ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้น้ำมันก๊าด

ลักษณะทางอุณหพลศาสตร์หลักของน้ำมันก๊าด

น้ำมันก๊าดเป็นน้ำมันกลั่นระดับกลางของกระบวนการกลั่นปิโตรเลียม ซึ่งกำหนดเป็นสัดส่วนของน้ำมันดิบที่เดือดระหว่าง 145 ถึง 300 องศาเซลเซียส น้ำมันก๊าดสามารถรับได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ (น้ำมันก๊าดแบบวิ่งตรง) หรือจากการแตกร้าวของกระแสน้ำมันที่หนักกว่า (น้ำมันก๊าดแตก)

น้ำมันก๊าดดิบมีคุณสมบัติที่เหมาะสำหรับการผสมกับสารเติมแต่งสมรรถนะต่างๆ ที่กำหนดการใช้งานในการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย รวมทั้งเชื้อเพลิงในการขนส่ง น้ำมันก๊าดเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารประกอบที่มีกิ่งก้านและสายตรง ซึ่งโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: พาราฟิน (55,2% โดยน้ำหนัก) แนฟเทน (40,9%) และอะโรเมติกส์ (3,9%)

เพื่อให้มีประสิทธิภาพ น้ำมันก๊าดทุกยี่ห้อต้องมีความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้สูงสุดเท่าที่เป็นไปได้และความจุความร้อนจำเพาะ และยังมีลักษณะเฉพาะด้วยช่วงอุณหภูมิจุดติดไฟที่ค่อนข้างกว้าง สำหรับน้ำมันก๊าดกลุ่มต่างๆ ตัวชี้วัดเหล่านี้ได้แก่

• ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ kJ/kg — 43000±1000
• อุณหภูมิที่ติดไฟได้เอง, ⁰C ไม่ต่ำกว่า - 215
• ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมันก๊าดที่อุณหภูมิห้อง J / kg K - 2000 ... 2020

เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ส่วนใหญ่ของน้ำมันก๊าดได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากตัวผลิตภัณฑ์เองไม่มีองค์ประกอบทางเคมีที่คงที่และถูกกำหนดโดยลักษณะของน้ำมันดั้งเดิม นอกจากนี้ความหนาแน่นและความหนืดของน้ำมันก๊าดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก เป็นที่ทราบกันเพียงว่าเมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้โซนการเผาไหม้ที่เสถียรของผลิตภัณฑ์น้ำมัน ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมันก๊าดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก: ที่ 200⁰ด้วยมันอยู่แล้ว 2900 J / kg K และที่ 270⁰C - 3260 J/kg K. ความหนืดจลนศาสตร์จึงลดลง การรวมกันของพารามิเตอร์เหล่านี้จะกำหนดจุดประกายไฟที่ดีและมีเสถียรภาพของน้ำมันก๊าด

ลำดับการกำหนดความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้น้ำมันก๊าดกำหนดเงื่อนไขสำหรับการจุดไฟในอุปกรณ์ต่างๆ ตั้งแต่เครื่องยนต์ไปจนถึงเครื่องตัดน้ำมันก๊าด ในกรณีแรก ควรพิจารณาหาค่าผสมที่เหมาะสมของพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์อย่างรอบคอบมากขึ้น โดยปกติจะมีการกำหนดตารางเวลาไว้หลายชุดสำหรับเชื้อเพลิงแต่ละชนิดรวมกัน แผนภูมิเหล่านี้สามารถใช้ในการประเมิน:

1. อัตราส่วนที่เหมาะสมของส่วนผสมของผลิตภัณฑ์เผาไหม้
2. อุณหภูมิอะเดียแบติกของเปลวไฟปฏิกิริยาการเผาไหม้
3. น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์เผาไหม้
4. อัตราส่วนความร้อนจำเพาะของผลิตภัณฑ์เผาไหม้

ข้อมูลนี้จำเป็นสำหรับกำหนดความเร็วของก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์ ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดแรงขับของเครื่องยนต์

อัตราส่วนส่วนผสมเชื้อเพลิงที่เหมาะสมที่สุดจะให้แรงกระตุ้นพลังงานจำเพาะสูงสุด และเป็นหน้าที่ของแรงดันที่เครื่องยนต์จะทำงาน เครื่องยนต์ที่มีความดันห้องเผาไหม้สูงและแรงดันไอเสียต่ำจะมีอัตราส่วนส่วนผสมที่เหมาะสมสูงสุด ในทางกลับกัน ความดันในห้องเผาไหม้และความเข้มพลังงานของเชื้อเพลิงน้ำมันก๊าดขึ้นอยู่กับอัตราส่วนส่วนผสมที่เหมาะสม

ในการออกแบบเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ที่ใช้น้ำมันก๊าดเป็นเชื้อเพลิง ความใส่ใจอย่างมากต่อสภาวะของการบีบอัดแบบอะเดียแบติก เมื่อความดันและปริมาตรของส่วนผสมที่ติดไฟได้มีความสัมพันธ์คงที่ ซึ่งส่งผลต่อความทนทานขององค์ประกอบเครื่องยนต์ ในกรณีนี้อย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนจากภายนอกซึ่งเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพสูงสุด

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมันก๊าดคือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้อุณหภูมิของสารหนึ่งกรัมสูงขึ้นหนึ่งองศาเซลเซียส ค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนจำเพาะคืออัตราส่วนของความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่ต่อความร้อนจำเพาะที่ปริมาตรคงที่ อัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดถูกกำหนดไว้ที่แรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในห้องเผาไหม้

ตัวบ่งชี้ความร้อนที่แน่นอนระหว่างการเผาไหม้น้ำมันก๊าดมักไม่เป็นที่ยอมรับเนื่องจากผลิตภัณฑ์น้ำมันนี้เป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนสี่ชนิด: dodecane (C₁₂H₂₆), ไตรดีเคน (C₁₃H₂₈), เตตราดีเคน (C₁₄H₃₀) และเพนทาเดเคน (C₁₅H₃₂). แม้จะอยู่ในน้ำมันเดิมชุดเดียวกัน อัตราส่วนร้อยละของส่วนประกอบในรายการก็ไม่คงที่ ดังนั้นลักษณะทางอุณหพลศาสตร์ของน้ำมันก๊าดจึงถูกคำนวณเสมอด้วยการทำให้เข้าใจง่ายและสมมติฐานที่ทราบ