Рейтинг фильтров для воды

Мы протестировали и выбрали лучшее очистное оборудование и бытовые фильтры

Процесс и условия образования пара бензина и другого топлива

Сгораемое топливо, получаемое из нефтепродуктов, имеет свойство испаряться из открытых емкостей или заполнять их пустые полости.

В статье описаны процессы испарения различного типа топлива, зависимость этого процесса от различных факторов и приведена формула расчета коэффициента испаряемости.

Что такое испарение топлива, его характеристика

foto47720-2Испарением топлива является процесс перехода основного вещества из жидкого состояния в газообразное.

Процесс протекает при различных температурах, в условиях открытых и закрытых цистерн.

Процесс испарения топлива можно описать как высвобождение молекул с поверхности основного вещества. Молекулы высвобождаются за счет кинетической энергии, полученной при хаотичном движении, соударении с другими молекулами и при повышении температуры основной жидкости.

При получении энергии, достаточной для выхода за пределы поверхности жидкости, молекулы высвобождаются в атмосферу. В условиях закрытой емкости молекулы образуют насыщенный пар и при достижении термодинамического равновесия с топливом, конденсируются, преобразовываясь обратно в жидкость.

В условиях открытых емкостей пар просто покидает среду под действием движения воздуха. Чем больше скорость движения воздушной среды, тем быстрее происходит процесс испарения.


Какое это явление — физическое или химическое?

Парообразование топлива можно отнести к физико-химическому процессу. Обосновать это явление можно следующим образом:

  1. Топливо испаряется под действием температуры, давления, при кипении. Эти факторы увеличивают процесс перехода из жидкого состояния в газообразное, что можно отнести к физическому процессу.

    При повышении температуры молекулы получают больше энергии и покидают поверхность жидкости. При увеличении плотности испарение достигает степени насыщения, и происходит конденсация или возврат молекул в топливо.

  2. Но само по себе топливо является химической смесью из различных элементов, с разной степенью летучести, фракционными показателями и реакцией на взаимодействие с кислородом (внешней средой).

    Например, при взаимодействии с кислородом, некоторые виды топлива окисляются, что возможно только при испарении молекул с поверхности основной жидкости. Для увеличения теплоемкости, точки испарения и воспламенения, в составе топлива часто находятся химические элементы с легкой летучестью. Они усиливают парообразование.

Физический процесс движения и высвобождения молекул топлива только усиливается за счет химических процессов взаимодействия топливных элементов с кислородом и между собой.

Температура парообразования

Порог испаряемости топлива напрямую зависит от температуры замерзания.

foto47720-3До перехода в твердое состояние молекулы еще имеют кинетическую энергию для выхода с поверхности:

  1. Бензин. Температура испарения от –36 до +170℃ при кипении.
  2. Дизельное топливо. От -50 до +350℃ при кипении.
  3. Керосин. – 10 + 200 ℃.
  4. Лигроин. -25 +150℃.

При обосновании начальной точки испарения важно учитывать состав топлива, его фракции, плотность и вязкость. Все эти параметры влияют на начальный порог температуры испаряемости.

От чего зависит t° вспышки паров нефтепродуктов?

Температурой вспышки является показатель, при котором воспламеняются пары топлива от открытых источников огня, наведенной искры или при высоком давлении. Данная величина зависит от:

  1. Температуры среды. Чем она выше, тем интенсивнее испаряемость, а значит плотность испарения. По этой причине емкости для хранения топлива заглубляют в грунт, что обеспечивает стабильность температуры.
  2. От химического состава. Большая доля легко летучих веществ и их свойство к само воспламенению усиливают порог вспышки.
  3. Уровень влажности. Чем выше, тем порог воспламенения паров больше. Доля воды в атмосфере также увеличивает осадку паров топлива. При этом, уровень влажности воздуха является вредным для топлива параметром.
  4. Тип топлива. Топливо имеет различную плотность и вязкость. Чем выше густота жидкости, тем выше температура воспламенения. Так бензин воспламеняется быстрее солярки, но в условиях нормального атмосферного давления.
  5. Давление. При высоком давлении испарения увеличивается температурный порог вспышки.

У различных видов топлива этот порог отличается:

  • сырая нефть — от -37 + 28 ℃, в зависимости от количества парафина в составе;
  • бензин, в зависимости от состава и колеблется от -37 до -7 ℃;
  • для дизельного топлива, температура вспышки начинается с + 15 ℃ и до + 60℃;
  • моторные масла воспламеняются при +130℃;
  • мазут от +60℃.
Температура вспышки может значительно меняться при колебании давления, упругости испарений.

Удельная теплота

Удельной теплотой парообразования называется величина тепловой энергии, которая требуется для изменения агрегатного состояния жидкости в газ. Для расчета этого параметра используется формула:

foto47720-4

Выражение состоят из:

  • «L» — значение удельной теплоты парообразования Дж/кг;
  • «Q» — количество тепловой энергии, затраченной на парообразование Дж/кг;
  • «m» — масса исходной жидкости (кг).

Для расчета теплоты испарения нефтепродуктов также применяется формула Трутона:

foto47720-5

Выражение состоит из:

  • «L» — теплота парообразования;
  • «K» — значение коэффициента пропорциональности;
  • «T» — температура кипения топлива;
  • «m» — масса топлива.
Удельная теплота парообразования – это табличная величина, поэтому по ней часто рассчитывают именно значение «Q», как количество затраченного тепла.

Также стоит учитывать, что удельная теплота парообразования указывается на основе точки кипения жидкостей. Она может сильно отличаться при воспламенении в закрытых сосудах или на открытом воздухе.

Нефти

Сырая нефть начинает кипеть при +65 ℃, при давлении 101 кПа. При этом теплота парообразования составляет 2,1 кДж/кг. Данное значение может отличаться, в зависимости от состава сырой нефти, ее плотности и процентного содержания парафина. Также на данную характеристику влияет количество воды в составе.

Бензина

foto47720-6Нижней границей кипения бензина является температура 40 ℃, при воспламенении от открытого источника.

При таком горении удельная теплота парообразования составляет 210-300 кДж/кг. Для бензинов зимних типов температура воспламенения составляет -36 ℃, при этом удельная теплота парообразования составляет 290-350 кДж.

Дизельного топлива

Для дизельного топлива, при температуре кипения от 90 ℃, удельная теплота парообразования составляет 160-230 кДж/кг, в условиях нормального атмосферного давления. В условиях сжатия (например, в двигателях внутреннего сгорания), значение снижается от 70 до 130 кДж.

Каковы потери от испарения?

Потери очень высокие, при хранении в закрытых емкостях. Так для бензина, на летний период, коэффициент составляет 2,5 тонны, при испарении из резервуара емкостью 5000 м3, в зимнее время, это значение составляет 1,8 тонны.

Данный коэффициент зависит от многих факторов, например, от степени заглубления и оборачиваемости емкости.

Чем глубже находится цистерна под уровнем грунта, тем испарения меньше, по причине стабильности температуры. Также испаряемость зависит от количества дыхательных клапанов и их диаметров.

foto47720-7

Что характеризует испаряемость головных фракций бензинов?

Основной характеристикой является значение давления насыщенного пара. Чем оно выше, тем испаряемость интенсивнее. На параметры насыщенности влияет наличие легких фракций в составе бензинов.

Легкие фракции обладают высокой летучестью, более мелкими и легкими молекулами. Это способствует увеличению насыщения и давления испарения.

Но и у этой характеристики есть предел. Предел насыщения летних типов бензина составляет 500 мм.рт.ст. Для зимних видов топлива колеблется от 500 до 700 мм.рт.ст.

Если данный порог возрастает, такое топливо становится непригодным к использованию по причине разрыва магистралей, создании паровых пробок и быстрой детонации при невысоких температурах.

Заключение

Испаряемость жидкого топлива сильно зависит от температуры среды и самой жидкости, а также от состава. Сильная испаряемость и отсутствие контроля за ней часто приводит к воспламенению топлива легких фракций.

А какова Ваша оценка данной статье?
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...