Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Октябрь » 7 » Топливо для ДВС ч.4
19:11
Топливо для ДВС ч.4

В прошлый раз мы остановились на газообразных топливах для ДВС, теперь поговорим о топливных присадках. Многие слышали мифы о присадках, разные рекомендации, как готовить "супер-составы” и пр. Для начала, определимся, все топливные присадки выполняют только антидетонационную и каталитическую функции. То есть, позволяют повысить октановое число и полноту сгорания топлива.

Таким образом, присадки не повышают энергетические характеристики топлива, а лишь увеличивают полноту использования имеющихся возможностей. Как правило, присадки вводятся в состав топлива в количестве, не превышающем 1 – 8% и позволяют повысить эффективность (экономичность) и удельную мощность ДВС на 2 – 10%.

При использовании простой смеси углеводородов (не особенно важно, предельных, непредельных, ароматических и пр.) происходят процессы сгорания топливно-воздушной смеси при неполном смешении и/или неполном испарении жидкого топлива. Также, количество кислорода, оказавшееся в цилиндре вместе с топливом равно, а то и меньше, необходимого количества для полного сгорания топлива. Как результат, имеем сажу и оксид углерода в выхлопных газах, что негативно сказывается на экологии и приводит к перерасходу топлива.

Использование антидетонационных присадок позволяет увеличить степень сжатия (что особенно актуально для дизельных двигателей), что повышает полноту сгорания топлива и снижает потери на нагрев металла цилиндропоршневой группы. Классическим вариантом таких присадок является тетраэтилсвинец (Pb(C2H5)4). Его получение основано на взаимодействии свинца с хлористым этилом в присутствии металлического натрия. Это соединение достаточно эффективно, но, к сожалению, при сгорании образуются токсичные оксиды свинца.

Другой вариант – карбонильные производные переходных металлов. Продукты их сгорания не токсичнее железной окалины, но, сами они весьма ядовиты.

Очень удачным антидетонатором стал N-метиланилин (C6H5-NH-CH3). Это соединение имеет токсичность на уровне метанола, что при его добавлении в количестве 1-5% не влияет на ядовитость топлива. Добавление 5% N-метиланилина к изооктану повышает антидетонационные свойства последнего на 8%. Что позволяет существенно повысить эффективность ДВС и экономить топливо. Данное соединение не образует токсичных продуктов сгорания и может быть использовано в карбюраторных двигателях.

К сожалению, органические соединения, не содержащие металлов не оказывают каталитического воздействия на процесс окисления углерода и угарного газа. Эту проблему прекрасно решают металлорганические соединения. Наиболее распространенными из которых являются ферроцены и ацетилацетонаты. Выбор пал на эти два класса соединений за счет их дешевизны, доступности и низкой токсичности как самих соединений, так и продуктов их сгорания.

Среди продуктов сгорания ферроценов присутствует оксид железа Fe2O3. Как и все оксиды переходных металлов, он является достаточно эффективным катализатором окисления органических соединений. Тем более, что при сгорании он выделяется в виде мельчайшей пыли, обладающей высокой удельной площадью поверхности.

Некоторые неудобства при использовании таких присадок заключаются в механическом повреждении гильз цилиндров и поршневых колец. Происходит абразивный износ цилиндропоршневой группы. При введении в состав дизельного топлива 5% ферроцена, происходит повышение удельной мощности двигателя на 7%, при экономии топлива на 4-5%. При этом, износ цилиндропоршневой группы дизельного двигателя ускоряется в два раза. Но, оно того стоит. Тем более, что при введении в ферроцены кислород содержащих заместителей, происходит снижение влияния абразивного износа на двигатель при поддержании антидетонационных свойств на том же уровне.

Другой недостаток ферроценов и ацетилацетонатов заключается в их низкой летучести, что не позволяет использовать данные присадки в карбюраторных ДВС. Таким образом, разработка присадок для жидких топлив ДВС является очень перспективной областью современной технологии. Мы еще не раз вернемся к этой теме.

Интересным направлением улучшения характеристик ДВС являются несколько нестандартные добавки к топливам. Всем известный пример – окись и закись азота. Их подают в цилиндр при помощи специального инжектора для увеличения содержания кислорода в топливной смесь. Что повышает полноту и скорость сгорания. Это позволяет повышать удельную мощность ДВС без увеличения степени сжатия.

Правда, такой  метод требует возить с собой лишнюю массу, стоит весьма прилично и приводит к увеличению износа двигателя пропорционально квадрату прироста мощности. Поэтому, столь экзотический метод используется лишь на некоторых гоночных болидах.

Можно ввести кислород содержащие, несколько энергонасыщенные соединения прямо в топливо. Яркий пример – нитрит этанола (С2H5NO2), впервые примененный для составления топливных смесей для моделей самолетов с микроДВС. А впоследствии, используемый кустарями для варки ФЕНа. Впрочем, это уже из другой темы. Аналогичные соединения, а их достаточно длинный ряд (нитриты, нитраты и нитрозосоединения пропана, бутана, пентана и др.), имеют одни и те же недостатки. Им свойственны: высокая цена, более высокая токсичность, снижение детонационной стойкости топлива и более сложное производство (что ограничивает предложение). Их использование так и остается областью авиамоделистов.

Для составления топливных смесей ДВС можно использовать и такие нетрадиционные соединения как гидразин, касторовое масло, аммиак, водород, бораны (ВН3 и его гомологи), многоатомные спирты и пр. О каждом из них мы как-нибудь скажем несколько слов отдельно.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 1137 | Добавил: Chemadm | Теги: топливные присадки, жидкое топливо, металлокомплексы, комплексные соединения | Рейтинг: 4.4/26
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]