Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цетановое число ( цетановое число ) является показателем скорости сгорания дизельного топлива и степени сжатия, необходимой для воспламенения . Он играет такую ​​же роль для дизельного топлива, как и для бензина с октановым числом . КЧ является важным фактором при определении качества дизельного топлива, но не единственным; другие измерения качества дизельного топлива включают (но не ограничиваются ими) энергосодержание, плотность , смазывающую способность, хладотекучесть и содержание серы. [1]

Определение [ править ]

Цетановое число (или CN) из топлива определяется путем нахождения смеси цетанового и гептаметилнонан с той же задержкой зажигания. Цетановое число имеет цетановое число, равное 100, в то время как измеренное цетановое число гептаметилнонана равно 15, заменяя бывший эталонный топливный альфа-метилнафталин , которому было присвоено цетановое число 0. Как только смесь известна, цетановое число рассчитывается как объем. средневзвешенное значение с округлением до ближайшего целого числа цетана 100 и гептаметилнонана 15. [2]

цетановое число =% н- ацетана + 0,15 (% гептаметилнонана) [2]

Цетановое число является обратной функцией задержки воспламенения топлива, периода времени между началом воспламенения и первым определяемым повышением давления во время сгорания топлива. В конкретном дизельном двигателе топлива с более высоким цетановым числом будут иметь более короткие периоды задержки воспламенения, чем топлива с более низким цетановым числом. Цетановое число используется только для относительно легких дистиллятных дизельных масел. Для тяжелого (остаточного) мазута используются две другие шкалы, CCAI и CII .

Типичные значения [ править ]

Как правило, дизельные двигатели хорошо работают с CN от 48 до 50. Топливо с более низким цетановым числом имеет более длительную задержку воспламенения, что требует больше времени для завершения процесса сгорания топлива. Следовательно, более высокоскоростные дизельные двигатели работают более эффективно с топливом с более высоким цетановым числом.

В Европе цетановое число дизельного топлива было установлено на минимальном уровне 38 в 1994 году и 40 в 2000 году. Текущее значение [ когда? ] стандарт для дизельного топлива, продаваемого в Европейском Союзе , Исландии , Норвегии и Швейцарии , установлен в EN 590 с минимальным цетановым индексом 46 и минимальным цетановым числом 51. Дизельное топливо премиум-класса может иметь цетановое число до 60. [3 ]

В Финляндии дизельное топливо премиум-класса, продаваемое сетями АЗС St1 (Diesel Plus), Shell (содержащее GTL) и ABC (Smart Diesel), имеет минимальное цетановое число 60 с типичным значением 63. [4] [5] [ 6] Дизельное топливо Neste MY Renewable Diesel, продаваемое в Финляндии, имеет минимальное цетановое число 70. [7]

В Северной Америке большинство штатов принимают ASTM D975 в качестве стандарта на дизельное топливо, а минимальное цетановое число установлено на 40, с типичными значениями в диапазоне 42-45. Дизельное топливо высшего качества может иметь или не иметь более высокое цетановое число в зависимости от поставщика. В дизельном топливе премиум-класса часто используются присадки для улучшения CN и смазывающей способности , моющие средства для очистки топливных форсунок и минимизации отложений углерода , диспергаторы воды и другие присадки в зависимости от географических и сезонных потребностей. [ необходима цитата ] . Дизельное топливо для Калифорнии имеет минимальное цетановое число 53. [8]В рамках программы Texas Low Emission Diesel (TxLED) есть 110 округов, где дизельное топливо должно иметь цетановое число 48 или выше, либо должно использовать утвержденный альтернативный состав или соответствовать установленным альтернативным ограничениям. [9]

Neste MY Renewable Diesel, продаваемый в Северной Америке, имеет цетановое число 75-85. [10]

Добавки [ править ]

Алкилнитраты (в основном 2-этилгексилнитрат [11] ) и ди- трет- бутилпероксид используются в качестве добавок для повышения цетанового числа.

Альтернативные виды топлива [ править ]

Биодизельное топливо из источников растительного масла имеет диапазон цетанового числа от 46 до 52, а цетановое число биодизельного топлива на основе животного жира - от 56 до 60. [12] Диметиловый эфир является потенциальным дизельным топливом, поскольку он имеет высокое цетановое число. (55-60) и может производиться как биотопливо . [13] В качестве дизельного топлива можно использовать самые простые эфиры, в том числе жидкие, такие как диэтиловый эфир , хотя смазывающая способность может вызывать беспокойство.

Химическая значимость [ править ]

Цетан - это углеводород с химическими формулами C 16 H 34 и CH 3 (CH 2 ) 14 CH 3 . Названный н-гексадеканом, это неразветвленный насыщенный алкан . Цетан воспламеняется с короткой задержкой при сжатии, и ему присвоено цетановое число 100. Альфа-метилнафталину , который имеет длительный период задержки, было присвоено цетановое число 0, но он был заменен в качестве эталонного топлива на 2,3, 4,5,6,7,8-гептаметилнонан с цетановым числом 15. [2] Все остальные углеводородыв дизельном топливе индексируются по цетану в зависимости от того, насколько быстро они воспламеняются при сжатии, т. е. в условиях дизельного двигателя . Поскольку сотни компонентов составляют дизельное топливо, общее цетановое число этого топлива является средним цетановым качеством всех компонентов. Компоненты с высоким цетановым числом имеют непропорциональное влияние, поэтому используются добавки с высоким цетановым числом.

Измерение цетанового числа [ править ]

Цетановое число довольно сложно точно измерить, поскольку для этого требуется специальный дизельный двигатель, называемый двигателем Cooperative Fuel Research (CFR). В стандартных условиях испытаний оператор двигателя CFR использует маховик для увеличения степени сжатия (и, следовательно, пикового давления в цилиндре) двигателя до тех пор, пока время между впрыском топлива и зажиганием не составит 2,407 мс. Затем рассчитывается полученное цетановое число, определяя, какая смесь цетана ( гексадекан ) и изоцетана (2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан) приведет к такой же задержке воспламенения.

Тестер качества зажигания (IQT) [ править ]

Еще один надежный метод измерения производного цетанового числа (DCN) дизельного топлива - это тестер качества зажигания (IQT). Этот инструмент применяет более простой и надежный подход к измерению CN, чем CFR. Топливо впрыскивается в камеру сгорания постоянного объема при температуре примерно 575 ° C и давлении 310 фунтов на кв. Дюйм. Время между началом впрыска и восстановлением давления в камере сгорания до 310 фунтов на квадратный дюйм определяется как задержка воспламенения. Эта измеренная задержка воспламенения затем используется для расчета DCN топлива. Затем рассчитывается DCN топлива с использованием эмпирической обратной зависимости от задержки воспламенения. Из-за воспроизводимости, стоимости материалов и скорости IQT, с конца 2000-х годов он стал решающим источником для измерений топлива DCN. [14] [15] [16]

Тестер зажигания топлива [ править ]

Еще один надежный метод измерения производного цетанового числа дизельного топлива - это тестер воспламенения топлива (FIT). Этот инструмент применяет более простой и надежный подход к измерению CN, чем CFR. Топливо впрыскивается в камеру сгорания постоянного объема, в которой температура окружающей среды составляет приблизительно 575 ° C. Топливо сгорает, и высокая скорость изменения давления в камере определяет начало сгорания. Затем можно рассчитать задержку воспламенения топлива как время, прошедшее между началом впрыска топлива и началом сгорания. Затем можно рассчитать производное цетановое число топлива, используя эмпирическую обратную зависимость от задержки воспламенения.

Цетановый индекс [ править ]

Основная статья: Цетановый индекс

Другой метод контроля качества потребителями топлива - использование цетанового индекса (CI), который представляет собой расчетное число, основанное на плотности и диапазоне дистилляции топлива. Существуют различные версии этого, в зависимости от того, используются ли метрические или британские единицы измерения, и сколько точек перегонки используется. В наши дни большинство нефтяных компаний используют «4-точечный метод», ASTM D4737, основанный на плотности, температурах извлечения 10%, 50% и 90%. «2-точечный метод» определен в ASTM.D976, и использует только плотность и температуру восстановления 50%. Этот двухточечный метод имеет тенденцию к завышению цетанового индекса и не рекомендуется. Расчеты цетанового индекса не могут учитывать добавки, повышающие цетановое число, и, следовательно, не измеряют общее цетановое число для дизельного топлива с добавками. Работа дизельного двигателя в первую очередь связана с фактическим цетановым числом, а цетановый индекс - это просто оценка базового (без добавления) цетанового числа.

Отраслевые стандарты [ править ]

Отраслевые стандарты для измерения цетанового числа: ASTM D613 (ISO 5165) для двигателя CFR, D6890 для IQT и D7170 для FIT.

См. Также [ править ]

  • NExBTL
  • Октановое число

Ссылки [ править ]

  1. ^ Вернер Dabelstein, Arno Reglitzky, Андреа Schüt и Клаус Reders "Автомобильные Топлива" в энциклопедии Ульмана промышленной химии , 2007, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a16_719.pub2
  2. ^ a b c Спейт, Джеймс Г. (12 декабря 2014 г.). Справочник по анализу нефтепродуктов: Speight / Справочник по анализу нефтепродуктов . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc. DOI : 10.1002 / 9781118986370 . ISBN 978-1-118-98637-0.
  3. ^ Bosch.de (немецкий) архивации 24 декабря 2007, в Wayback Machine
  4. ^ «St1 Diesel plus -20 ° C Технический паспорт продукта» (PDF) . 2018-03-15.
  5. ^ "Шелл Дизель Лето -20 ° C Лист технических данных" (PDF) . 2018-03-15.
  6. ^ «NEOT DIESEL -10 / -20, NEOT DIESEL -10 / -20 Premium Smart Diesel Data Sheet» (PDF) . 2018-03-15.
  7. ^ "Neste MY Renewable Diesel Product Data Sheet" (PDF) . 2019-01-01.
  8. ^ "Таблица спецификаций" (PDF) . www.arb.ca.gov . Архивировано из оригинального (PDF) 21 февраля 2017 года . Проверено 8 июня 2013 .
  9. ^ "Техасская программа по дизельному топливу с низким уровнем выбросов (TxLED)" . TCEQ .
  10. ^ «Возобновляемые характеристики дизельного топлива: отсутствие запаха и низкие эксплуатационные расходы» . Neste в Северной Америке . 2019-02-13 . Проверено 15 января 2020 .
  11. ^ dorfketal.com Архивировано 8 августа 2007 г., в Wayback Machine.
  12. ^ «Ошибка 404 - Biodiesel.org» (PDF) . www.biodiesel.org . Архивировано из оригинального (PDF) 14 июля 2007 года . Проверено 13 сентября 2008 .
  13. ^ Олах, Джорджия ; Goeppert, A .; Пракаш, ГК (2006). «11». Помимо нефти и газа: экономика метанола .
  14. ^ Хейне, Кирби, Boehman, Energy & Fuels , 2009 DOI : 10.1021 / ef900715m
  15. ^ Дули, Стивен; Хи Вон, пела; Хейн, Джошуа; Фарук, Танвир I .; Цзюй, Игуан; Сушилка, Frederick L .; Кумар, Камаль; Хуэй, Синь; Сун, Чжи-Джен; Ван, Haowei; Oehlschlaeger, Matthew A .; Айер, Венкатеш; Айер, Суреш; Litzinger, Thomas A .; Санторо, Роберт Дж .; Малевицкий, Томаш; Брезинский, Кеннет (2012). «Экспериментальная оценка методологии составления суррогатного топлива для имитации кинетических явлений сгорания в газовой фазе». Горение и пламя . 159 : 1444–1466. DOI : 10.1016 / j.combustflame.2011.11.002 .
  16. ^ Дули, Стивен; Хи Вон, пела; Хаос, Маркос; Хейн, Джошуа; Цзюй, Игуан; Сушилка, Frederick L .; Кумар, Камаль; Сун, Чжи-Джен; Ван, Haowei; Oehlschlaeger, Matthew A .; Санторо, Роберт Дж .; Литцингер, Томас А. (2010). «Суррогат реактивного топлива, основанный на реальных свойствах топлива». Горение и пламя . 157 : 2333–2339. DOI : 10.1016 / j.combustflame.2010.07.001 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Джон Б. Хейвуд (1988). Основы двигателя внутреннего сгорания . Макгроу Хилл. ISBN 0-07-100499-8.
  • Кейт Оуэн, Тревор Коли SAE (1995). Справочник по автомобильным топливам . ISBN 1-56091-589-7.

Внешние ссылки [ править ]

  • Статья Брюса Гамильтона
  • Объяснение цетана от BP