ή συμπιέζεται) με αποτέλεσμα να γίνεται υπέρβαση του ορίου αυτανάφλεξης του καυσίμου. Αυτό οδηγεί σε μη ελεγχόμενη αυτανάφλεξη σε θύλακες άκαυστου καυσίμου (τοπικές εκρήξεις) πριν φτάσει το μέτωπο της κύριας φλόγας. Τα κύματα που παράγονται από τις έκρηξη προκαλούν πολύ υψηλότερες πιέσεις οι οποίες καταπονούν τα εξαρτήματα του κινητήρα και προκαλούν το χαρακτηριστικό ήχο του "χτυπήματος" ή «πειράκια". Η αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος μπορεί να γίνει με τη χρήση βενζίνης με υψηλότερη θερμοκρασία αυτανάφλεξης. Το μέτρο με το οποίο γίνεται η αξιολόγηση της αντικροτικότητας του καυσίμου για κινητήρες ΟΤΤΟ είναι ο «αριθμός οκτανίων» του καυσίμου.

8 Το ισοοκτάνιο ως πρότυπο αναφοράς By Smokefoot - Own work, CC BY-SA 3.0, d= Το 2,2,4-τριμεθυλοπεντάνιο (ισο-οκτάνιο) έχει αριθμό οκτανίων 100 ενώ το η-επτάνιο έχει αριθμό οκτανίων 0. Τα οκτάνια είναι μια οικογένεια υδρογονανθράκων που αποτελούν τυπικά συστατικά της βενζίνης. Πρόκειται για άχρωμα υγρά που βράζουν περίπου στους 125 C. Ένα μέλος της οικογένειας των οκτανίων, είναι το ισοοκτάνιο, που χρησιμοποιείται ως πρότυπο αναφοράς για να συγκριθεί η τάση των καυσίμων για κινητήρες ΟΤΤΟ να αντισταθούν στην αυτοανάφλεξη. Η βενζίνη με τα ίδια χαρακτηριστικά χτυπήματος με ένα μείγμα 90% ισοοκτανίου και 10% επτάνιο θα έχει οκτανικό συντελεστή 90. Μια βαθμολογία 90 δεν σημαίνει ότι η βενζίνη περιέχει μόνο ισο-οκτάνιο και επτάνιο σε αυτές τις αναλογίες, αλλά ότι έχει τις ίδιες ιδιότητες αντοχής στην έκρηξη (γενικά, η βενζίνη που πωλείται για κοινή χρήση δεν αποτελείται ποτέ μόνο από ισοοκτάνιο και επτάνιο, αλλά είναι μίγμα πολλών υδρογονανθράκων και συχνά άλλων προσθέτων). εδομένου ότι ορισμένα καύσιμα είναι πιο ανθεκτικά σε σύγκριση με το καθαρό ισοοκτάνιο, ο ορισμός έχει επεκταθεί και έτσι υπάρχουν καύσιμα με αριθμό οκτανίων μεγαλύτερο από το 100.

Τα οκτάνια ενός καυσίμου βενζίνης μπορούν να αυξηθούν με την ανάμιξη με άλλα καύμα που έχουν υψηλό αριθμό οκτανίων, όπως ανάμιξη της βενζίνης με αλκοόλες.

9 Τα οκτάνια στο καύσιμο Ο αριθμός οκτανίων σε ένα καύσιμο δεν είναι δείκτης ενεργειακού περιεχομένου. Είναι μόνο ένα μέτρο της τάσης του καυσίμου να καίγεται με ελεγχόμενο τρόπο, αντί να εκραγεί ανεξέλεγκτα. Τα οκτάνια ενός καυσίμου βενζίνης μπορούν να αυξηθούν με την ανάμιξη με άλλα καύμα που έχουν υψηλό αριθμό οκτανίων, όπως ανάμιξη της βενζίνης με αλκοόλες. Στην περίπτωση αυτή, λόγω της χαμηλής ενεργειακής απόδοσης των αλκοολών, ο αριθμός οκτανίου αυξάνεται αλλά το ενεργειακό περιεχόμενο ανά όγκο μειώνεται. Methyl tert-butyl ether MTBE Ethyl tert-butyl ether (ETBE) Για πολλά χρόνια η αύξηση των οκτανίων του καυσίμου γινόταν με την προσθήκη τετρααιθυλενίου του μόλυβδου. Η χρήση του σταμάτησε λόγω της αναγκαιότητας της χρήσης καταλυτών. Ο μόλυβδος έκανε επικαθίσεις στην καταλυτική επιφάνεια με αποτέλεσμα την αδρανοποίηση κατάλυσης του καταλύτη. Σημειώνεται ότι παρόμοια επίδραση έχει και η ύπαρξη θείου στο καύσιμο. Για τον λόγο αυτό η πωλούμενη σήμερα βενζίνη περιέχει μηδενικά ποσοστά θείου. Σήμερα τα τυπικά πρόσθετα βενζίνης "ενισχυτικά οκτανίων" περιλαμβάνουν ΜΤΒΕ, ΕΤΒΕ, ισοοκτάνιο και τολουόλιο.

10 Μέθοδοι μέτρησης αριθμού οκτανίων Η μέτρηση του αριθμού οκτανίων ενός καυσίμου γίνεται με τις παρακάτω μεθόδους: -Research Octane Number (RON) Το RON καθορίζεται με τη λειτουργία του καυσίμου σε μια δοκιμαστική μηχανή με μεταβλητή αναλογία συμπίεσης υπό ελεγχόμενες συνθήκες και συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με τα αποτελέσματα για μείγματα ισο-οκτανίου και η-επτανίου. -Motor Octane Number (MON) Ο έλεγχος MON χρησιμοποιεί έναν παρόμοιο κινητήρα δοκιμής με αυτόν που χρησιμοποιείται στη δοκιμή RON, αλλά με ένα προθερμανθέν μείγμα καυσίμου, υψηλότερες στροφές κινητήρα, 900 σ.α.λ. αντί για τις 600 σ.α.λ. για RON και μεταβλητό χρονισμό ανάφλεξης για να γίνει καλύτερος έλεγχος των αντικροτικών ιδιοτήτων του καυσίμου. Ανάλογα με τη σύνθεση του καυσίμου, η MON μιας σύγχρονης βενζίνης θα είναι περίπου 8 έως 12 οκτάνια χαμηλότερα από το RON, αλλά δεν υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ RON και MON. -Anti-Knock Index (AKI) ή (R + M) / 2 Είναι ο μέσος όρος του RON και του MON, ο οποίος ονομάζεται Anti-Knock Index (AKI), και συχνά γράφεται στις αντλίες ως (R + M) / 2. Σε ορισμένες περιπτώσεις εμφανίζεται με την ονομασία Posted Octane Number (PON). -Observed Road Octane Number (RdON) Είναι αποτέλεσμα δοκιμής καυσίμων σε πραγματικούς πολυκύλινδρους κινητήρες, συνήθως με πλήρως ανοικτή την πεταλούδα καυσίμου.

11 Μέθοδοι μέτρησης αριθμού οκτανίων Οι τιμές οκτανίων για διάφορα κοινά κύσιμα Fuel RON MON AKI ή (R+M)/2 n επτάνιο (RON και MON 0 εξ ορισμού) Πετρέλαιο diesel Βενζίνη E Αιθάνιο 108 Αιθανόλη Μεθανόλη Προπάνιο Μεθάνιο Υδρογόνο > 130

12 Ψεκασμός καυσίμου σε σύγχρονο κινητήρα ΟΤΤΟ

13 Έλεγχος λειτουργίας σύγχρονου κινητήρα ΟΤΤΟ

14 Όρια λειτουργίας κινητήρα ΟΤΤΟ

15 Λειτουργία Τριοδικού Καταλύτη

16 Αισθητήρες Οξυγόνου (λάμδα)

17 Σήματα εξόδου αισθητήρα λάμδα

18 Ανακύκλωση καυσαερίων

19 Έλεγχος εκπομπών Νοx σε ΟΤΤΟ

20 Έλεγχος εκπομπών Νοx σε Diesel

21 Επίδραση στο Φαινόμενο του Θερμοκηπίου

Σχετικά έγγραφα

3 ο κεφάλαιο. καύσιμα και καύση

3 ο κεφάλαιο. καύσιμα και καύση 3 ο κεφάλαιο καύσιμα και καύση 1. Τι ονομάζουμε καύσιμο ; 122 Είναι διάφοροι τύποι υδρογονανθράκων ΗC ( υγρών ή αέριων ) που χρησιμοποιούνται από τις ΜΕΚ για την παραγωγή έργου κίνησης. Το καλύτερο καύσιμο