חום ספציפי של בעירה של נפט

המאפיינים התרמופיזיים העיקריים של נפט

נפט הוא התזקיק האמצעי של תהליך זיקוק הנפט, המוגדר כשיעור הנפט הגולמי הרותח בין 145 ל-300 מעלות צלזיוס. ניתן להשיג נפט מזיקוק של נפט גולמי (נפט ישר) או מפיצוח של זרמי נפט כבדים יותר (קרוסין מפוצץ).

לנפט גולמי תכונות ההופכות אותו למתאים לשילוב עם תוספים ביצועים שונים הקובעים את השימוש בו במגוון יישומים מסחריים, לרבות דלקים לתחבורה. נפט הוא תערובת מורכבת של תרכובות מסועפות ושרשרת ישרות שניתן לחלק בדרך כלל לשלוש קבוצות: פרפינים (55,2% במשקל), נפתנים (40,9%) וארומטים (3,9%).

כדי להיות יעיל, כל המותגים של נפט חייבים להיות בעלי חום בעירה ספציפי הגבוה ביותר ויכולת חום ספציפית, וגם להיות מאופיין בטווח רחב למדי של טמפרטורות הצתה. עבור קבוצות שונות של נפט, אינדיקטורים אלה הם:

• חום בעירה סגולי, kJ/kg - 43000±1000.
• טמפרטורת התלקחות, ⁰C, לא נמוך מ-215.
• קיבולת חום ספציפית של נפט בטמפרטורת החדר, J / kg K - 2000 ... 2020.

אי אפשר לקבוע במדויק את רוב הפרמטרים התרמופיזיים של נפט, מכיוון שלמוצר עצמו אין הרכב כימי קבוע והוא נקבע על פי המאפיינים של השמן המקורי. בנוסף, הצפיפות והצמיגות של נפט תלויים בטמפרטורות חיצוניות. זה רק ידוע שככל שהטמפרטורה מתקרבת לאזור הבעירה היציבה של תוצר הנפט, קיבולת החום הסגולית של נפט עולה משמעותית: ב-200⁰עם זה כבר 2900 J / kg K, וב-270⁰C - 3260 J/kg K. בהתאם לכך, הצמיגות הקינמטית יורדת. השילוב של פרמטרים אלה קובע את ההצתה הטובה והיציבה של נפט.

רצף קביעת חום הבעירה הספציפי

הערך הקלורי הספציפי של נפט קובע את התנאים להצתתו במכשירים שונים - ממנועים ועד מכונות חיתוך נפט. במקרה הראשון, השילוב האופטימלי של פרמטרים תרמופיזיים צריך להיקבע ביתר זהירות. בדרך כלל נקבעים מספר לוחות זמנים לכל אחד משילובי הדלק. ניתן להשתמש בתרשימים אלה כדי להעריך:

1. היחס האופטימלי של תערובת מוצרי הבעירה.
2. הטמפרטורה האדיאבטית של להבת תגובת השריפה.
3. משקל מולקולרי ממוצע של מוצרי בעירה.
4. יחס חום ספציפי של מוצרי בעירה.

נתונים אלה נחוצים כדי לקבוע את מהירות גזי הפליטה הנפלטים מהמנוע, אשר בתורה קובעת את דחף המנוע.

יחס תערובת הדלק האופטימלי נותן את דחף האנרגיה הספציפי הגבוה ביותר והוא פונקציה של הלחץ שבו המנוע יפעל. למנוע עם לחץ תא בעירה גבוה ולחץ פליטה נמוך יהיה יחס התערובת האופטימלי הגבוה ביותר. בתורו, הלחץ בתא הבעירה ועוצמת האנרגיה של דלק נפט תלויים ביחס התערובת האופטימלי.

ברוב העיצובים של מנועים המשתמשים בנפט כדלק, מוקדשת תשומת לב רבה לתנאי הדחיסה האדיאבטית, כאשר הלחץ והנפח התפוסים על ידי התערובת הדליקה נמצאים ביחס מתמיד - זה משפיע על עמידות מרכיבי המנוע. במקרה זה, כידוע, אין חילופי חום חיצוניים, הקובעים את היעילות המקסימלית.

קיבולת החום הסגולית של נפט היא כמות החום הנדרשת להעלאת הטמפרטורה של גרם אחד של חומר במעלה אחת צלזיוס. מקדם החום הסגולי הוא היחס בין החום הסגולי בלחץ קבוע לחום הסגולי בנפח קבוע. היחס האופטימלי נקבע בלחץ דלק קבוע מראש בתא הבעירה.

האינדיקטורים המדויקים של חום במהלך בעירה של נפט אינם מבוססים בדרך כלל, מכיוון שמוצר שמן זה הוא תערובת של ארבעה פחמימנים: דודקן (C₁₂H₂₆), טרידקאן (C₁₃H₂₈), טטרדקאן (C₁₄H₃₀) ופנטדקן (C₁₅H₃₂). אפילו בתוך אותה אצווה של שמן מקורי, יחס האחוזים של הרכיבים המפורטים אינו קבוע. לכן, המאפיינים התרמופיזיים של נפט מחושבים תמיד עם הפשטות והנחות ידועות.