الحرارة النوعية لاحتراق الكيروسين

الخصائص الفيزيائية الحرارية الرئيسية للكيروسين

الكيروسين هو ناتج التقطير الأوسط لعملية تكرير البترول ، ويتم تعريفه على أنه نسبة الزيت الخام التي تغلي بين 145 و 300 درجة مئوية. يمكن الحصول على الكيروسين من تقطير الزيت الخام (الكيروسين المباشر) أو من تكسير تيارات النفط الثقيلة (الكيروسين المتصدع).

يحتوي الكيروسين الخام على خصائص تجعله مناسبًا للمزج مع إضافات أداء مختلفة تحدد استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات التجارية ، بما في ذلك وقود النقل. الكيروسين هو خليط معقد من المركبات المتفرعة والمستقيمة التي يمكن تقسيمها عمومًا إلى ثلاث فئات: البارافينات (55,2٪ بالوزن) ، النفثينات (40,9٪) والعطريات (3,9٪).

لكي تكون فعالة ، يجب أن تحتوي جميع درجات الكيروسين على أعلى حرارة احتراق محددة ممكنة وسعة حرارية محددة ، وأن تتميز أيضًا بنطاق واسع إلى حد ما من درجات حرارة الاشتعال. بالنسبة لمجموعات الكيروسين المختلفة ، فإن هذه المؤشرات هي:

• الحرارة النوعية للاحتراق ، kJ / kg - 43000 ± 1000.
• درجة حرارة الاشتعال الذاتي ، ⁰C ، ليس أقل - 215.
• السعة الحرارية النوعية للكيروسين عند درجة حرارة الغرفة ، J / كجم كلفن - 2000 ... 2020.

من المستحيل تحديد معظم المعلمات الفيزيائية الحرارية للكيروسين بدقة ، نظرًا لأن المنتج نفسه لا يحتوي على تركيبة كيميائية ثابتة ويتم تحديده من خلال خصائص الزيت الأصلي. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد كثافة ولزوجة الكيروسين على درجات الحرارة الخارجية. من المعروف فقط أنه مع اقتراب درجة الحرارة من منطقة الاحتراق المستقر للمنتج النفطي ، تزداد السعة الحرارية النوعية للكيروسين بشكل كبير: عند 200⁰مع وجوده بالفعل 2900 جول / كجم كلفن ، وعند 270⁰ج - 3260 جول / كجم ك. وفقًا لذلك ، تنخفض اللزوجة الحركية. إن الجمع بين هذه المعلمات يحدد الاشتعال الجيد والمستقر للكيروسين.

تسلسل تحديد الحرارة النوعية للاحتراق

تحدد الحرارة النوعية لاحتراق الكيروسين شروط اشتعاله في أجهزة مختلفة - من المحركات إلى آلات قطع الكيروسين. في الحالة الأولى ، يجب تحديد التركيبة المثلى للمعلمات الفيزيائية الحرارية بعناية أكبر. عادة ما يتم تعيين عدة جداول لكل مجموعة من مجموعات الوقود. يمكن استخدام هذه المخططات لتقييم:

1. النسبة المثلى لخليط منتجات الاحتراق.
2. درجة الحرارة الثابتة للهب تفاعل الاحتراق.
3. متوسط ​​الوزن الجزيئي لمنتجات الاحتراق.
4. نسبة الحرارة النوعية لمنتجات الاحتراق.

هذه البيانات ضرورية لتحديد سرعة غازات العادم المنبعثة من المحرك ، والتي بدورها تحدد قوة دفع المحرك.

تعطي نسبة خليط الوقود الأمثل أعلى نبضة طاقة محددة وهي دالة للضغط الذي سيعمل عنده المحرك. سيكون للمحرك ذي الضغط العالي لغرفة الاحتراق وضغط العادم المنخفض أعلى نسبة خليط مثلى. بدوره ، يعتمد الضغط في غرفة الاحتراق وكثافة طاقة وقود الكيروسين على نسبة الخليط المثلى.

في معظم تصميمات المحركات التي تستخدم الكيروسين كوقود ، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لظروف الضغط الثابت ، عندما يكون الضغط والحجم الذي يشغله الخليط القابل للاحتراق في علاقة ثابتة - وهذا يؤثر على متانة عناصر المحرك. في هذه الحالة ، كما هو معروف ، لا يوجد تبادل حراري خارجي ، والذي يحدد الكفاءة القصوى.

السعة الحرارية النوعية للكيروسين هي كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة جرام واحد من مادة ما بمقدار درجة واحدة مئوية. معامل الحرارة النوعي هو نسبة الحرارة النوعية عند ضغط ثابت إلى الحرارة النوعية عند حجم ثابت. يتم ضبط النسبة المثلى على ضغط وقود محدد مسبقًا في غرفة الاحتراق.

لا يتم عادةً تحديد المؤشرات الدقيقة للحرارة أثناء احتراق الكيروسين ، نظرًا لأن هذا المنتج الزيتي عبارة عن خليط من أربعة هيدروكربونات: الدوديكان (C₁₂H₂₆) ، ترايدكان (سي₁₃H₂₈) ، تتراديكان (سي₁₄H₃₀) والبنتاديكان (C₁₅H₃₂). حتى في نفس الدفعة من الزيت الأصلي ، فإن النسبة المئوية للمكونات المدرجة ليست ثابتة. لذلك ، يتم دائمًا حساب الخصائص الفيزيائية الحرارية للكيروسين من خلال التبسيط والافتراضات المعروفة.