Specifieke verbrandingswarmte van kerosine
Inhoud
De belangrijkste thermofysische kenmerken van kerosine
Kerosine is het middendestillaat van het aardolieraffinageproces, gedefinieerd als het aandeel ruwe olie dat kookt tussen 145 en 300°C. Kerosine kan worden verkregen uit de destillatie van ruwe olie (straight-run kerosine) of uit het kraken van zwaardere oliestromen (gekraakte kerosine).
Ruwe kerosine heeft eigenschappen die het geschikt maken om te worden gemengd met verschillende prestatieadditieven die bepalend zijn voor het gebruik ervan in een verscheidenheid aan commerciële toepassingen, waaronder transportbrandstoffen. Kerosine is een complex mengsel van verbindingen met vertakte en rechte ketens die in het algemeen in drie klassen kunnen worden verdeeld: paraffinen (55,2 gew.%), naftenen (40,9%) en aromaten (3,9%).
Om effectief te zijn, moeten alle soorten kerosine de hoogst mogelijke soortelijke verbrandingswarmte en soortelijke warmtecapaciteit hebben, en ook worden gekenmerkt door een vrij breed scala aan ontstekingstemperaturen. Voor verschillende groepen kerosines zijn deze indicatoren:
- Specifieke verbrandingswarmte, kJ/kg — 43000±1000.
- Zelfontbranding temperatuur, 0C, niet lager - 215.
- Specifieke warmtecapaciteit van kerosine bij kamertemperatuur, J / kg K - 2000 ... 2020.
Het is onmogelijk om de meeste thermofysische parameters van kerosine nauwkeurig te bepalen, aangezien het product zelf geen constante chemische samenstelling heeft en wordt bepaald door de kenmerken van de oorspronkelijke olie. Bovendien zijn de dichtheid en viscositeit van kerosine afhankelijk van de buitentemperatuur. Het is alleen bekend dat naarmate de temperatuur de zone van stabiele verbranding van het olieproduct nadert, de specifieke warmtecapaciteit van kerosine aanzienlijk toeneemt: bij 2000Daarmee is al 2900 J / kg K, en op 2700C - 3260 J/kg·K. Dienovereenkomstig neemt de kinematische viscositeit af. De combinatie van deze parameters bepaalt de goede en stabiele ontsteking van kerosine.
De volgorde van het bepalen van de soortelijke verbrandingswarmte
De specifieke verbrandingswarmte van kerosine bepaalt de voorwaarden voor de ontsteking in verschillende apparaten - van motoren tot kerosine-snijmachines. In het eerste geval moet de optimale combinatie van thermofysische parameters nauwkeuriger worden bepaald. Voor elk van de brandstofcombinaties worden meestal verschillende schema's ingesteld. Deze grafieken kunnen worden gebruikt om te evalueren:
- De optimale verhouding van het mengsel van verbrandingsproducten.
- De adiabatische temperatuur van de verbrandingsreactievlam.
- Gemiddeld molecuulgewicht van verbrandingsproducten.
- Specifieke warmteverhouding van verbrandingsproducten.
Deze gegevens zijn nodig om de snelheid te bepalen van de uitlaatgassen die door de motor worden uitgestoten, wat op zijn beurt de stuwkracht van de motor bepaalt.
De optimale brandstofmengverhouding geeft de hoogste specifieke energie-impuls en is een functie van de druk waarbij de motor zal werken. Een motor met een hoge verbrandingskamerdruk en een lage uitlaatdruk heeft de hoogste optimale mengverhouding. De druk in de verbrandingskamer en de energie-intensiteit van kerosinebrandstof zijn op hun beurt afhankelijk van de optimale mengverhouding.
In de meeste ontwerpen van motoren die kerosine als brandstof gebruiken, wordt veel aandacht besteed aan de omstandigheden van adiabatische compressie, wanneer de druk en het volume van het brandbare mengsel constant in verhouding staan - dit beïnvloedt de duurzaamheid van de motorelementen. In dit geval is er, zoals bekend, geen externe warmte-uitwisseling, die het maximale rendement bepaalt.
De specifieke warmtecapaciteit van kerosine is de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van één gram van een stof met één graad Celsius te verhogen. De soortelijke warmtecoëfficiënt is de verhouding van de soortelijke warmte bij constante druk tot de soortelijke warmte bij constant volume. De optimale verhouding wordt ingesteld op een vooraf bepaalde brandstofdruk in de verbrandingskamer.
De exacte warmte-indicatoren tijdens de verbranding van kerosine zijn meestal niet vastgesteld, aangezien dit olieproduct een mengsel is van vier koolwaterstoffen: dodecaan (C12H26), driedecanus (C13H28), tetradecaan (C14H30) en pentadecaan (C15H32). Zelfs binnen dezelfde partij originele olie is de procentuele verhouding van de vermelde componenten niet constant. Daarom worden de thermofysische eigenschappen van kerosine altijd berekend met bekende vereenvoudigingen en aannames.
