Формула бензина, физико — химические свойства

Горючая смесь, имеющая температуру кипения 33-205 градусов, называется бензином. Замерзает смесь при -72 градусах, а его теплотворная способность 10200 ккал/кг. Это продукт нефтяной промышленности, применяемый, как моторное топливо, бывает авиационным и автомобильным. Топливо обеспечивает стабильную, беспроблемную работу двигателя, показатель его испаряемости высокий. Молекулярный состав и строение бензина бывает разным, в зависимости от того, какие примеси добавляются к топливу, от этого зависит и его масса.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Состав бензина имеет множество компонентов. Они влияют на экологические показатели сырья и на его эксплуатационные свойства. Но нельзя составить одну химическую формулу, к примеру, для бензина АИ 95, производимого по всему миру.

Качество продукции будет зависеть от региона добычи, способа переработки нефти и различных добавок. Кстати, на рыночную цену топлива эти факторы тоже влияют. Скажем, сырье, добываемое в России, имеет низкое качество по сравнению с нефтью из Персидского залива или того же Азербайджана. Соответственно, на ее очистку и переработку уходят значительные средства, но все равно, конечный продукт имеет большую стоимость и низкое качество.

Не удивительно, что многие автолюбители задаются вопросом, каков же состав бензина, который они заливают в баки своих автомобилей? Ведь цена не всегда влияет на его качество. Именно химический состав бензина определяет качественные и технические характеристики.

Другие показатели. Октан – это ещё не всё!

С соотношением изооктана и гептана, влияющим на антидетонационные качества бензина, вроде всё ясно. От чего же ещё зависит эффективность сгорания топлива под названием «бензин»?

У сложных углеводородов, входящих в его состав, разная степень испаряемости и закипания, а эти показатели напрямую влияют на работу мотора. Качество бензина как раз и зависит от соотношения фракций, закипающих при разной температуре. Различия в составе всех АИ и Евро, таким образом, обусловлены процентным соотношением легко- и трудно- закипаемых фракций.

Для чего вводятся такие фракции в состав бензина? Если не вдаваться в тонкости термодинамики и процентного химического состава топлива, то картина складывается следующая:

• Закипающие при низкой температуре (от 27⁰С) служат для первичного воспламенения при пуске холодного двигателя;
• Кипящие до 100⁰С – для стабильной работы мотора при движении;
• Кипящие до 200 градусов на конечной стадии движения и при выключении мотора – чтобы он не продолжал работать даже при выключении зажигания за счёт того, что части двигателя раскалены (калильное зажигание).

Кроме того, различаются также и виды бензинов. Они бывают этилированные и неэтилированные. Вторые – без этилсвинцовых добавок. Но главное, пожалуй, отличие видов бензинов – это авиационные и автомобильные.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Преимущественно состав бензина включает в себя углеводороды. Но помимо них в самое востребованное топливо на планете входят:

1. сера;
2. азот;
3. свинец;
4. кислород.

Также к сырью добавляют различные присадки, улучшающие свойства конечного продукта. В зависимости от количества этих элементов топливо разделают на следующие виды:

1. АИ-92;
2. АИ-95;
3. АИ-98.

Цифры здесь означают октановое число, а буквы – метод определения этого показателя. То есть А – моторный, АИ – исследовательский метод. Чем выше число, тем ниже способность топлива к детонации. Соответственно, детали цилиндро-поршневой группы будут менее подвержены разрушениям.

То есть, чем выше октановое число, тем лучше качество бензина. С некоторых пор прекратилось производство топлива с октановым числом 76 и 80, так как значительно повысились требования к экологичности топлива и эксплуатационным свойствам при работе агрегатов.

При выборе бензина следует учитывать, что октановое число не влияет на процессы его сгорания внутри агрегата. Скорее, от данного показателя будет зависеть продолжительность его работы, и, конечно, уровень вредных выбросов в атмосферу.

Фракционный состав топлива зависит от содержания в нем тяжелых и легких углеводородов. В зависимости от этого, бензин применяется в широтах с холодным или жарким климатом.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА БЕНЗИНА

Физические свойства бензина напрямую зависят от фракционного состава. Способность к испарению – основной показатель, который учитывается при эксплуатации топлива в тех или иных климатических условиях. При производстве должно быть достигнуто оптимальное соотношение тяжелых и легких фракций. Топливо должно достаточно легко испаряться при нагревании, на этот показатель влияет количество легких фракций.

Тяжелые фракции обеспечивают нужную интенсивность испарения вещества. Если оптимальный показатель не будет достигнут, это может привести к образованию паровых пробок в топливопроводе, а значит двигатель будет работать с перебоями. Испарение происходит при нагревании вещества вследствие высоких температур внутри агрегата. А температура окружающей среды напрямую будет влиять на интенсивность испарения.

Видео в помощь – исследуем фракционный состав:

В чем отличия температуры горения и вспышки АИ-92?

Вспышка происходит от открытого огня, когда концентрация паров бензина достигает интервала 0,8–8 % по объему. Важно помнить, что горит именно паровоздушная смесь. Поэтому если концентрация бензина в воздухе меньше, то возгорания не произойдет по причине недостатка горючего вещества. Если же концентрация выше порогового значения, то для возгорания уже не будет достаточно кислорода.

Не стоит путать вспышку с самовоспламенением, при котором для детонации не нужен огонь.

Обычно температуру вспышки определяют лабораторным методом, при котором в емкость, расположенную над тиглем, наливают бензин. И начинают его нагревать. При каждом повышении температуры на 1 градус над емкостью зажигается источник пламени. Температуру вспышки фиксируют в момент, когда появляется огонь.

Вопреки расхожему мнению, температура горения бензина – это температура, которую создает топливо при сгорании. Она сильно зависит от того, в каких условиях горит бензин. Так, в двигателе температура достигает 900–1100 °С. В то время как при горении топлива на открытом воздухе она не превышает 900 °С.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗИНА

Всем известно, что данный вид топлива получают из нефти, но со временем требования к его качеству увеличиваются, а значит меняются способы переработки сырья. До середины прошлого века единственным методом получением конечного продукта была прямая перегонка нефти. Ее просто нагревали до определенных температур, таким образом отделяя различные фракции. Одним из продуктов такой переработки и был бензин. Но он имел достаточно низкие качественные показатели и октановое число не выше 80. Основная составляющая такого бензина – длинная цепочка алканов.

В середине прошлого века нашли новые способы переработки нефти, это крекинг и риформинг. Длинные молекулы алканов при такой переработке расщепляются на более короткие. Соответственно можно получить более легкие углеводороды. Результат такой переработки – бензин с более высоким октановым числом. При этом побочные продукты перегонки преобразуются в мазут и трансмиссионные масла. При прямой перегонке нефти их приходилось утилизировать, что приводило к значительным загрязнениям окружающей среды.

При работе двигателя на чистом топливе, с выхлопными газами в воздух выбрасывается меньшее количество токсичных веществ, а срок эксплуатации автомобиля значительно увеличивается.

Иногда применяются различные добавки к бензину, улучшающие его качество. К примеру – чистый спирт, который может преобразовать бензин марки 92 в 95. Но спирт быстро испаряется, и качество топлива снова падает. К тому же, этот способ достаточно дорогостоящий.

Правила транспортировки

Транспортировка большей части нефтепродуктов допускается всеми видами транспорта: автомобильным, железнодорожным, авиационным. Особые требования выдвигают к тарам – емкостям под нефтяные продукты. Они обычно изготовлены из алюминия с защитным внутренним слоем или стали. Емкости плотно закрывают крышкой с прокладкой, создаются все условия для полной герметичности. Тара должна быть обозначена соответствующей маркировкой – номер UN вещества, класс опасности. Бочки с горючим размещают вертикально и жестко фиксируют. Без оформления разрешения Минтранса и согласования маршрута допускается транспортировка 1000 литров бензина.

Цистерны автопоездов в обязательном порядке обозначают специальной маркировкой. Бензовоз должен быть оборудован заземляющим устройством. При необходимости транспортировки свыше 1000 литров горючего водитель обязан иметь при себе:

• маршрутный лист с указанным местом отправления и конечным пунктом;
• соглашение о перевозке опасных грузов;
• допуск к транспортировке грузов.

Доставкой взрывоопасных веществ, включая углеводородные смеси, могут заниматься обученные водители. У них должна быть медицинская справка. Документ подтверждает пройденный этап медицинского контроля. Компания-перевозчик обязательно должна располагать разрешением на перевозку опасных грузов внутри страны.

Оценка статьи:

Загрузка…

Бензин и его температура вспышки Ссылка на основную публикацию

КАКОЙ БЕНЗИН ЗАЛИВАТЬ В АВТОМОБИЛЬ

Данному вопросу и посвящена вся наша статья. Ведь дело не в том, какой состав бензина АИ 95, а в том, насколько он подходит автомобилю конкретной марки и модели. Состав бензина следует учитывать прежде, чем принять решение немного сэкономить на топливе и залить в бак материал с более низким октановым числом.

Но состав бензина 95 не подойдет к большинству новых авто, и даже ко многим относительно старым моделям. Повышенная способность к детонации будет приводить к разрушениям цилиндро-поршневой системы, а в дальнейшем – деталей двигателя. Хотя какое-то время автомобиль, возможно, и будет ездить на топливе АИ 92 точно так же, как и на 95-м бензине.

Определить какое октановое число является оптимальным для автомобиля довольно просто. На большинстве машин данное значение указано. Его можно увидеть на внутренней стороне крышки бензобака.

Если указано значение 95, то можно заливать топливо и с более высоким числом, но никак не меньшим. Состав бензина 92 не предназначен для нормальной работы систем такого авто.

СОСТАВ БЕНЗИНА «КАЛОША»

Многие полагают, что «Калоша» – народное название. На самом деле Калош – фамилия французского изобретателя, который и нашел способ отделения от нефти наиболее легких фракций. Данный вид бензина имеет самое высокое октановое число, потому некогда он применялся в качестве горючего для самолетов, так как его способность к воспламенению минимальная.

На сегодняшний день Калоша широко используется как растворитель для лакокрасочных изделий и для промывки деталей автомобиля. Иногда его заливают и в топливный бак автомобиля, если под рукой нет другого бензина, а до ближайшей заправки нужно проехать 100-200 метров. Машина будет идти на этом топливе, но злоупотреблять его применением не стоит, так как его состав может разъесть пластиковые и резиновые внутренние детали авто.

Виды горючего

Оно бывает разным. Но нефтепродукты и другое топливо легко поддаются воспламенению.

Классификация следующая:

Температура возгорания керосина и других продуктов отличается. Измерять ее достаточно сложно. Также разняться правила тушения. Твердыми материалами естественно пользуются для нагрева помещений люди, имеющие котел.

СОСТАВ БЕНЗИНА ЕВРО-5

Наконец и в нашей стране на автозаправочных станциях все чаще можно залить в бак бензин нового стандарта Евро-5. Многих водителей интересует вопрос, стоит ли переплачивать за топливо нового поколения, скажется ли его использование на работе агрегата.

Основное отличие этого вида топлива от обычного бензина марки 92 и 95 состоит в составе. Он имеет более легкие фракции, соответственно – высшее октановое число. Уже на четвертом-пятом заполнении бака можно почувствовать, что автомобиль стал более динамичным, наблюдается улучшенная приемистость при разгоне, снижается расход топлива, исключается коррозия двигателя и бензобака автомобиля. В целом, увеличивается срок службы агрегата.

Не нашли интересующую Вас информацию? на нашем форуме.

Физико-химические свойства бензина

Что содержится в бензине

Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 33 до 205 °C (в зависимости от примесей). Плотность около 0,71 г/см³. Теплотворная способность примерно 10 200 ккал/кг (46 МДж/кг, 32,7 МДж/литр). Температура замерзания −72 °C в случае использования специальных присадок.
Бензин — продукт переработки нефти представляющий собой горючее с низкими детонационными характеристиками. Из сырой нефти производится до 50% бензина. Эта величина включает природный бензин, бензин крекинг-процесса, продукты полимеризации, сжиженные нефтяные газы и все продукты, используемые в качестве промышленных моторных топлив.

Состав бензинов
Бензин — представляет собой смесь углеводородов состоящих в основном из предельных 25-61 %, непредельных 13-45%, нафтеновых 9-71 %, ароматических 4-16 % углеводородов с длиной молекулы углеводорода от C 5 до C 10 и числом углеродных атомов от 4-5 до 9-10 со средней молекулярной массой около 100Д. Так же в состав бензина могут входить примеси — серо-, азот- и кислослородсодержащих соединений.
Бензин — это самая легкая фракция из жидких фракций нефти. Эту фракцию получают в числе разных процессов возгонки нефти. По этому от фракционного состава бензинов зависят легкость и надежность пуска двигателя, полнота сгорания, длительность прогрева, приемистость автомобиля и интенсивность износа деталей двигателя. Фракционный состав бензинов определяется согласно ГОСТ 2177-99.
Легкие фракции бензина характеризуют пусковые свойства топлива — чем ниже температура выкипания топлива, тем лучше пусковые свойства. Для запуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10% бензина выкипало при температуре не выше 55 градусов (зимний сорт) и 70 градусов (летний) по Цельсию. Зимние сорта бензина имеют более легкий (чем летние) фракционный состав. Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя.
Основная часть топлива называется рабочей фракцией. От ее испаряемости зависят: образование горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева (перевода с холостого хода под нагрузку), приемистость (возможность быстрого перевода с одного режима на другой). Содержание рабочей фракции должно совпадать с 50% отгона. Минимальный интервал температур от 90% до конца кипения улучшает качество топлива и снижает его склонность к конденсации, что повышает экономичность и уменьшает износ деталей двигателя. Температуру выкипания 90% топлива иногда называют точкой росы.

Свойства бензинов
Бензины — легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтые (при отсутствии специальных добавок) жидкости, имеющие плотность 700-780 кг/м? Бензины имеют высокую летучесть, и температуру вспышки в пределах 20-40 градусов по Цельсию. Температура кипения бензинов находится в интервале от 30 до 200 C. Температура застывания — ниже минус 60 градусов. При сгорании бензинов образуется вода и углекислый газ. При концентрациях паров в воздухе 70—120 г/м3 образуются взрывчатые смеси.
Автомобильные бензины в силу своих физико-химических характеристик должны обладать следующими свойствами:
-Однородность смеси;
-Плотность топлива — при +20 °С должна составлять 690…750 кг/м2;
-Небольшую вязкость — с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до -40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20…30%;
-Испаряемость — способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе;
-Давление насыщенных паров — чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах;
-Низкотемпературные свойства — способность бензина выдерживать низкие температуры;
-Сгорание бензина. Под «сгоранием» применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500…2400 °С.

Присадки
Присадки — вещества, добавляемые (обычно в количествах 0,05-0,1%) к топливам, минеральным и синтетическим маслам для улучшения их эксплуатационных свойств. К присадкам относятся, антидетонаторы, антиокислители, ингибиторы коррозии и др.

Улучшение качества бензина
В первую очередь, не следует путать качество и сортность (согласно октановому числу) бензина: бензин более низких сортов (например, А-76) вовсе не обязательно является менее качественным, чем высокооктановый (скорее — наоборот), а просто рассчитан на иные условия работы (В первую очередь не следует путать две совершенно разные технические характеристики бензина: октановое число и сортность. Также не является он и более экологически вредным (опять же — скорее наоборот, так как в его составе содержится меньшее количество присадок, некоторые из которых достаточно токсичны).
Повысить качество автомобильных бензинов можно за счёт следующих мероприятий:
-неприменения свинцовых соединений, вредных и для двигателя, и для обслуживающего персонала;
-снижения содержания в бензине серы до 0,05 %, а в перспективе до 0,003 %;
-снижения содержания в бензине ароматических углеводородов до 45 %, а в перспективе — до 35 %;
-нормирования концентрации фактических смол в бензинах на месте применения на уровне не более 5 мг на 100 см³;
деления бензинов по фракционному составу и давлению насыщенных паров на 8 классов с учётом сезона эксплуатации автомобилей и температуры окружающей среды, характерной для конкретной климатической зоны. Наличие классов позволяет выпускать бензин со свойствами, оптимальными для реальных температур окружающего воздуха, что обеспечивает работу двигателей без образования паровых пробок при температурах воздуха до +60 °С, а также гарантирует высокую испаряемость бензинов и лёгкий пуск двигателя при температурах ниже −35 °С;
введения моющих присадок, не допускающих загрязнения и осмоления деталей топливной аппаратуры.

Автомобильные бензины
В России автомобильные бензины выпускаются по ГОСТ 2084-77, ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ Р 51866-2002, а также по ТУ 0251-001-12150839-2015 Бензин АИ 92,95 (Альтернативный).
Автомобильные бензины подразделяются на летние и зимние (в зимних бензинах содержится больше низкокипящих углеводородов).
Основные марки автомобильных бензинов ГОСТ Р 51105-97:
Нормаль-80 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 80;
Регуляр-92 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 92;
Премиум-95 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95;
Супер-98 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 98

Технология производства бензина
Перегонка
Поступающая нефть нагревается в змеевике примерно до 320°С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни в ректификационной колонне. Такая колонна может иметь от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, каждый из которых имеет ванну с жидкостью. Через эту жидкость проходят поднимающиеся пары, которые омываются стекающим вниз конденсатом. При надлежащем регулировании скорости обратного стекания (т.е. количества дистиллятов, откачиваемых назад в колонну для повторного фракционирования) возможно получение бензина наверху колонны, керосина и светлых горючих дистиллятов точно определенных интервалов кипения на последовательно снижающихся уровнях. Обычно для того, чтобы улучшить дальнейшее разделение, остаток от перегонки из ректификационной колонны подвергают вакуумной дистилляции.
Термический крекинг
Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырых нефтей при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод и углеродные связи разрушаются, водород отрывается от молекул углеводородов и тем самым получается более широкий спектр продуктов по сравнению с составом первоначальной сырой нефти. Например, дистилляты, кипящие в интервале температур 290–400° С, в результате крекинга дают газы, бензин и тяжелые смолоподобные остаточные продукты. Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензина из сырой нефти путем деструкции более тяжелых дистиллятов и остатков, образовавшихся в результате первичной перегонки.
Каталитический крекинг
Катализатор – это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие вещества, включая металлы, их оксиды, различные соли.
Процесс Гудри. Исследования Э.Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 году эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса.
Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, т.е. крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах 430–480°С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах.
Риформинг
Риформинг — это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина.
Существуют два основных вида риформинга – термический и каталитический. В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии как высокой температуры, так и катализаторов. Более старый и менее эффективный термический риформинг используется до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга.
Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминийоксидный или алюмосиликатный носитель.
Реакции, в результате которых при каталитическом риформинге повышается октановое число, включают:
-дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения;
-превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры;
-гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;
-образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода.
Полимеризация
Кроме крекинга и риформинга существует несколько других важных процессов производства бензина. Первым из них, который стал экономически выгодным в промышленных масштабах, был процесс полимеризации, который позволил получить жидкие бензиновые фракции из олефинов, присутствующих в крекинг-газах.
Полимеризация пропилена – олефина, содержащего три атома углерода, и бутилена – олефина с четырьмя атомами углерода в молекуле дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82. Нефтеперерабатывающие заводы, использующие процессы полимеризации, обычно работают на фракциях крекинг-газов, содержащих олефины с тремя и четырьмя атомами углерода.
Алкилирование
В этом процессе изобутан и газообразные олефины реагируют под действием катализаторов и образуют жидкие изопарафины, имеющие октановое число, близкое к таковому у изооктана. Вместо полимеризации изобутилена в изооктен и затем гидрогенизации его в изооктан, в данном процессе изобутан реагирует с изобутиленом и образуется непосредственно изооктан.
Все процессы алкилирования для производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0–15° C, а затем 20–40° С.
Изомеризация
Другой важный путь получения высокооктанового сырья для добавления в моторное топливо – это процесс изомеризации с использованием хлорида алюминия и других подобных катализаторов.
Изомеризация используется для повышения октанового числа природного бензина и нафтенов с прямолинейными цепями. Улучшение антидетонационных свойств происходит в результате превращения нормальных пентана и гексана в изопентан и изогексан.
Процессы изомеризации приобретают важное значение, особенно в тех странах, где каталитический крекинг с целью повышения выхода бензина проводится в относительно незначительных объемах. При дополнительном этилировании, т.е. введении тетраэтилсвинца, изомеры имеют октановые числа от 94 до 107 (в настоящее время от этого способа отказались ввиду токсичности образующихся летучих алкилсвинцовых соединений, загрязняющих природную среду).
Гидрокрекинг
Давления, используемые в процессах гидрокрекинга, составляют от примерно от 70 атм. для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм., когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков – мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном – высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции. Катализаторами в этих процессах служат сульфидированные никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе.
Там, где гидрокрекинг сочетается с каталитическим крекингом и коксованием, не менее 75–80% сырья превращается в бензин и реактивное топливо. Выработка бензина и реактивных топлив может легко изменяться в зависимости от сезонных потребностей. При высоком расходе водорода выход продукции на 20–30% выше, чем количество сырья, загружаемого в установку. С некоторыми катализаторами установка работает эффективно от двух до трех лет без регенерации.

Классификация бензинов
Все бензины отличаются друг от друга, как по составу, так и по свойствам, так как их получают не только как продукт первичной возгонки нефти, но и как продукт попутного газа (газовый бензин) и тяжелых фракций нефти (крекинг-бензин).
Бензины классифицируют по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы:
-Крекинг-бензины
-Бензин газовый
-Пиролизные бензины
-Этилированные бензины
-Крекинг-бензины
Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо. Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается, поскольку они содержат заметное количество олефинов, а именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога.
Крекинг-бензин представляет собой продукт дополнительной переработки нефти. Обычная перегонка нефти дает всего 10–20% бензина. Для увеличения его количества более тяжелые или высококипящие фракции нагревают с целью разрыва больших молекул до размеров молекул, входящих в состав бензина. Это и называют крекингом. Крекинг мазута проводят при температуре 450–550°С. Благодаря крекингу можно получать из нефти до 70% бензина.
Бензин газовый
Бензин газовый представляет собой продукт переработки попутного нефтяного газа, содержащий предельные углеводороды с числом атомов углерода не менее трех. Различают стабильный (БГС) и нестабильный (БГН) варианты газового бензина. БГС бывает двух марок – легкий (БЛ) и тяжелый (БТ). Применяется в качестве сырья в нефтехимии, на заводах органического синтеза, а также для компаундирования автомобильного бензина (получения бензина с заданными свойствами путем его смешивания с другими бензинами).
Пиролизные бензины
Пиролиз – это крекинг при температурах 700–800°С. Крекинг и пиролиз позволяют довести суммарный выход бензина до 85%. Необходимо отметить, что первооткрывателем крекинга и создателем проекта промышленной установки в 1891 году был русский инженер В.Г. Шухов.

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.

В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Основные свойства

Основные свойства бензина – его химический состав, способности к испарению, горению, воспламенению, образованию отложений, а также коррозионная активность и стойкость к детонации.

Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.

Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Получить бензин можно несколькими способами: прямой перегонкой нефти и отбором определенных фракций (такой способ применялся в начале эры автомобилизации), в середине прошлого века стали применять крекинг и риформинг. Основная составляющая бензина, полученного путем прямой перегонки, – цепочки алканов. При крекинге и риформинге они преобразуются в разветвленные алканы и ароматические соединения.

Два последних способа позволяют получить высокооктановое топливо марок АИ-92, 95 и выше.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

Химическая стабильность

Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются. Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.

Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.
» alt=»»>

Состав бензина имеет множество компонентов. Они влияют на экологические показатели сырья и на его эксплуатационные свойства. Но нельзя составить одну химическую формулу, к примеру, для бензина АИ 95, производимого по всему миру.

Качество продукции будет зависеть от региона добычи, способа переработки нефти и различных добавок. Кстати, на рыночную цену топлива эти факторы тоже влияют. Скажем, сырье, добываемое в России, имеет низкое качество по сравнению с нефтью из Персидского залива или того же Азербайджана. Соответственно, на ее очистку и переработку уходят значительные средства, но все равно, конечный продукт имеет большую стоимость и низкое качество.

Не удивительно, что многие автолюбители задаются вопросом, каков же состав бензина, который они заливают в баки своих автомобилей? Ведь цена не всегда влияет на его качество. Именно химический состав бензина определяет качественные и технические характеристики.

Физико-химические свойства бензина

Преимущественно состав бензина включает в себя углеводороды. Но помимо них в самое востребованное топливо на планете входят:

Также к сырью добавляют различные присадки, улучшающие свойства конечного продукта. В зависимости от количества этих элементов топливо разделают на следующие виды:

Цифры здесь означают октановое число, а буквы – метод определения этого показателя. То есть А – моторный, АИ – исследовательский метод. Чем выше число, тем ниже способность топлива к детонации. Соответственно, детали цилиндро-поршневой группы будут менее подвержены разрушениям.

То есть, чем выше октановое число, тем лучше качество бензина. С некоторых пор прекратилось производство топлива с октановым числом 76 и 80, так как значительно повысились требования к экологичности топлива и эксплуатационным свойствам при работе агрегатов.

При выборе бензина следует учитывать, что октановое число не влияет на процессы его сгорания внутри агрегата. Скорее, от данного показателя будет зависеть продолжительность его работы, и, конечно, уровень вредных выбросов в атмосферу.

Фракционный состав топлива зависит от содержания в нем тяжелых и легких углеводородов. В зависимости от этого, бензин применяется в широтах с холодным или жарким климатом.

Определение фракционного состава бензина

Физические свойства бензина напрямую зависят от фракционного состава. Способность к испарению – основной показатель, который учитывается при эксплуатации топлива в тех или иных климатических условиях. При производстве должно быть достигнуто оптимальное соотношение тяжелых и легких фракций. Топливо должно достаточно легко испаряться при нагревании, на этот показатель влияет количество легких фракций.

Тяжелые фракции обеспечивают нужную интенсивность испарения вещества. Если оптимальный показатель не будет достигнут, это может привести к образованию паровых пробок в топливопроводе, а значит двигатель будет работать с перебоями. Испарение происходит при нагревании вещества вследствие высоких температур внутри агрегата. А температура окружающей среды напрямую будет влиять на интенсивность испарения.

Видео в помощь – исследуем фракционный состав:

Способы получения бензина

Всем известно, что данный вид топлива получают из нефти, но со временем требования к его качеству увеличиваются, а значит меняются способы переработки сырья. До середины прошлого века единственным методом получением конечного продукта была прямая перегонка нефти. Ее просто нагревали до определенных температур, таким образом отделяя различные фракции. Одним из продуктов такой переработки и был бензин. Но он имел достаточно низкие качественные показатели и октановое число не выше 80. Основная составляющая такого бензина – длинная цепочка алканов.

В середине прошлого века нашли новые способы переработки нефти, это крекинг и риформинг. Длинные молекулы алканов при такой переработке расщепляются на более короткие. Соответственно можно получить более легкие углеводороды. Результат такой переработки – бензин с более высоким октановым числом. При этом побочные продукты перегонки преобразуются в мазут и трансмиссионные масла. При прямой перегонке нефти их приходилось утилизировать, что приводило к значительным загрязнениям окружающей среды.

При работе двигателя на чистом топливе, с выхлопными газами в воздух выбрасывается меньшее количество токсичных веществ, а срок эксплуатации автомобиля значительно увеличивается.

Какой бензин заливать в автомобиль

Данному вопросу и посвящена вся наша статья. Ведь дело не в том, какой состав бензина АИ 95, а в том, насколько он подходит автомобилю конкретной марки и модели. Состав бензина следует учитывать прежде, чем принять решение немного сэкономить на топливе и залить в бак материал с более низким октановым числом.

Но состав бензина 95 не подойдет к большинству новых авто, и даже ко многим относительно старым моделям. Повышенная способность к детонации будет приводить к разрушениям цилиндро-поршневой системы, а в дальнейшем – деталей двигателя. Хотя какое-то время автомобиль, возможно, и будет ездить на топливе АИ 92 точно так же, как и на 95-м бензине.

Если указано значение 95, то можно заливать топливо и с более высоким числом, но никак не меньшим. Состав бензина 92 не предназначен для нормальной работы систем такого авто.

Состав бензина «Калоша»

Многие полагают, что «Калоша» – народное название. На самом деле Калош – фамилия французского изобретателя, который и нашел способ отделения от нефти наиболее легких фракций. Данный вид бензина имеет самое высокое октановое число, потому некогда он применялся в качестве горючего для самолетов, так как его способность к воспламенению минимальная.

На сегодняшний день Калоша широко используется как растворитель для лакокрасочных изделий и для промывки деталей автомобиля. Иногда его заливают и в топливный бак автомобиля, если под рукой нет другого бензина, а до ближайшей заправки нужно проехать 100-200 метров. Машина будет идти на этом топливе, но злоупотреблять его применением не стоит, так как его состав может разъесть пластиковые и резиновые внутренние детали авто.

Состав бензина Евро-5

Наконец и в нашей стране на автозаправочных станциях все чаще можно залить в бак бензин нового стандарта Евро-5. Многих водителей интересует вопрос, стоит ли переплачивать за топливо нового поколения, скажется ли его использование на работе агрегата.

Основное отличие этого вида топлива от обычного бензина марки 92 и 95 состоит в составе. Он имеет более легкие фракции, соответственно – высшее октановое число. Уже на четвертом-пятом заполнении бака можно почувствовать, что автомобиль стал более динамичным, наблюдается улучшенная приемистость при разгоне, снижается расход топлива, исключается коррозия двигателя и бензобака автомобиля. В целом, увеличивается срок службы агрегата.

Влияние химического состава бензинов на их детонационную стойкость. Пути повышения детонационной стойкости бензинов.

Детонационная стойкость автомобильных бензинов, а соответственно и их октановое число сильно зависит от их химического состава. Наиболее детонационно стойкими являются ароматические улеводороды, затем следуют изопарафиновые углеводороды, далее алкены и нафтены или циклоалканы и наименее детонационно стойкими являются алканы нормального строения.

Бензины, полученные путем каталитического крекинга, имеют более высокую детонационную стойкость по сравнению с бензинами, полученными термическими процессами. Повышение детонационной стойкости в этом случае происходит, главным образом, за счет увеличения содержания в бензинах ароматических и парафиновых углеводородов

Для управления детонационной стойкостью, для ее повышения, ограничивают конец кипения товарного автомобильного бензина, одновременно предотвращая нагарообразование.

Повышать детонационную стойкость топлив можно несколькими

способами. Первый способ – использование бензинов каталитического

крекинга и риформинга.

2 способ повышения О Ч заключается в добавлении в базовые бензины высокооктановых компонентов, так их, как изооктан, алкилбензин к оторые обладают ОЧ по ММ 1 00 е д. Т ак их компонентов добавляют в базовый бензин д о 40 %, з начительно повышая

е го детонационную стйкость.

Третьим способом повышения детонационной стойкости топлив является

добавление к ним антидетонаторов, т. е. химических соединений, которые при очень

незначительной их концентрации в топливе (десятые долиграмма на 1 кг топлива)

существенно увеличивают его детонационную стойкость.

Наиболее простой способ – это добавление в бензин антидетонаторов

в небольшом количестве для повышения детонационной стойкости. Действие

антидетонационной присадки основано на замедлении процесса образования

гидроперекисей и перекисей и их расщепления.

28. Влияние фракционного состава бензинов на их детонационную стойкость. О распределении уровня октанового числа по фракциям бензинов различных технологических процессов. Коэффициент распределения октанового числа (Кр).

Одним из требований, предъявляемых к автомобильным бензинам является их фракционный состав. Согласно ГОСТ 20.84 — 77 регламентируются следующие контрольные точки выкипания бензинов. Фракционный состав бензина влияет на пуск и длительность прогрева двигателя после пуска, приемистость двигателя и динамичность автомобиля в целом, полнота сгорания горючего и другие эксплуатационные показатели

1. Начало перегонки, согласно данному ГОСТ должно быть не ниже 35 градусов. В настоящее время по новым стандартам не ниже 30 градусов Цельсия.

Начало кипени автомобильных бензинов характеризует легкость его испарения и регламентирована с точки зрения недопущения образования паровых пробок в топливоподводящей систем двигателя в нагретом его состоянии.

2. Вторым значением, характеризующим состав, является 10% точка выкипания бензина. Температура для летнего не выше 70%, для зимнего не выше 55%.

10% точка выкипания бензина характеризует его пусковые свойства, для летнего потяжелее, для зимнего потяжелее. Начало кипения и 10% точка отвечает за пусковые свойства.

3. Точка характерезующая фракицонный состав бензина является 50% точка выкипания, и согласно данному ГОСТ для летнего вида – не выше 115, а для зимнего не выше 100. Эта точка выкипания бензина характеризует испаряемость среднекипящих фракций бензина, что обеспечивает при его хорошей испаряемости легкий переход работы двигателя с одного режима на другой, иначе говоря, хорошая приемистость двигателя.

4. 90% точка выкипания и конец кипения характеризует полноту испарения топлива, которая должна быть полной, 100% и склонность его к нагарообразованию, что влияет кА на надежность двигателя и на его качество.

Коэффициент распределения октанового числа.

Октановое число автомобильных бензинов зависит не только от химического но и от фракционного состава. Известно, что чем выше температура кипения фракции, те она легче окисляется, особенно при повышенных температурах, а следовательно она более склонна к образованию перекисных соединений, вызывающих детонацию в двигателе, и наоборот чем лече фракция в составе бензина, тем она более устойчива к процессу окисления и следовательно против детонации.

Рассмотрим график изменения детонационной стойкости или октанового числа бензинов различных технологических процессов.

Кривая 1 соответствует прямогонной бензиновой фракции, т е фракции, полученной в процессе первичной перегонки нефти на установках АТ, АВТ, АВТМ. Видно резкое влияние фракционного состава на детонационную стойкость прямогонных бензинов, т е с повышением температуры кипения, резко снижается октановое число.

Кривая 2 соответствует бензиновой фракции термических процессов, полученных в процессе термического крекинга. Незначительное снижение октанового числа при изменении состава, что говорит об относительно равномерном распределении различных углеводородов по фракциям.

Кривая 3 характеризует распределение октанового числа по фракциям в термо-каталитическом крекинге, что также подчеркивает наиболее равномерное распределение углеводородов по фракциям, чем в химических процессах

Кривая 4 характеризует изменение октанового числа по фракциям бензино-каталитического жесткого режима, явно виден провал. С дальнейшим повышением выше исходного значения. Говорит о неравномерном распределении ароматических углеводородов по фракциям бензина каталитического реформинга жесткого режима. Учитывая то, что бензиновые фракции каталитического реформинга, также как и каталитического крекинга, являются базовым при получении товарных автомобильных и авиационных бензинов. Для исправления такого существенного недостатка бензино-каталитического реформинга, в смесь вводят высокооктановую добавку в виде эфиров МТБЭ, который имеет октановое число порядка 117, а температуру кипения среднюю 55 градусов. Вводят от 7 до 12%.

Таким образом при получении товарных автомобильных и авиационных бензинов, необходимо учитывать распределение октанового числа по фракциям бензина. С этой целью введено понятие коэффициент распределения октанового числа, который определяется

К_р= желательно что бы число приближалось к единице

Химическая стабильность бензинов и склонность к отложениям

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Выбор топлива и смазочных материалов

Публикация:

   Химическая стабильность бензинов и склонность к отложениям

Читать далее:

   Коррозионные свойства бензинов

Химическая стабильность бензинов и склонность к отложениям

Бензин от момента производства до сгорания в двигателе проходит сложный путь транспортировки, перекачки, хранения. В это время он подвергается воздействию различных факторов, влияющих на изменение показателей качества бензина, его эксплуатационно-технических свойств. охранять фракционный состав и однородность называется физической стабильностью.

В бензине может появиться твердая фаза в виде кристалликов льда или углеводородов. Здесь не рассматриваются случаи попадания механических примесей и воды извне. Вода появляется в бензине в результате поглощения ее из воздуха. Наибольшей гигроскопичностью (способностью к поглощению влаги из воздуха) обладают ароматические углеводороды. Количество поглощаемой воды из воздуха уменьшается с повышением температуры, понижением влажности воздуха и давления. Кроме выделяющейся из бензина или находящейся в ней в виде эмульсии воды могут образоваться кристаллы твердых углеводородов при понижении температуры воздуха, например, бензола. Температура кристаллизации бензола равна + 5,5 °C, а его способность к кристаллизации зависит от температуры*воздуха и концентрации бензола в топливе.

Прежде чем топливо начнут использовать, оно проходит тот или иной срок хранения. Хранят топливо в подземных и наземных резервуарах, в подвижных емкостях, в большой и мелкой таре, в баках автомобиля и т. д. При хранении топливо подвергается качественным изменениям. Способность бензина сохранять свой первоначальный химический состав без изменения при хранении называется химической стабильностью. Бензин при хранении окисляется, изменяется его состав. Во время окисления происходит конденсация и полимеризация углеводородов и неуглеводородных соединений с образованием органических кислот, смол и других продуктов окисления. Окисляемость бензина, ее глубина зависят от химического состава топлива, условий хранения. Чем больше в бензине содержится непредельных углеводородов, тем быстрее он окисляется. При окислении изменяется цвет бензина: неэтилированный бензин приобретает окраску от светло-желтой до интенсивно-желтой, этилированный бензин также может изменить первоначальную окраску. Появляется резкий запах, на дне емкости образуется масляный слой, слаборастворимый в бензине, повышается кислотность бензина, т. е. увеличивается его коррозионность.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

При работе двигателя наблюдаются отложения на деталях системы питания, во впускном трубопроводе, на стенках камеры сгорания. Количество отложенений во впускном трубопроводе находится в прямолинейной зависимости от количества смол в бензине. Основным источником образования отложении являются смолистые вещества образующиеся при окислении бензина. Отложения в системе питания, образующиеся при низких температурах представляют собой липкие мазеобразные, коричневой цвета продукты. Смолы откладываются на стенках топлив ных баков, фильтров, насосов, закупоривают топливопрс воды, покрывают тонким слоем детали карбюратора -распылители, дроссельные заслонки. Повышенное содержание смолистых продуктов в используемом бензине вызывает различные нарушения в системе питания двигателя. Отложения на деталях карбюратора могут вызвать нарушения подачи топлива и процесса карбюрации, отложения на фильтрующих элементах — прекращение подачи бензина.

Рис. 1. Зависимость количества отложений во впускной системе двигателя от содержания смол в бензине.

Во время работы двигателя неиспарившиеся высоко-кипящие фракции бензина вместе с находящимися в них смолистыми веществами в виде пленки движутся по впускному трубопроводу к цилиндрам. Стенки трубопровода обычно подогреваются для лучшего испарения бензина, поэтому происходит интенсивное окисление углеводородов бензина и оседание смолистых соединений на горячих стенках трубопровода. Выпавшие вещества еще больше полимеризуются и превращаются в твердые смолистые и углистые отложения. Эти отложения уменьшают полезное сечение трубопровода и увеличивают сопротивление потоку горючей смеси. В связи с этим ухудшается наполнение цилиндров и снижается мощность двигателя. Смолистые вещества, выпавшие на впускных клапанах, образуют твердые углистые отложения, которые нарушают правильность посадки клапанов и вызывают их зависание.

Нагарообразование в камерах сгорания влияет на мощностные и экономические показатели двигателей. Коэффициент полезного действия (к. п. д.) двигателя снижается из-за ухудшения наполнения цилиндра. Нагар также вызывает детонационное сгорание или калильное зажигание. Часть смол вместе с тяжелыми фракциями топлива стекает по стенкам цилиндра, попадая в канавки поршневых колец. Под действием высоких температур смолы превращаются в углистые лакоподобные вещества, которые как бы припаивают компрессионные кольца к поршню. В результате этого кольца перестают выполнять свои функции, что ведет к прорыву газов в картер, падению мощности двигателя, перерасходу масла. Пригорание колец может вызвать заклинивание поршня в цилиндре вследствие его сильного разогрева и температурного расширения. В образовании нагаров и лаков могут принимать участие механические примеси, проникающие с воздухом и топливом, оксиды металлов, выделяющиеся из антидетонаторов и присадок, вводимых в масло. Наличие смол в бензине определяют по ГОСТ 8489—85.

Если цвет и запах бензина вызывают подозрения по допустимому содержанию в нем смол, на месте эксплуатации можно провести следующий экспресс-анализ. На фильтровальную (или промокательную) бумагу капают несколько капель бензина. В случае большого количества смол после испарения на бумаге остаются кольца желто-коричневого-цвета. Такое топливо можно использовать, предварительно разбавив его в 2 раза чистым бензином.

Склонность бензина к окислению оценивается индукционным периодом, который определяют по ГОСТ 4039—48 в среде чистого кислорода. Индукционным периодом называется время (в минутах) от начала испытания до начала-окисления бензина в стандартных условиях. Чем больше индукционный период, тем более стоек бензин к окислению. Естественно, что индукционный период бензинов, определенный в лабораторных условиях, отличается от индукционного периода при хранении. По индукционному периоду можно косвенно судить о сроке хранения бензина. На окисляемость бензина при хранении влияют: химический состав бензина, температура хранения, поверхность соприкосновения с воздухом, наличие света, влаги, старых продуктов окисления и др. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины с большим содержанием непредельных углеводородов.

С повышением температуры хранения скорость окисления увеличивается. Для уменьшения влияния температуры топлива хранят в подземных резервуарах с минимальными колебаниями температуры. При этом исключается действие света как катализатора, ускоряющего процесс окисления. При хранении бензина в наземных условиях резервуары окрашивают в светлые тона или ставят под навес. Резервуары, в которых хранится топливо, необходимо заливать полностью. В малой таре бензин окисляется значительно быстрее. Скорость окисления бензина увеличивается в присутствии старых продуктов окисления и воды. На скорость окисления влияют различные металлы, которые являются катализаторами окисления, например свинец, медь и их сплавы. Металлы, являющиеся катализаторами окисления, снижают действие присадок. Для уменьшения скорости окисления бензинов, необходимо избегать частых перекачек, переливов и т. п.

Перечисленные выше условия хранения относятся не. только к бензинам, а в равной степени ко всем эксплуатационным материалам: топливам, маслам, смазкам, техническим жидкостям.

Для увеличения индукционного периода и срока хранения к бензинам добавляют антиокислительные присадки — ингибиторы окисления, которые вводят в количествах ют тысячных до десятых долей процента. Применяются следующие антиокислители: древесно-смоляной, ФЧ-16, параоксидифениламин, ионол. Антиокислительные присадки добавляют как в неэтилированные, так и в этилированные бензины. В этилированных бензинах антиокислитель предотвращает также разложение тетраэтилсвинца.

Рекламные предложения:

Читать далее: Коррозионные свойства бензинов

Категория: — Выбор топлива и смазочных материалов

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Состав и виды бензина

Содержание

• Коротко о производстве – «откуда что берётся»
• Маркировка бензина
  • Что же означают буквы «А» и «И» в названии топлива?
• Октановое число – что это?
• Экологические требования к топливу
• Сезонный бензин
• Другие показатели. Октан – это ещё не всё!
• Коротко об авиационном бензине
• Послесловие

Вопреки распространённому мнению, бензин не является моновеществом с чёткой структурой. На самом деле это смесь углеводородов, имеющая, в зависимости от марки и названия, и разное молекулярное строение. Свойства разных марок, состав  бензина под разными торговыми названиями обусловлены именно этим.

Коротко о производстве – «откуда что берётся»

Чтобы получить это топливо, с сырой нефтью (которая является основным сырьём для производства бензина, хотя производить его можно и из сланцев, и даже из каменного угля, но эти способы дороже) проделывают различные  манипуляции, например, низкотемпературная (риформинг) и высокотемпературная (крекинг) обработка сырья. Полученный в результате этих разных методов бензин затем смешивается в уже товарную форму. Таким образом, состав бензина многокомпонентен. Упрощённо процесс создания этого топлива выглядит так:

1. Атмосферно-вакуумная перегонка с получением самого легко извлекаемого бензина.
2. Извлечение серы и солей, которые значительно ухудшают качество бензина. Российская нефть, кстати, очень богата серой, поэтому на мировых рынках ценится даже ниже азербайджанской, например. Исключение – сахалинская нефть с большим количеством лёгких фракций.
3. Отправка оставшихся нефтяных фракций частично на вторичную перегонку, частично – на каталитический крекинг. Из вторичной перегонки фракции идут на каталитический риформинг.
4. В результате крекинга оставшихся тяжёлых фракций при нагреве (иногда до 700⁰С) рвутся молекулярные цепочки, и образуется вторичный бензин. Если при низкотемпературном процессе выход бензина из сырой нефти не превышает 20%, то в результате высокотемпературного крекинга бензина из нефти можно получить уже до 70%.
5. Тяжёлые нефтяные фракции из процессов атмосферно-вакуумной перегонки, из вторичной перегонки и из каталитического риформинга поступают на участок «газофракционирующая установка». Из неё, а так же с установки каталитического крекинга, идут компоненты в смесь, которая и является собственно бензином. А из смеси затем уже выделяют сорта и классы АИ-92, АИ-95, Евро-3 и т.д.

Маркировка бензина

Какие химические свойства бензина используются при его продаже потребителям? Для работы бензина в качестве моторного топлива важны:

1. Испаряемость.
2. Воспламеняемость и, как следствие – способность к горению.
3. Образованию отложений (нагара) – которых должно быть как можно меньше.
4. Коррозионная активность.
5. Способность к детонации.

Маркировка бензинов из продающихся на заправках в России сейчас такова: АИ-92, АИ-95 и АИ-98. Выпускаемые раньше для грузовых траков А-72 и АИ-80 в соответствии с переходом на евростандарты сняты с производства из-за их большого количества токсичных веществ, входящих в состав бензина и в продуктах выхлопа.

Что же означают буквы «А» и «И» в названии топлива?

Метод определения октанового числа – моторный, обозначается литерой «А», и/или исследовательский, обозначаемый «И». При моторном методе измеряют детонационные свойства воздушно-бензиновой взрывоопасной смеси, поступающей из карбюратора или инжекторов в камеру сгорания, притом на нормальных режимах работы мотора. При исследовательском – на предельных, форсированных или просто повышенных оборотах и нагрузках. Так как исследования проводятся обоими методами, маркировка бензинов использует обе литеры – «АИ»

Октановое число – что это?

Теперь о сути самого термина. Так как состав бензина в основном – это смесь изооктана и гептана с их разной способностью к детонации в камерах сгорания двигателей, то замер этой их способности к детонации в момент воспламенения и измеряют на специальном двигателе для испытаний бензиновой смеси.

При этом если превалирует изооктан – возрастает детонация. Если гептан – детонация падает до нуля, но возрастает температура горения, что идёт к износу всех деталей, содержащих силикон и резину (сальники), они твердеют и крошатся; прогорают клапана и стенки цилиндров. В большинстве случаев (кроме специальных) октановое число совпадает с процентом содержания в бензине изооктана.

Марка	ГОСТ/ТУ	Октановое число (моторный метод)	Октановое число (исследователь- ский метод)
А-92	ТУ38. 001165-87	83	92
АИ-93	ГОСТ 2084-77	85	93
АИ-95	ГОСТ 2084-77	87	95
АИ-98	ГОСТ 2084-77	89	98

Экологические требования к топливу

Природа Земли – равновесная система взаимодействия растительного и животного мира, притом как на суше, так и в океане. Загрязнение её ведет к гибели многих живых существ, а значит и к оскудению многообразия генофонда планеты. А именно так – в планетарном масштабе, — нужно мыслить, если человечество хочет выжить и сохранить всё многообразие природы. Но!

Продукты сгорания нефти, особенно без должной степени очистки по параметрам, принятым международными правилами в последнее время, в больших количествах смертельно опасны для окружающей среды. Впрочем, токсичны не только продукты сгорания, но и сама нефть и все её производные и антидетонационные присадки. Например, тетраэтилсвинец. Или наличие в бензине углеводородов с двойными связями, что характерно в составе бензина вторичной возгонки после каталитического крекинга нефти.

Впрочем, экологические требования к топливам ужесточаются из года в год, что служит хоть какой-то гарантией чистоты окружающей среды. Даже бьющие по карману потребителя налоги за содержание и покупку автомобилей со старыми экологическими нормами также способствуют сбережению природы.

Особо стоит остановиться на бензинах класса «Евро» под маркировкой 3, 4 ,5 и 6. Это бензины особой экологической чистоты, при сгорании которых выделяется на 10-12% меньше угарного и углекислого газов, понижено в полтора – два раза содержание бензола (его там 1,00 % макс.), серы – 1,00 ррм не более, ароматических углеводородов – 42, 35, 35 и 24 % соответственно, наличие моющих присадок – обязательно, а выбросы окислов азота уменьшены на 5,0 у Евро3, 3,2 – у Евро4, 2,0 – у Евро5 и 0,46 у Евро6.

Россия также не остаётся в стороне от общемирового тренда: компанией «Лукойл» выпущен бензин ЭКТО100. Топливо прошло экспертизу швейцарской компании Intertek и получило высокую оценку по классу экологичности. По отзывам потребителей, если на крышке бензобака обозначено, что топливо должно быть не ниже АИ95, а ездили на АИ98, то свойства бензина ЭКТО100 таковы, что заправка им только улучшила характеристики работы мотора.

Сезонный бензин

Среди водителей имеет хождение стойкий миф о том, что в сильные холода (минус 20 градусов и ниже) следует заливать в бензобак бензин с более низким, на одну ступень, чем рекомендовано, октановым числом. Например, АИ-92 вместо «родного» АИ-95.Чем мотивируют? Более низкой температурой воспламенения, а значит – его надёжностью загораться в цилиндрах двигателя в сильный мороз.

Ну, хорошо. Залили вы 10 литров АИ-92 вместо рекомендованного АИ-95 при холоде на улице в минус 20. А в течение дня мороз спал до минус 10, свойства бензина другие, отличающиеся от расчётных – и зазвенели клапана и цилиндры от «вдруг» возникшей детонации! Замена мотора потом обойдётся несопоставимо дороже копеечной экономии.

Тем более, что такую замену можно делать, если в инструкции по эксплуатации вашей машины прямо сказано, что такая замена топлива на с более низким октановым числом вообще допустима.

Мало кто знает, что все крупные компании производят бензин в зависимости от времени года, так существует зимний и летний его состав, именно для целей более надежной работы двигателя в разные времена года.

Так что, выбирая топливо для зимних поездок, стоит обратить внимание не на октановое число, а на такой показатель, как «давление насыщенных паров» — ДНП, измеряемого в килопаскалях (кПа). Чем выше ДНП, тем лучше воспламеняемость воздушно-бензиновой смеси.

Для зимнего бензина степень упругости смеси вместо 80 кПа должна быть 90-100 кПа.

Обычный, «летний», бензин, превращается в «зимний» добавлением бутана. Если технология смешивания произведена верно, на выходе получится легко воспламеняемая в морозы смесь.

Но многие ли заправочные станции заморачиваются такой заботой о потребителе? Крупные, брендовые – да. Удар по их престижу  может обернуться многомиллионными убытками, особенно, если после грамотной экспертизы и распиаренной в СМИ историей автомобилист докажет убытки по вине автозаправочного гиганта. С  мелких же производителей, зачастую, взятки гладки. Закроют его керосиновую лавочку – он возродится под другим названием и под другой фамилией. Любимой тёщи, например. А теперь представьте такую же манипуляцию с названием и сменой фактического владельца у бренда «Лукойл»?

Другие показатели. Октан – это ещё не всё!

С соотношением изооктана и гептана, влияющим на антидетонационные качества бензина, вроде всё ясно. От чего же ещё зависит эффективность сгорания топлива под названием «бензин»?

У сложных углеводородов, входящих в его состав, разная степень испаряемости и закипания, а эти показатели напрямую влияют на работу мотора. Качество бензина как раз и зависит от соотношения фракций, закипающих при разной температуре. Различия в составе всех АИ и Евро, таким образом, обусловлены процентным соотношением легко-  и трудно- закипаемых фракций.

Для чего вводятся такие фракции в состав бензина? Если не вдаваться в тонкости термодинамики и процентного химического состава топлива, то картина складывается следующая:

• Закипающие при низкой температуре (от 27⁰С) служат для первичного воспламенения при пуске холодного двигателя;
• Кипящие до 100⁰С – для стабильной работы мотора при движении;
• Кипящие до 200 градусов на конечной стадии движения и при выключении мотора – чтобы он не продолжал работать даже при выключении зажигания за счёт того, что части двигателя раскалены (калильное зажигание).

Кроме того, различаются также и виды бензинов. Они бывают этилированные и неэтилированные. Вторые – без этилсвинцовых добавок. Но главное, пожалуй, отличие видов бензинов – это авиационные и автомобильные.

Коротко об авиационном бензине

Авиационный бензин – это топливо, используемое для поршневых авиационных двигателей. Не для реактивных самолётов – там в качестве топлива используют авиационный керосин.

Особенность авиационного двигателя, в отличие от автомобильного, в том, что в большинстве случаев используется принудительный впрыск топлива в цилиндры двигателя.

Маркировка авиабензинов производится, в отличие от автомобильных АИ,  литерой «Б». На данный момент в России взамен ранее выпускавшихся бензинов Б-91-115 и Б-95-139  разработан и пошёл в серию универсальный бензин Б-92, в котором отсутствует показатель «сортность на богатой смеси», что позволило наряду с нормальной работой  на всех режимах расширить ресурсы двигателей и значительно уменьшить содержание в бензине тетраэтилсвинца.

Кроме топливного Б-92 в России выпускается и авиационный Б-70, но используют его чаще всего в качестве бензинового растворителя в производстве и для бытовых нужд.

Послесловие

Если использовать не нефтяные ресурсы в качестве источника для получения топлива, то перспективы как экологии, так и самого наличия топливно-энергетического комплекса выглядят не столь удручающе, как это есть на сегодняшний момент.

В качестве альтернатив могут быть использованы технологии переработки сжиженных газов, растительных масел из ряда непищевых сортов, спирты на основе этилового, но главное – водород, не оставляющий после себя СО и СО2.

Отдельное направление – создание экономичных  и компактных аккумуляторов и электродвигателя, работающего в паре с ними.

Пока что идёт химическое совершенствование бензинов, ужесточение экологических требований к ним, но, как следствие – увеличение цены. Что вкупе с увеличением численности народонаселения планеты и доступ всё большего числа людей всех континентов к благам цивилизации, к которым, несомненно, относится и всеобщая автомобилизация – перспективы отрасли остаются неопределёнными.

Что такое бензин и как его производят из сырой нефти

«Что такое бензин?» вопрос с очень коротким ответом: углеводороды. «Какие углеводороды содержатся в бензине?» — вопрос, требующий значительно более длинного ответа.

Углеводороды составляют большую часть вещества ископаемого топлива и биотоплива. Что еще более важно, углеводороды — это компоненты — вещества, — которые делают ископаемое топливо и биотопливо ценными. Углеводороды являются источником энергии в бензине, ископаемом топливе и биотопливе, которые воспламеняются, сгорают и горят: окисляются.

Бензин представляет собой смесь углеводородов, выделяющих энергию при окислении. Поскольку углеводороды выделяют энергию при насыщении кислородом, углеводороды являются самым ценным источником энергии на планете, по крайней мере, в настоящее время. И из всех ископаемых видов топлива бензин, безусловно, является наиболее широко потребляемым.

Типы ископаемого топлива, определяемые смесями различных углеводородов

Помимо того, что углеводороды являются источником энергии из ископаемого топлива, углеводороды также являются причиной существования различных типов ископаемого топлива. Так же, как существуют разные виды ископаемого топлива и биотоплива, существуют разные типы углеводородов. Качества каждой категории, класса и конкретного углеводорода определяют типы ископаемого топлива. Бензин, дизельное топливо, пропан, метан, топливо для реактивных двигателей, бункерное топливо, мазут, этанол и биодизель имеют различную комбинацию углеводородов.

Но хотя существуют разные категории, классы и конкретные углеводороды, каждый углеводород состоит только из двух типов атомов.

Как следует из названия, углеводороды состоят из связей между атомами водорода и углерода. Связи между углеродом и водородом определяют категорию, класс и тип углеводородов. То же самое относится и к числу связей атомов углерода и водорода в молекуле или молекулярной цепи.

Точно так же, как различные комбинации углеводородов определяют тип топлива, различные комбинации углеродных и водородных связей определяют типы углеводородов.

Тип ископаемого топлива, определяемый по размеру углеводородов и соотношению углерода и водорода

Категория, класс и комбинация углеводородов определяют тип ископаемого топлива. Тип ископаемого топлива является мерой двух квалификаторов: массы топлива и плотности топлива. Вес топлива и плотность топлива являются разными измерениями качества топлива, и как вес топлива, так и плотность топлива являются следствием одной переменной с двумя переменными.

Во-первых, вес и плотность топлива зависят от размера молекулы углеводорода. В более широком смысле структура молекулы углеводорода цепи играют роль веса и плотности. Размер, длина и структура углеводородов определяют вес и плотность ископаемого топлива.

Во-вторых, вес топлива и плотность энергии являются следствием соотношения углерода и водорода в молекулах углеводородов в ископаемом топливе. Чем больше число атомов углерода по отношению к атомам водорода, тем больше вес и плотность углеводорода.

Размер и длина углеводородов, вес ископаемого топлива и плотность энергии

Чем крупнее и длиннее молекулы углеводорода в ископаемом топливе, тем тяжелее ископаемое топливо. Чем меньше и короче, тем легче ископаемое топливо. Как и следовало ожидать, ископаемые виды топлива в газообразном состоянии, такие как метан и пропан, имеют небольшие короткие молекулы и молекулярные цепочки. Тяжелые ископаемые виды топлива, такие как дизельное топливо и бункерное топливо, содержат большие молекулы углеводородов с длинной цепью. Бензин – это ископаемое топливо среднего веса.

Кроме того, количество атомов водорода, присоединенных к молекулам углерода в основной цепи углеводорода, также играет роль в весе и плотности энергии. Молекулы углерода тяжелее молекул водорода — каждый элемент периодической таблицы тяжелее водорода. Итак, чем выше число атомов углерода по отношению к атомам водорода в углеводороде, тем тяжелее углеводород.

Итак, самыми тяжелыми и наиболее энергоемкими углеводородами являются те, которые имеют размер и плотность. Самые большие и длинные цепи молекул углеводородов имеют наибольшую массу и плотность. И те, которые имеют самые высокие отношения углерода к водороду, имеют наибольший вес и плотность.

Молекулярная структура бензина

Бензин имеет больший вес и плотность, чем газообразное ископаемое топливо, такое как природный газ — метан — и пропан. Ископаемые виды топлива, такие как дизельное топливо и керосин, имеют больший вес и плотность, чем бензин. Основная часть бензина состоит из углеводородов с «от 4 до 12 атомов углерода на молекулу (обычно называемых C4-C12)».

Что касается размера и длины молекулярных цепей, а также отношения углерода к водороду, бензин находится где-то в середине спектра ископаемых видов топлива.

Две категории углеводородов в бензине

Бензин содержит сотни углеводородов. Но каждый тип углеводорода относится к одной из двух категорий: насыщенный или ненасыщенный.

Насыщенные углеводороды являются наиболее стабильными. Насыщенные углеводороды — это углеводороды с углеродными скелетами, в которых нет места для дополнительных атомов водорода или углерода. Существует три типа насыщенных углеводородов. Они могут быть линейными, разветвленными или петлевыми. Разветвленные предельные углеводороды, имеющие петлю, имеют название циклоалканы .

Как и насыщенные углеводороды, ненасыщенные углеводороды могут быть линейными, разветвленными или петлевыми. Но ненасыщенные углеводороды могут легко принимать дополнительные атомы водорода. В результате ненасыщенные углеводороды нестабильны.

Благодаря своей стабильности насыщенные углеводороды горят ясным, чистым пламенем. Ненасыщенные углеводороды горят дымным пламенем и могут быть токсичными.

Типы насыщенных углеводородов

В бензине есть три типа насыщенных углеводородов: алканы, изо и циклические углеводороды. Алканы представляют собой насыщенные углеводороды с непрерывной линейной цепью атомов углерода, которая не разветвляется. К каждому атому углерода может присоединяться до трех атомов водорода.

Изоуглеводороды представляют собой насыщенные углеводородные цепи с разветвлениями. В линейной цепи атомов углерода в углеводороде к каждому атому углерода в цепи может быть присоединено до трех атомов углерода. А к атомам углерода, присоединенным к атомам углерода в цепи, могут присоединяться атомы водорода.

Третий вид предельных углеводородов в бензине – циклические. Циклический насыщенный углеводород — это углеводород, в котором два последних атома углерода на концах углеводородной цепи связаны, образуя петлю. Например, циклогексан представляет собой петлеобразную насыщенную углеводородную цепь, содержащую шесть атомов углерода.

Классы насыщенных и ненасыщенных углеводородов в бензине

Две категории углеводородов — насыщенные и ненасыщенные — состоят из двух классов каждая. «Парафины и нафтены классифицируются как насыщенные углеводороды, потому что к ним нельзя добавить водород, не разрушая углеродную основу. Ароматические соединения и олефины классифицируются как ненасыщенные углеводороды. Они содержат двойные связи углерод-углерод или ароматические связи, которые можно преобразовать в одинарные связи путем добавления атомов водорода к соседним атомам углерода».

Наиболее распространенные углеводороды в бензине

В каждом ископаемом топливе содержится от 500 до 1000 типов углеводородов. «Бензин представляет собой сложную смесь из более чем 500 углеводородов, которая может содержать от 5 до 12 атомов углерода. Соединения типа алканов, как с прямой, так и с разветвленной цепью, присутствуют в наибольших количествах. Также присутствуют меньшие количества алкановых циклических и ароматических соединений». В любом ископаемом топливе содержится различное количество различных углеводородов. Именно отношение одного типа углеводорода к другому определяет тип ископаемого топлива.

 Проще говоря, «Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические соединения», согласно Advanced Motor Fuels.

Алканы (парафины), присутствующие в бензине

Наиболее распространенные углеводороды в бензине. Алканы являются насыщенными углеводородами с большими запасами энергии. «Алканы — это химические соединения, состоящие только из элементов углерода (С) и водорода (Н), связанных исключительно одинарными связями. Каждый атом углерода образует 4 связи (C-H или C-C связи). Каждый атом водорода связан с одним атомом углерода связью H-C».

Список парафинов в бензине включает:

1. N-бутан
2. Н-пентан
3. N-гексан
4. N-гептан
5. 2-метилбутан
6. 2,2-диметилпропан
7. 2,2-диметилбутан
8. 2,2-диметилпентен
9. 2,2,3-триметилбутан
10. 2,2,4-триметилпентан (изооктан)

Опять же, алканы чрезвычайно стабильны, потому что в них нет места для добавления большего количества атомов углерода или водорода. Все цепи молекул алканов имеют одинаковую основную структуру. Алканы представляют собой цепочки молекул углеводородов, в которых связи атома углерода находятся между одним или двумя другими атомами углерода и между двумя или тремя атомами водорода.

Атомы углерода в конце цепи алкана имеют три водородные связи и одну углеродную связь. Атомы углерода в середине цепи молекулы алкана имеют две связи атомов углерода и две связи атомов водорода. Некоторые алкановые углеводороды имеют ответвления или петли. Но каждый атом углерода во всех алканах имеет четыре связи. Каждый атом углерода имеет либо одну углеродную связь и три водородные связи, либо две углеродные связи и две водородные связи.

Связи углерод-углерод Разница между алканами и алкенами

Таким образом, единственное различие между разными алканами заключается в количестве углерод-углеродных связей. Например, н-бутан имеет четыре атома углерода. Два атома углерода в н-бутане — по два на каждом конце — имеют одну углеродную связь и три водородные связи. Два атома углерода в середине имеют две углеродные связи и две водородные связи.

Алканы составляют примерно 55 процентов углеводородов в бензине. И около 17 процентов алканов в бензине являются н-алканами. Около 32 процентов алканов в бензине являются разветвленными алканами. И около 5 процентов алканов в бензине являются циклоалканами.

Вторым по величине содержанием углеводородов в бензине являются ароматические углеводороды.

Ароматические соединения (алкины) Присутствуют в бензине

Ароматические соединения представляют собой ненасыщенные углеводороды. Это означает, что у ароматических соединений есть место для приобретения большего количества атомов углерода и большего количества атомов водорода. Таким образом, ароматические соединения легко превращаются из одного типа молекулы углеводорода в другой. Таким образом, ароматические соединения очень летучи.

Их гораздо больше, но наиболее распространенными ароматическими соединениями в бензине являются:

1. Бензол
2. Толуол или метилбензол
3. м-ксилол или 1,3-диметилбензол
4. Этилбензол
5. Пропилбензол
6. Изопропилбензол

Ароматические соединения имеют более низкое содержание энергии, чем алканы. В то время как более низкое содержание энергии является отрицательным, ароматические углеводороды обычно имеют более высокое октановое число, чем алканы. Чем выше октановое число ароматических соединений в бензине, тем выше октановое число бензина. В результате, чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность детонации двигателя.

Детонация — детонация — возникает при воспламенении разных порций топливно-воздушной смеси в разное время. Топливо с высоким октановым числом детонирует равномерно в цилиндре двигателя. В прошлом свинец был компонентом бензина, который предотвращал детонацию. Точно так же добавление свинца в бензин повышает его октановое число. Но в 1997 году добавление свинца в бензин для повышения октанового числа стало незаконным. Свинец является высокотоксичным элементом, который наносит вред атмосфере, а также людям, флоре и фауне.

Чтобы производить высокооктановое топливо без добавления свинца, производители нефти начали увеличивать процентное содержание ароматических углеводородов в бензине. Таким образом, ароматические углеводороды являются важным компонентом бензина. Но есть у ароматизаторов и недостатки. Ароматические соединения производят продукты сгорания и токсичные выбросы. Хотя ароматические соединения не так токсичны, как свинец, они гораздо более токсичны, чем алканы.

«Ароматические соединения в бензине — это новый лидер», — сказала Кэрол Вернер, исполнительный директор Института экологических и энергетических исследований, базирующейся в Вашингтоне группы, которая продвигает политические решения для чистой и устойчивой энергетики. «Это то, что не дает мне спать по ночам».

В дополнение к алканам и ароматическим соединениям бензин содержит третий класс углеводородов, алкены.

Алкены (олефины), присутствующие в бензине

Алкены, как и ароматические, являются ненасыщенными углеводородами. Это означает, что они нестабильны и — за неимением более описательного термина — грязные. Алкены, как правило, имеют даже более высокое октановое число, чем ароматические углеводороды. И алкены потенциально еще более токсичны.

«Ароматические соединения [и олефины] в бензине имеют высокие октановые числа. Однако ароматические соединения и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств доочистки. Ароматические соединения могут привести к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения. Олефины в бензине могут привести к увеличению концентрации реактивных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличить озонообразующий потенциал».

На вопрос «Что содержится в бензине?» это углеводороды. Однако «какие углеводороды содержатся в бензине?» можно ответить несколькими способами. Наиболее специфичны алканы, ароматические соединения и алкены. Но этот ответ вызывает вопросы: «Какие углеводороды в бензине наиболее ценны?»

Алканы. Алканы — это углеводороды в бензине, которые имеют наибольшую массу и плотность и являются наиболее стабильными. Другими словами, алканы производят больше всего энергии, а алканы окисляют больше всего. Итак, на вопрос «какой самый лучший бензин производится в мире?» можно ответить, определив, какие регионы производят больше всего сырой нефти с самым высоким содержанием алканов.

Отличие этанола от бензина

Основное отличие – этанол от бензина

Топливо является источником энергии. Сгорание топлива производит энергию. Этанол и бензин — это два вида топлива, которые в основном используются в автомобилях. Основное различие между этанолом и бензином заключается в том, что этанол состоит только из молекул этилового спирта, тогда как бензин состоит из нескольких типов органических молекул.

Основные сферы деятельности

1. Что такое этанол
— Определение, химическая структура, свойства, источник
2. Что представляет собой бензин
— Определение, состав, свойства
3. Какова разница в разнице между этанолем и бейлин
— 3. Разница между этанолем и бейлин
— 3. Разница между этанолем и бейлин
— 3.

Ключевые слова: C ₂ H ₅ OH, химическая формула, горение, сырая нефть, этанол, этиловый спирт, топливо, бензин,

Что такое этанол

Этанол — это этиловый спирт, который можно использовать в качестве топлива для производства энергии. Химическая формула этанола: C ₂ H ₅ OH . Атомное расположение этанола (этилового спирта) приведено ниже.

Рис. 1: Химическая структура этилового спирта

Сжигание этанола легко, поскольку это легковоспламеняющееся соединение. Это горение происходит в присутствии молекулярного кислорода (O ₂ ). Жидкая форма этанола не является хорошим топливом, поскольку кислород не может попасть в жидкость из-за плотной упаковки молекул, вызванной их сильными водородными связями. Следовательно, этанол следует распылять перед сжиганием, чтобы получить полное сгорание. Реакция сгорания этанола приведена ниже.

C ₂ H ₅ OH +3O ₂ → 2CO ₂ +3H ₂ O +HEAT

EHTANOL полезен в качестве топлива из -за ее высокопроизводимой свойства и легкость переноса. Основным источником этанола является кукуруза. Другие растительные материалы, содержащие глюкозу, такие как сахарный тростник, также могут быть использованы для этой цели.

Этанол эквивалентен 1,5 бензиновым галлонам. Это означает, что для замены галлона бензина требуется 1,5 галлона этанола. Это указывает на то, что количество энергии, произведенной из единицы этанола, меньше, чем из бензина.

Этанол можно производить из биомассы. Кроме того, этанол можно также производить путем гидратации этилена в промышленных масштабах. Здесь молекула этилена гидратируется из H ₂ O в присутствии подходящих условий температуры и давления вместе с катализаторами.

Что такое бензин

Бензин представляет собой сложную смесь нескольких типов углеводородов и используется в качестве топлива для производства энергии. Бензин может содержать до 500 видов углеводородов. Бензин в основном состоит из углеводородных соединений с линейной цепью. Но в бензине также присутствуют ароматические углеводороды.

Основным источником бензина является сырая нефть. Производство бензина осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах. Метод производства – фракционная перегонка. В коммерчески доступный бензин добавляют несколько добавок для улучшения его свойств. После этого смешивания смесь называется бензиновой смесью.

Рисунок 2: Завод по переработке сырой нефти

Состав

Ниже приведен типичный состав бензина.

• Алифатические линейные структуры, такие как гептан
• Алифатические разветвленные структуры, такие как изооктан
• Алифатические циклические структуры, такие как циклопентан
• Ароматические структуры, такие как этилбензол

Среди этих фракций самый высокий процент приходится на алифатические структуры, а не на ароматические углеводороды. Однако присутствие бензола делает бензин канцерогенным.

Присадки к бензину включают олефины, диолефины, антиоксиданты, детергенты и дезактиваторы металлов. Антиоксиданты добавляются для предотвращения самоокисления бензина. Фенилендиамины являются наиболее распространенными антиоксидантами. Деактиваторы металлов добавляют, чтобы избежать окислительного разложения бензина ионами металлов. Моющие средства используются для минимизации отложений взвешенных частиц.

Разница между этанолом и бензином

Определение

Этанол: Этанол представляет собой топливо, состоящее из молекул этилового спирта.

Бензин: Бензин – это топливо, состоящее из различных типов углеводородов.

Состав

Этанол: Этанол состоит из молекул спирта (этилового спирта).

Бензин: Бензин состоит примерно из 500 углеводородов, таких как гептан, этилбензол и т. д.

Производство энергии

Этанол: Галлон этанола производит меньше энергии, чем бензин.

Бензин: Галлон бензина производит на треть больше энергии, чем этанол.

Источники

Этанол: Этанол в основном производится из биомассы кукурузы и сахарного тростника.

Бензин: Бензин производится из сырой нефти.

Воздействие на окружающую среду

Этанол: Этанол более экологичен за счет полного сгорания.

Бензин: Бензин менее безопасен для окружающей среды из-за его неполного сгорания, при котором образуются углерод и угарный газ.

Повреждение двигателей

Этанол: Этанол может повредить двигатель.

Бензин: Бензин не повреждает двигатель.

Заключение

Основное различие между этанолом и бензином заключается в их составе и их последующих свойствах. Хотя этанол более безопасен для окружающей среды, чем бензин, этанол не на 100% безопасен для окружающей среды. Это связано с тем, что при сгорании этанола образуется углекислый газ, который выбрасывается в окружающую среду. Этот выпуск вызывает O ₂ -CO ₂ дисбаланс атмосферы.

Ссылки

1. «Этанол как топливо». EasyChem — Лучшие заметки по химии HSC, точки программы, прошлые статьи и видео. н.п., н.д. Веб. Доступна здесь. 03 июля 2017 г. 
2. «Часто задаваемые вопросы по двигателю и топливной технике». Инженерные форумы для профессионалов. н.п., н.д. Веб. Доступна здесь. 03 июля 2017 г. 
3. «Химия биотоплива: как они горят?» Биотопливо.org.uk. н.п., н.д. Веб. Доступна здесь. 03 июля 2017 г. 

Изображение предоставлено:

1. «Этанол-3d-стик-структура» Кинан Пеппер из английской Википедии (общественное достояние) через Commons Wikimedia
2. «Перерабатывающий завод Anacortes 31911» М. С. Турмель, Университет Манитобы, Департамент растениеводства (Общественное достояние) через Commons Wikimedia

Техническое примечание: Коэффициенты выбросов, химический состав и морфология частиц, выбрасываемых дизельными и бензиновыми автомобилями малой грузоподъемности Евро 5 во время переходных циклов

ACEA: Европейская ассоциация производителей автомобилей, Карманный справочник 2020 –2021, доступно по ссылке: https://www. acea.be/uploads/publications/ACEA_Pocket_Guide_2020-2021.pdf (последний доступ: 12 марта 2021 г.), 2020 г. 

Айкен, А.С., ДеКарло, П.Ф., и Хименес, Дж.Л.: Элементный анализ органические вещества с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения с электронной ионизацией, Анальный. Chem., 79, 8350–8358, 2007. 

Aiken, A.C., Salcedo, D., Cubison, M.J., Huffman, J.A., DeCarlo, P.F., Ulbrich, I.M., Docherty, K.S., Sueper, D., Kimmel, J.R. , Уорсноп Д.Р., Тримборн А., Нортуэй М., Стоун Э.А., Шауэр Дж.Дж., Волкамер Р.М., Фортнер Э., де Фой Б., Ван Дж., Ласкин А., Шуттанандан, В., Женг Дж., Чжан Р., Гаффни Дж., Марли Н.А., Паредес-Миранда Г., Арнотт В.П., Молина Л.Т., Соса Г. и Хименес Дж.Л.: Аэрозоль в Мехико анализ во время MILAGRO с использованием аэрозольной масс-спектрометрии высокого разрешения на городской надстройке (T0) — Часть 1: Состав мелких частиц и распределение органических источников, Atmos. хим. физ., 9, 6633–6653, https://doi.org/10.5194/acp-9-6633-2009, 2009. 

Альфарра, М. Р.: Взгляд на атмосферные органические аэрозоли с использованием аэрозоля. масс-спектрометр, в: Департамент химического машиностроения, UMIST, Манчестер, Великобритания, 2004 г. 

Алкидас, А. К.: Достижения в области сгорания в бензиновых двигателях, Energy Convers. Манаг., 48, 2751–2761, 2007. 

Алкурди Ф., Карабет Ф. и Димашки М.: Характеристика, концентрации и интенсивности выбросов полициклических ароматических углеводородов в выбросы выхлопных газов от находящихся в эксплуатации транспортных средств в Дамаске, Атмос. Рез., 120–121, 68–77, 2013. 

Алвес К.А., Барбоза К., Роча С., Кальво А., Нуньес Т., Серкейра М., Пио, К., Каранасиу, А., и Керол, X.: Элементы и полициклические ароматические соединения. углеводороды в выхлопных газах легковых автомобилей, Environ. науч. Загрязн. Res., 22, 11526–11542, 2015. 

Андерссон, Дж., Мэй, Дж., Фавр, К., Бостилс, Д., де Врис, С., Хини, М., Кинан, М., и Мэнселл, Дж.: Оценка динамометрического стенда на дороге и шасси. выбросы от двух дизельных автомобилей Евро 6, SAE Int. Дж. Топливо Лубр., 7, 919–934, https://doi.org/10.4271/2014-01-2826, 2014. 

Андре, М.: Европейские ездовые циклы ARTEMIS для измерения автомобиля выбросы загрязняющих веществ, ед. Total Environ., 334–335, 73–84, 2004. 

Аргиропулос Г., Самара К., Вутса Д., Курас А., Маноли Э., Волиотис, А., Цакис А., Хасапидис Л., Констандопулос А. и Элефтериадис К.: Уровни концентрации и распределение источников ультрадисперсных частиц на дорогах микросреда, окружающая среда. науч. техн., 129, 68–78, 2016. 

Арнольд Ф., Пирьола Л., Рёнккё Т., Райхль У., Шлагер Х., Лэде, Т., Хейккиль, Дж., и Кескинен, Дж.: Первые онлайн-измерения сернокислый газ в выхлопных газах современных дизельных двигателей большой мощности: последствия для формирования наночастиц, Environ. науч. Тех., 46, 11227–11234, 2012. 

Bandowe, BAM и Meusel, H.: Нитрованные полициклические ароматические углеводороды (нитро-ПАУ) в окружающей среде – обзор, науч. Общий Окружающая среда, 581–582, 237–257, 2017. 

Баринов А., Мальчиоглу О. Б., Фабрис С., Сун Т., Грегоратти Л., Дальмиглио, М., и Кискинова, М.: Начальные стадии окисления графита. поверхностей: исследование фотоэмиссии и расчеты теории функционала плотности, J. физ. хим. С, 113, 9009–9013, 2009 г. 

Бароне, Т.Л., Стори, Дж.М.Е., Янгквист, А.Д., и Шибист, Дж.П.: анализ морфологии сажи при искровом зажигании с непосредственным впрыском (DISI), атмосфер. Окружающая среда, 49, 268–274, 2012. 

Бергманн М., Киршнер У., Фогт Р. и Бентер Т.: В дороге и в лаборатории исследование низкоуровневых выбросов ТЧ современного дизельного топлива дизельный легковой автомобиль с фильтром, Atmos. окр., 43, 1908–1916, 2009. 

Бикас, Г. и Зервас, Э.: Регулируемые и нерегулируемые выбросы загрязняющих веществ при регенерации сажевого фильтра, Энерг. Топливо, 21, 1543–1547, 2007. 

Борбон А., Гилман Дж. Б., Кастер В. К., Гранд Н., Шевалье С., Коломб, А., Долгорукий К. , Грос В., Лопес М., Сарда-Эстев Р., Холлоуэй Дж., Штутц Дж., Пететин Х., Маккин С., Бикманн М., Варнеке К., Пэрриш Д. Д., и де Гоу, Дж. А.: Коэффициенты выбросов антропогенных летучих органических соединений. соединений в северных мегаполисах средних широт: наблюдения и выбросы инвентаризации в Лос-Анджелесе и Париже, J. Geophys. Рез.-Атм., 118, 2041–2057, 2013. 

Брунс, Э. А., Эль Хаддад, И., Келлер, А., Кляйн, Ф., Кумар, Н. К., Пибер, С. М., Корбин, Дж. К., Словик, Дж. Г., Брюн, У. Х., Балтеншпергер, У., и Прево, А.С.Х.: Взаимное сравнение лабораторных камер для сбора дыма и систем проточных реакторов по выходу и составу органических аэрозолей, Atmos. Изм. Тех., 8, 2315–2332, https://doi.org/10.5194/амт-8-2315-2015, 2015. 

Кадраско М., Сантамария А. и Агуледо Дж. Р.: Химические и наноструктурные характеристики твердых частиц, образующихся при возобновляемое дизельное топливо в автомобильном дизельном двигателе Combust. Пламя, 203, 130–142, 2019. 

Канагаратна М. Р., Джейн Дж.Т., Гертнер Д.А., Херндон С., Ши К., Хименес, Дж. Л., Сильва, П. Дж., Уильямс, П., Ланни, Т., Древник, Ф., Демерджян, К.Л., Колб, К.Е., и Уорсноп, Д.Р.: Chase Studies of Выбросы твердых частиц из находящихся в эксплуатации транспортных средств Нью-Йорка, Aerosol Sci. Технологии, 38, 555–573, 2004. 

Кэсси, Ф. Р., Эру, М. Э., Герлофс-Нейланд, М. Э., и Келли, Ф. Дж.: Твердые частицы сверх массы: последние медицинские данные о роли фракции, химические составляющие и источники выбросов, Ингал. Токсикол., 25, 802–812, 2013. 

Чан, Т. В., Мелош, Э., Кубш, Дж., и Брезни, Р.: Выбросы черного углерода в выхлопных газах бензина и альтернатива сокращения с помощью бензина твердых частиц фильтр, среда. науч. техн., 48, 6027–6034, 2014. 

Чен Л., Лян З., Чжан Х. и Шуай С.: Характеристика твердых частиц выбросы веществ от автомобилей GDI и PFI при переходном и холодном пуске условия, Топливо, 189, 131–140, 2017. 

Chen, R., Hu. Б., Лю Ю., Сюй Дж. Х., Ян Г. С., Сюй Д. Д. и Чен CY: Beyond PM _2.5 : Роль ультрадисперсных частиц в вреде для здоровья. последствия загрязнения воздуха, Биохим. Биофиз. Acta., 1860, 2844–2855, 2016. 

Чунг К., Нциахристос Л., Цамкиозис Т., Шауэр Дж., Самарас З., Мур, К., и Сиутас, К.: Выбросы твердых микроэлементов, металлов и органические вещества из бензиновых, дизельных и биодизельных легковых автомобилей и их отношение к окислительному потенциалу, Aerosol Sci. Техн., 44, 500–513, 2010. 

Чихи С., Бухедауи М., Кербачи Р. и Жумар Р.: на борту измерение выбросов от сжиженного нефтяного газа, бензина и дизельного топлива легковые автомобили в Алжире, J. Environ. наук, 26, 1651–1659, 2014. 

Кирико Р., Прево А. С. Х., ДеКарло П. Ф., Херинга М. Ф., Рихтер Р., Вайнгартнер Э. и Бальтеншпергер У.: Аэрозоль и следовые газы коэффициенты выбросов транспортных средств, измеренные в туннеле с помощью Aerosol Mass Спектрометр и другие онлайн-приборы, Atmos. Окружающая, 45, 2182–2192, 2011.  

Клайротт М., Адам Т.В., Зардини А.А., Манфреди У., Мартини Г., Красенбринк А., Висет А., Турнье Э. и Асторга К.: Влияние низкой температура при холодном пуске газовых выбросов легковых автомобилей работающий на бензине с примесью этанола, Appl. Энергия, 102, 44–54, 2013. 

Кольер С., Чжоу С., Куваяма Т., Форестьери С., Брэди Дж., Чжан М., Климан, М., Каппа, К., Бертрам, Т., и Чжан, К.: Выбросы органических ТЧ от транспортных средств: состав, соотношение O/C и зависимость от концентрации PM, Аэрозольные науки. Техн., 49, 86–97, 2015. 

Даллманн, Т. Р. и Харли, Р. А.: Оценка выбросов мобильных источников тенденции в США, J. Geophys. Res., 115, D14305, https://doi.org/10.1029/2010JD013862, 2010. 

Dallmann, T.R., Onasch, T.B., Kirchstetter, T.W., Worton, D.R., Fortner, E.C., Herndon, S.C., Wood, E.C. , Франклин, Дж. П., Уорсноп, Д. Р., Гольдштейн, А. Х., и Харли, Р. А.: Характеристика выбросов твердых частиц от дорожных бензиновых и дизельных транспортных средств с использованием масс-спектрометра аэрозольных частиц сажи, Atmos. хим. Phys., 14, 7585–759.9, https://doi.org/10.5194/acp-14-7585-2014, 2014. 

де Абрантес, Р., Ассунсао, Дж. В., и Пескеро, С. Р.: Эмиссия полициклические ароматические углеводороды из выхлопных газов легковых дизельных автомобилей, Атмос. Environ., 38, 1631–1640, 2004. 

ДеКарло, П. Ф., Киммел, Дж. Р., Тримборн, А., Нортуэй, М. Дж., Джейн, Дж. Т., Айкен А.С., Гонин М., Фюрер К., Хорват Т., Дохерти К., Уорсноп Д. Р. и Хименес Дж. Л.: Возможность развертывания в полевых условиях, высокое разрешение, время полета аэрозольный масс-спектрометр, Анал. хим., 78, 8281–8289, 2006. 

де Соуза, К.В. и Корреа, С.М.: Полициклические ароматические углеводороды в выбросы дизельного топлива, дизельное топливо и смазочное масло, Fuel, 185, 925–931, 2016. 

ди Раттальма, М. Ф. и Перотти, Г.: Дизельгейт: Спрингер, Чам, https://doi.org/10.1007/978-3-319-48323-8, 179–218, 2017. 

Древник Ф., Хингс С.С., ДеКарло П.Ф., Джейн Дж.Т., Гонин М., Фюрер, К., Веймер С., Хименес Дж. Л., Демерджян К. Л., Боррманн С. и Уорсноп, Д. Р.: Новый времяпролетный аэрозольный масс-спектрометр (ToF-AMS) — прибор описание и первое развертывание в полевых условиях, Aerosol Sci. Техн., 39, 637–658, 2005. 

Ду, З., Ху, М., Пэн, Дж., Чжан, В., Чжэн, Дж., Гу, Ф., Цинь, Ю., Ян, Ю., Ли, М., Ву Й., Шао М. и Шуай С.: Сравнение выбросов первичных аэрозолей и образования вторичных аэрозолей от автомобилей с непосредственным впрыском бензина и впрыском топлива через порты, Atmos. хим. Phys., 18, 9011–9023, https://doi.org/10.5194/acp-18-9011-2018, 2018. 

Дюран, Дж. Л., Басби, В. Ф., Лафлер, А. Л., Пенман, Б. В., и Креспи, CL: Мутагенность кислородсодержащих, нитрованных и незамещенных клеток человека. полициклические ароматические углеводороды, связанные с городскими аэрозолями // Мутат. Рез.-Жене. Токс., 371, 123–157, 1996. 

Дзепина К., Арей Дж., Марр Л.С., Уорсноп Д.Р., Сальседо Д., Чжан К., Онаш, Т. Б., Молина, Л. Т., Молина, М. Дж., и Хименес, Дж. Л.: Обнаружение полициклических ароматических углеводородов в фазе частиц в Мехико с использованием аэрозольный масс-спектрометр, Int. J. Mass Spectrom., 263, 152–170, 2007. 

Эль Хаддад, И.: Первичные и вторичные фракции органического аэрозоля: методологии и применение в средиземноморской городской среде, Марсель, докторская диссертация, Экс-Марсельский университет, Марсель, Франция, 2011 г. 

Эль Хаддад, И., Маршан, Н., Уортам, Х., Пиот, К., Бесомбес, Ж.-Л., Козич, Ж., Шовель, К., Арменго, А., Робин, Д. , и Jaffrezo, J.-L.: Первичные источники органических аэрозолей PM _2,5 в промышленном средиземноморском городе, Марсель, Атмос. хим. Phys., 11, 2039–2058, https://doi.org/10.5194/acp-11-2039-2011, 2011. 

Эрикссон А.С., Нордин Э.З., Нистром Р., Петтерссон Э., Светлицкий Э., Бергвалл К., Вестерхольм Р., Боман К. и Пейджелс Дж. Х.: Твердые ПАУ выбросы от сжигания биомассы в жилых помещениях: анализ с временным разрешением с аэрозольная масс-спектрометрия, Environ. науч. Технологии, 48, 7143–7150, 2014. 

Эстраде-Шваркопф, Х.: Фотоэмиссия XPS в углеродистых материалах: A пик «дефекта» рядом с графитовым асимметричным пиком, Carbon 42, 1713–1721 гг. , 2014. 

Fu, H., Wang, Y., Li, X., и Shuai, S.: Воздействие холодного запуска и бензинового октанового числа на выбросы твердых частиц от транспортных средств с двигателями GDI и PFI, SAE Int. Пау. Fuels & Lubr., США, https://doi.org/10.4271/2014-01-2836, 2014. 

Гаддам, С.К. и Вандер Уол, Р.Л.: Физические и химические характеристики частиц двигателя SIDI, Comb. Пламя, 160, 2517-2528, 2013. 

Гентнер Д.Р., Джатар С.Х., Гордон Т.Д., Бахрейни Р., Дэй Д.А., Эл Хаддад И., Хейс П.Л., Пибер С.М., Платт С.М., де Гау Дж., Гольдштейн, А. Х., Харли, Р. А., Хименес, Дж. Л., Прево, А. С., и Робинсон, А.Л.: Обзор образования вторичных органических аэрозолей в городах из Выбросы бензиновых и дизельных автомобилей, окружающая среда. науч. Техн., 51, оф. 1074–1093, 2017. 

Гордон Т.Д., Ткачик Д.С., Престо А.А., Чжан М., Джатар С., Нгуен, Н., Массетти Дж., Труонг Т., Цицеро-Фернандес П., Мэддокс К., Ригер П., Чаттопадхай С., Мальдонадо Х., Марик М. М. и Робинсон А. Л.: Первичные выбросы газовой фазы и фазы частиц и вторичный органический аэрозоль производство бензиновых и дизельных двигателей повышенной проходимости, Environ. науч. техн., 47, 14137–14146, 2013. 

Гришоп, А.П., Липски, Э.М., Пекни, Н.Дж., Такахама, С., и Робинсон, А. Л.: Коэффициенты выбросов мелких частиц от транспортных средств в автодорожном туннеле: Влияние состава флота и времени года, Атмос. Окружающая, 40, С287–С298, 2006. 

Хартикайнен А., Тиитта П., Ихалайнен М., Юли-Пирила П., Ораше Й., Чех Х., Кортелайнен М., Ламберг Х., Сухонен Х. , Копонен Х., Хао Л., Циммерманн Р., Йокиниеми Дж., Тиссари Дж. и Сиппула О.: Фотохимическая трансформация выбросов при сжигании древесины в жилых помещениях: зависимость состава органического аэрозоля от воздействия ОН, Атмос . хим. Phys., 20, 6357–6378, https://doi.org/10.5194/acp-20-6357-2020, 2020. 

Хеб, Н.В., Форсс, Дж.А.-М., Брюльманн, С., Люшер, Р., Саксер, К. Дж., и Хуг, П.: Тройное образование аммиака под действием катализатора – скорость и коэффициенты выбросов, зависящие от ускорения, Atmos. Окружающая среда, 40, 5986–5997, 2006. 

Херринг, Ч. Х., Файола, К. Л. , Массоли, П., Супер, Д., Эриксон, М. Х., Макдональд Дж. Д., Симпсон С. Д., Йост М. Г., Джобсон Б. Т. и Ван Рекен М. Т.: Новая методика количественного определения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) с использованием аэрозольной масс-спектрометрии высокого разрешения, Aerosol Sci. Техн., 49, 1131–1148, 2015. 

Хайм, Нью-Джерси, Маркс, Г.Б., и Коуи, К.Т.: ​​Сравнение состояния здоровья последствия загрязнения атмосферного воздуха твердыми частицами от пяти выбросов источники, межд. J. Env. Рез. Паб. Он., 15, E1206, https://doi.org/10.3390/ijerph25061206, 2018. 

Хоффман Дж., Сталенс Дж., Корделл Р., Строобантс К., Зикова Н., Хама С. М.Л., Вич, К.П., Кос, Г.П.А., Ван Дер Зее, С., Смоллбоун, К.Л., Weijers, E.P. Monks, P.S., и Roekens, E.: Сверхмелкие частицы в четырех Европейская городская среда: результат нового непрерывного долгосрочного сеть мониторинга, Atmos. Окружающая среда., 136, 68–81, 2016. 

Хуанг Л., Бохак С. В., Черняк С. М. и Баттерман С. А.: Состав и целостность ПАУ, нитро-ПАУ, гопанов и стеранов в твердых частицах выхлопных газов дизельных двигателей, Water Air Soil Pollut., 224, 1630, https://doi.org/10.1007/s11270-013-1630-1, 2012. 

Худда, Н., Фруин, С., Дельфино, Р. Дж., и Сиутас, К.: Эффективное определение коэффициентов выбросов транспортных средств по видам топлива категория использования с использованием дорожных измерений: тенденция к снижению на грузовом коридоре Лос-Анджелеса I-710, Atmos. хим. Phys., 13, 347–357, https://doi.org/10.5194/acp-13-347-2013, 2013. 

Хо, Х., Яо, З., Чжан, Ю., Шэнь, X., Чжан, Q., и Хэ, К.: на борту замеры выбросов дизельных грузовиков в пяти городах Китая, Atmos. Environ., 54, 159–167, 2012. 

Хюваринен, А.-П., Ваккари, В., Лааксо, Л., Худа, Р.К., Шарма, В.П., Панвар, Т.С., Бьюкес, Дж.П., ван Зил, П. Г., Йосипович М., Гарланд Р. М., Андреэ М. О., Пёшль У. и Петцольд А.: Поправка на артефакт измерения многоугольного абсорбционного фотометра (MAAP) при высоких уровнях массовой концентрации черного углерода, атмосф. . Изм. Техн., 6, 81–90, https://doi.org/10.5194/amt-6-81-2013, 2013. 

IARC: Международное агентство по изучению рака, Монографии по Оценка канцерогенного риска химических веществ для человека, Vol. 92, Некоторые Негетероциклические полициклические ароматические углеводороды и некоторые родственные Exposures, IARC, Лион, Франция, 2010 г. 

МАИР: Обзор канцерогенов для человека: некоторые химические вещества в промышленных и потребительских товарах, продуктах питания и питьевой воде, Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, Vol. 101, IARC, Лион, Франция, 2013 г. 

IARC: Выхлопы дизельных и бензиновых двигателей и некоторые нитроарены, Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, Vol. 105, Лион, Франция, 2014 г. 

Исаакман Г., Чан А. У. Х., Нах Т., Уортон Д. Р., Руэль С. Р., Уилсон К. Р. и Гольдштейн А. Х.: Гетерогенное окисление ОН частиц моторного масла вызывает избирательное истощение разветвленных и менее циклических углеводородов, Environ. науч. Техн., 46, 10632–10640, 2012. 

Яворский А., Кушевский Х., Устшицкий А., Балавендер К., Лейда К. и Woś, P.: Анализ повторяемости загрязняющих веществ в выхлопных газах. результаты исследования выбросов при холодном и горячем пуске при управляемом вождении условия цикла, Окружающая среда. науч. Загрязн. рез., 25, 17862–17877, 2018. 

Хименес, Дж. Л., Макманус, Дж. Б., Шортер, Дж. Х., Нельсон, Д. Д., Захнисер, М. С., Коплоу М., Макрей Г. Дж. и Колб К. Э.: Перекресток и мобильная настройка инфракрасные лазерные измерения выбросов закиси азота от автомобилей, Chemos., Глоб. Change Sci., 2, 397-412, 2000. Пандис, С. Н.: Характеристика выбросов свежих и выдержанных органических аэрозолей при приготовлении мяса на углях, Atmos. хим. Phys., 17, 7143–7155, https://doi.org/10.5194/acp-17-7143-2017, 2017. 

Каравалакис Г., Бутсика В., Стурнас С. и Бакеас Э.: Профиль выбросов биодизельного топлива в современных дизельных транспортных средствах. Часть 2: Влияние происхождения биодизеля на выбросы карбонилов, ПАУ, нитро-ПАУ и окси-ПАУ, Sci. Total Environ., 409, 738–747, 2011. 

Карьялайнен П., Пирьола Л., Хейккиля Й., Ляхде, Т., Цамкиозис, Т., Нциахристос, Л., Кескинен, J. и Rönkkö T.: Частицы выхлопных газов современных бензиновых автомобилей: лаборатория и дорожное исследование, Атмос. Окружающая, 97, 262–270, 2014. 

Карьялайнен П., Тимонен Х., Саукко Э., Куулувайнен Х., Саарикоски С., Аакко-Сакса П., Муртонен Т., Блосс М. ., Даль Масо, М., Симонен, П., Альберг, Э., Свеннингссон, Б., Брюн, У. Х., Хилламо, Р., Кескинен, Дж., и Ренкко, Т.: Характеристика первичной частицы с временным разрешением выбросы и образование вторичных частиц от современного бензинового легкового автомобиля Atmos. хим. Phys., 16, 8559–8570, https://doi.org/10.5194/acp-16-8559-2016, 2016. 

Кейт, И. Дж., Альбинет, А., и Харрисон Р. М.: Выбросы от дорожного движения полициклические ароматические углеводороды и их окси- и нитропроизводные соединения, измеренные в условиях автодорожных туннелей, Sci. Общая окружающая среда., 566–567, 1131–1142, 2016.  

Корхонен П., Кулмала М., Лааксонен А., Виисанен Ю., МакГроу Р. и Сайнфелд JH, Тройное зародышеобразование H ₂ SO ₄ , NH ₃ и H ₂ O в атмосфера, J. ​​Geophys. рез., 104, 26349–26353, 1999. 

Костениду, Э., Ли, Б.Х., Энгельхарт, Г.Дж., Пирс, Дж.Р., и Пандис, С. N.: Деконволюция масс-спектров биогенных веществ с низкой, средней и высокой летучестью. вторичный органический аэрозоль, Environ. науч. техн., 43, 4884–4889, 2009. 

Костениду Э., Флору К., Калтсонудис К., Цифликиоту М., Вратолис С., Элефтериадис К. и Пандис С. Н.: Источники и химическая характеристика органических аэрозолей летом в восточной части Средиземного моря , Атмос. хим. Phys., 15, 11355–11371, https://doi.org/10.5194/acp-15-11355-2015, 2015. 

Кюртен, А.: Образование новых частиц из серной кислоты и аммиака: модель зародышеобразования и роста на основе по термодинамике, полученной из измерений CLOUD для широкого диапазона условий, Atmos. хим. физ., 19, 5033–5050, https://doi.org/10.5194/acp-19-5033-2019, 2019. 

Ламма, Л.: Mise au point d’une méthode de mesure des siloxanes летучие метиловые эфиры в биогазе и в атмосфере воздуха и в этюде де лер воздействие на фотокаталитические системы, докторская диссертация, Univ. Лион, Франция, 2017 г. 

Лапуэрта, М., Родригес-Фернандес, Х., и Санчес-Вальдепеньяс, Дж.: Анализ реактивности сажи и его влияние на регенерацию дизельного фильтра, Prog. Энергетическое сгорание. наук, 78, 100833, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100833, 2020. 

Лоуренс С., Сохи Р., Равиндра К., Мао Х., Праин Х.Д. и Булл И. D.: Распределение выбросов твердых частиц от транспортных средств по источникам с использованием туннельные измерения, Атмос. Environ., 77, 548–557, 2013. 

Леа-Лэнгтон, А., Ли, Х., и Эндрюс, Г.: Сравнение твердых частиц ПАУ выбросы дизельного топлива, биодизеля и масла для жарки при использовании тяжелого дизеля с деионизацией двигатель, SAE Int. Пау. Fuels & Lubr., США, https://doi.org/10.4271/2008-01-1811, 2008 г. 

Леливельд Дж., Клингмюллера К., Поццер А., Бернетт Р. Т., Хейнс А., и Раманатан, В.: Влияние ископаемого топлива и общих антропогенных выбросов. удаление по общественному здоровью и климату, P. Natl. акад. науч. США, 116, 7192–7197, 2019. 

Леви Г., Сеннека О., Кауса М., Салатино П., Лаковиг П. и Лиззит, С.: Исследование химической природы поверхностных оксидов при окислении полукокса методом XPS высокого разрешения, Carbon, 90, 181–196, 2015. 

Лян Б., Гэ Ю., Тан Дж., Хань X., Гао Л., Хао Л., Е В. и Дай П.: Сравнение выбросов ТЧ от автомобиля с бензиновым двигателем с непосредственным впрыском (GDI) и автомобиль с впрыском топлива через порт (PFI), измеренный электрическим низким давлением ударник (ЭЛПИ) с двумя видами топлива: бензин М15 и метанол-бензин, J. Aerosol Sci., 57, 22–31, 2013. 

Лиати А., Шрайбер Д., Арройо Рохас Дасилва Ю. и Димопулос Эггеншвилер, П.: Выбросы ультрадисперсных частиц из современных бензиновых и Дизельные транспортные средства: электронно-микроскопическая перспектива, Environ. Загрязн. 239, 661–669, 2018. 

Луи, К., Лю, Ю., Тассель, П., Перре, П., Шомон, А. и Андре, М.: ПАУ, карбонильное соединение БТЭК, черный углерод, NO ₂ и ультрадисперсные частицы Выбросы динамометрического стенда для дизельного топлива и бензина Евро 4 и Евро 5 легковые автомобили, Атмос. Окружающая среда, 141, 80–95, 2016. 

Маевский, В. А. и Хайр, М. К.: Выбросы дизельных двигателей и их контроль, SAE Технический документ, SAE, Уоррендейл, Пенсильвания, США, 2006 г. 

Марик, М.М.: Химическая характеристика выбросов твердых частиц из дизельные двигатели: обзор, J. Aerosol Sci., 38, 1079–1118, 2007. 

Маркес Б., Костениду Э., Темиме-Руссель Б., Ферронато К., Мартинес-Валиенте А., Мишель А., Лю Ю., Вансевенант Б., Файн Л., Ферронато, К., и Д’Анна Б.: Химическая характеристика свежих летучих веществ. Выбросы органических соединений от дизельных и бензиновых легковых автомобилей ЕВРО-5, в процессе подготовки, 2021 г.

Марр Л., Кирхштеттер Т. , Харли Р., Мигель А., Херинг С. и Хаммонд С.: Характеристика полициклических ароматических углеводородов в автомобилях. топливо и выбросы выхлопных газов, Окружающая среда. науч. техн., 33, 3091–3099, 1999. 

Матис, У., Каэги, Р., Мор, М., и Зеноби, Р.: ПЭМ-анализ летучих веществ. наночастицы из улавливателя частиц, оснащенного дизельным двигателем и непосредственным впрыском автомобили с искровым зажиганием, Atmos. Environ., 38, 4347–4355, 2004. 

Маклафферти, Ф.В. и Туречек, Ф.: Интерпретация масс-спектров, University Science Books, Милл-Вэлли, Калифорния, США, 19 лет.93. 

Миллс, Н.Л., Миллер, М.Р., Лакинг, А.Дж., Беверидж, Дж., Флинт, Л., Боре, А. Дж., Фоккенс П. Х., Бун Н. А., Сандстром Т., Бломберг А., Даффин Р., Дональдсон К., Хадоке П. В. Ф., Кэсси Ф. Р. и Ньюби Д. Э.: Наночастицы, полученные в результате сгорания, вызывают неблагоприятные сосудистые эффекты вдыхание выхлопных газов дизеля, Eur. Heart J., 32, 2660–2671, 2011. 

Мор, К., Хаффман, Дж. А., Кубисон, М. Дж., Айкен, А. С., Дохерти, К. С., Киммель Дж. Р., Ульбрих И. М., Ханниган М. и Хименес Дж. Л.: Характеристика выбросов первичных органических аэрозолей при приготовлении мяса, сжигание мусора и автомобили с аэрозольной массой высокого разрешения спектрометрия и сравнение с наблюдениями в окружающей среде и в камере, Environ. науч. техн., 43, 2443–2449., 2009. 

Мор, К., ДеКарло, П.Ф., Херинга, М.Ф., Кирико, Р., Словик, Дж.Г., Рихтер, Р., Реш, К., Аластуэй, А., Керол, X., Секо, Р. ., Пенуэлас Дж., Хименес Дж. Л., Криппа М., Циммерманн Р., Балтеншпергер У. и Прево А. С. Х.: Идентификация и количественная оценка органических аэрозолей от приготовления пищи и других источников в Барселоне с использованием данных масс-спектрометра аэрозолей, Атмос. хим. Phys., 12, 1649–1665, https://doi.org/10.5194/acp-12-1649-2012, 2012. 

Моравска Л., Ристовски З.Д., Джонсон Г.Р., Джаяратне Э.Р. и Менгерсен, К.: Новый метод измерения коэффициента выбросов на дорогах с использованием трейлер захвата шлейфа, Environ. науч. техн., 41, 574–579., 2007. 

Муньос М., Хааг Р., Онеггер П., Зейер К., Мон Дж., Конт П., Червински, Дж., Хеб, Н.В.: Совместное образование и совместное высвобождение генотоксичных ПАУ, алкил-ПАУ и наночастицы сажи от автомобилей с непосредственным впрыском бензина, Атмос. Окружающая среда, 178, 242–254, 2018. 

Мён С.Л., Чой К., Ким Дж., Лим Ю., Ли Дж. и Пак С.: Сравнительный анализ исследование характеристик регулируемых и нерегулируемых токсичных выбросов из искровое зажигание Легковой автомобиль с непосредственным впрыском топлива, работающий на бензине и жидкофазный СУГ (сжиженный нефтяной газ), Энергетика, 44, 189–196, 2012. 

Ни, М. и Ратнер, Б. Д.: Дифференциация полиморфов карбоната кальция по методы анализа поверхности – исследование XPS и TOF-SIMS, Surf. Интерфейс Анал., 40, 1356–1361, 2008. 

Нциахристос, Л., Самарас, З., Зервас, Э., и Дорлхейн, П.: Эффекты катализатором и фильтром твердых частиц с добавками на выбросы дизельного топлива легковой автомобиль, работающий на топливе с низким содержанием серы, атмос. Окружающая, 39, 4925–4936, 2005. 

Ортега И.К., Куртен Т., Вехкамяки Х. и Кулмала М.: Роль аммиака в индуцированном ионами серной кислоты зародышеобразовании, Atmos. хим. Phys., 8, 2859–2867, https://doi.org/10.5194/acp-8-2859-2008, 2008. 

Пейцмайер, К., Лошке, К., Виденхаус, Х., и Клемм, О.: Реальный мир выбросы транспортных средств, измеренные с помощью анализа выхлопных газов на месте, Окружающая среда. науч. Загрязн. Res., 24, 23279–23289, https://doi.org/10.1007/s11356-017-9941-1, 2017. 

Пибер С. М., Кумар Н. К., Клейн Ф., Конт П., Бхатту Д., Доммен Дж., Брунс Э.А., Килич Д., Эль-Хаддад И., Келлер А., Червински Дж., Хеб Н., Балтеншпергер У., Словик Дж.Г. и Прево , ASH: Состав газовой фазы и образование вторичных органических аэрозолей в стандартных автомобилях с прямым впрыском бензина и модернизированных противосажевых фильтрах исследованы в реакторе периодического действия и проточном реакторе, Atmos. хим. физ., 18, 9929–9954, https://doi.org/10.5194/acp-18-9929-2018, 2018.  

Пикридас М., Рийпинен И., Хильдебрандт Л., Костениду Э., Маннинен Х. , Михалопулос, Н., Каливитис, Н., Беркхарт, Дж. Ф., Штоль, А., Кулмала, М., и Пандис, С. Н.: Образование новых частиц в отдаленном месте в восточном Средиземноморье, J. Geophys. Рез., 117, Д12205, https://doi.org/10.1029/2012JD017570, 2012. 

Платт, С. М., Эль Хаддад, И., Зардини, А. А., Клайротт, М., Асторга, К., Вольф, Р., Словик, Дж. Г., Темиме -Руссель Б., Маршан Н., Ежек И., Дриновец Л., Мочник Г., Мелер О., Рихтер Р., Бармет П., Бьянки Ф., Балтеншпергер У. и Прево, А.С.Х.: Образование вторичного органического аэрозоля из выбросов бензиновых автомобилей в новой мобильной реакционной камере для окружающей среды, Atmos. хим. физ., 13, 9141–9158, https://doi.org/10.5194/acp-13-9141-2013, 2013. 

Platt, S.M., El Haddad, I., Pieber, S.M., Huang, R.-J. Зардини, А. А., Клайротт М., Суарес-Бертоа Р., Бармет П., Пфаффенбергер Л., Вольф Р., Словик, Дж. Г., Фуллер, С. Дж., Калберер, М., Кирико, Р., Доммен, Дж. , Асторга, К., Циммерманн Р., Маршан Н., Хеллебуст С., Темим-Руссель Б., Бальтеншпергер У. и Прево А. С. Х.: Двухтактные скутеры — это доминирующий источник загрязнения воздуха во многих городах, нац. Общ., https://doi.org/10.1038/ncomms4749, 2014. 

Платт, С. М., Эль Хаддад, И., Пибер, С. М., Зардини, А. А., Суарес-Бертоа, Р., Клайротт, М., Далленбах, К. Р., Хуанг, Р.-Дж., Словик, Дж. Г., Хеллебуст, С. , Темим-Руссель, Б., Маршан, Н., де Гоу, Дж., Хименес, Дж. Л., Хейс, П. Л., Робинсон, А. Л., Балтеншпергер, У., Асторга, К., и Прево, А. С. Х.: Бензиновые автомобили производят больше углеродистых твердых частиц, чем современные дизельные автомобили с фильтрами, Sci. Великобритания, 7, 1–9, 2017. 

Равиндра К., Сохи Р. и Ван Грикен Р.: Атмосферный полициклический ароматические углеводороды: определение источника, коэффициенты выбросов и регулирование, Атмос. Окружающая, 42, 2895–2921, 2008. 

Р’Мили, Б., Ле Биан, О.Л.К., Дютуке, К., Агерре-Шарриоль, О., и Frejafon, E. : Отбор проб частиц с помощью сетчатой ​​фильтрации TEM, Aerosol Sci. Техн., 47, 767–775, 2013. 

Р’Мили Б., Бореав А., Мем А., Верну П., Леблан М., Ноэль, Л., Ро С. и Д’Анна Б.: Физико-химическая характеристика тонких и ультратонкие частицы, выбрасываемые при работе дизельного сажевого фильтра регенерация автомобилей с дизельным двигателем Евро5, Environ. науч. Тех., 52, оф. 3312–3319, 2018. 

Рёнккё, Т., Пирьола, Л., Нциахристос, Л., Хейккиля, Й., Карьялайнен П., Хилламо Р. и Кескинен Дж. Производство автомобильных двигателей Выхлопные наночастицы даже без топлива, Environ. науч. Тех., 48, оф. 2043–2050, 2014. 

Ропкинс К., ДеФрис Т. Х., Поуп Ф., Грин Д. К., Кемпер Дж., Кишан С., Фуллер, Г.В., Ли, Х., Сайдботтом, Дж., Крилли, Л.Р., Крамер, Л., Блосс, В. Дж. и Хагер Дж. С.: Оценка дистанционного зондирования выбросов транспортных средств EDAR. технология, наук. Всего окружающей среды., 609, 1464–1474, 2017. 

Салиба Г., Салех Р., Чжао Ю., Престо А. А., Ламбе А. Т., Фродин Б., Сардар С., Мальдонадо Х., Мэддокс К., Мэй А.А., Дрозд Г.Т., Гольдштейн, А. Х., Рассел Л. М., Хаген Ф. и Робинсон А. Л.: Сравнение автомобиль с бензиновым непосредственным впрыском (GDI) и впрыском топлива через порт (PFI) выбросы: стандарты сертификации выбросов, холодный пуск, вторичные органические потенциал образования аэрозолей и потенциальное воздействие на климат, Окружающая среда. науч. Техн., 51, 6542–6552, 2017. 

Самбурова В., Зелинская Б., Хлыстов А.: Полициклические ароматические соединения Do 16 углеводороды представляют атмосферную токсичность ПАУ?, Toxics, 5, 17, https://doi.org/10.3390/toxics5030017, 2017. 

Шустер, М. Э., Хевекер, М., Арриго, Р., Блюм, Р., Кнауэр, М., Ивлева Н.П., Су Д.С., Нисснер Р., Шлёгль Р.: Поверхность чувствительное исследование для определения реакционной способности сажи с акцентом на Европейские нормы выбросов IV и VI, J. Phys. хим. А, 115, 2568–258, 2011. 

Шорт Д. З., Ву Д., Дурбин Т. Д., Каравалакис Г. и Аса-Авуку А.: Компоненты выбросов твердых частиц от легковых автомобилей с искровым зажиганием с различным содержанием ароматических соединений и октановым числом в бензине, Environ. науч. Техн., 49, 10682–10691, 2015. 

Словик Дж. Г., Штайнкен К., Давидовиц П., Уильямс Л. Р., Джейн Дж. Т., Колб, К. Э., Уорсноп, Д. Р., Рудич, Ю., ДеКарло, П. Ф., и Хименес, Дж. Л.: Морфология частиц и характеристика плотности по комбинированной подвижности и измерение аэродинамического диаметра. Часть 2: приложение к сажевые аэрозоли, образующиеся при сгорании, как функция коэффициента эквивалентности топлива, Аэрозольные науки. техн., 38, 1206–1222, 2004. 

Смит, Р., Кингстон, П., Уэйнрайт, Д. Х., и Тукер, Р.: Исследование туннеля для проверка программного обеспечения для прогнозирования выбросов автотранспортных средств в Австралии, Atmos. Окружающая среда., 151, 188–19.9, 2017. 

Сонг, Дж., Ван, Дж., и Боеман, А.Л.: Роль топливного катализатора в окисляемость твердых частиц дизельного топлива, сгорание. Пламя, 146, 73–84, 2006. 

Суарес-Бертоа, Р., Зардини, А.А., и Асторга, К.: Выхлоп аммиака выбросы от автомобилей с искровым зажиганием в рамках нового европейского ездового цикла, Атмос. Окружающая среда, 97, 43–53, 2014. 

Тимко, М.Т., Ю, З.Х., Кролл, Дж., Джейн, Дж.Т., Уорсноп, Д.Р., Миаке-Лай, Р. К., Онаш Т. Б., Лискински Д., Кирхштеттер Т. В., Десталлат Х., Холдер, А. Л., Смит, Дж. Д., и Уилсон, К. Р.: Выборка артефактов из Проводящая силиконовая трубка, Aerosol Sci. техн., 43, 855–865, 2009..

Тимко М.Т., Альбо С.Е., Онаш Т.Б., Фортнер Э.К., Ю З., Миаке-Лай, Р. К., Канагаратна М. Р., Нг Н. Л. и Уорсноп Д. Р.: Состав и источники выбросов органических частиц авиадвигателями, аэрозоль науч. техн., 48, 61–73, 2014. 

Тобиас, Х., Бевинг, Д. Э., и Циманн, П. Дж.: Химический анализ наночастиц дизельного двигателя с использованием масс-спектрометра пучка частиц с термодесорбцией нано-ДМА, Environ. науч. техн., 35, 2233–2243, 2001. 

Тутуяну М., Боннель П. , Чуффо Б., Ханиу Т., Итикава Н., Маротта А., Павлович, Дж., и Стивен, Х.: Развитие всемирно гармонизированного Света Цикл дежурных испытаний (WLTC) и возможный путь его введения в Европейское законодательство, Transp. Рез. Part D, 40, 61–75, 2015. 

Tyler, C.R., Zychowski, K.E., Sanchez, B.N., Rivero, V., Lucas, S., Герберт Г., Лю Дж., Иршад Х., Макдональд Дж. Д., Блеске Б. Э. и Кампен, MJ: Зависимость взаимодействия газа с частицами от площади поверхности. влияет на легочные и нейровоспалительные исходы, часть Fibre Toxicol., 13, 64, https://doi.org/10.1186/s12989-016-0177-х, 2016. 

Цамкиозис Т., Нциахристос Л. и Самарас З.: Дизельный легковой автомобиль PM выбросы: от Евро 1 до Евро 4 с сажевым фильтром, Атмос. Окружающая среда., 44, 909–916, 2010. 

Вуитсис Э., Нциахристос Л., Пистикопулос П., Самарас З., Хрисику, Л., Самара, К., Пападимитриу, К., Самарас, П., и Сакелларопулос, Г.: исследование физических, химических и экотоксикологических характеристик твердых частиц, выбрасываемых легковым транспортным средством, Environ. Загрязн., 157, 2320–2327, 2009 г..

Ван, Т., Джерретт, М., Зиншаймер, П. и Чжу, Ю.: Оценка PM _2,5 — увеличение смертности в Калифорнии из-за Volkswagen устройство поражения контроля выбросов, Atmos. Окружающая среда, 144, 168–174, 2016. 

Вейленманн, М., Фавез, Дж.-Ю., и Альварез, Р.: Выбросы при холодном пуске современных легковых автомобилей при различных низких температурах окружающей среды и их эволюция категорий законодательства о транспортных средствах, Atmos. Окружающая, 43, 2419–2429, 2009. 

Xu, Z., Li, X., Guan, C. и Huang, Z.: Влияние времени впрыска на размер частиц выхлопных газов и наноструктура на дизельном двигателе при различных нагрузок, J. Aerosol Sci., 76, 28–38, 2014. 

Ян Д., Фань Т., Чжоу Х., Дин Дж. и Чжан Д.: Биогенная иерархия TiO ₂ /SiO ₂ Получено из рисовой шелухи и имеет улучшенные фотокаталитические свойства для Разложение красителя, Plos One, 6, e24788, https://doi.org/10.1111/php.12873, 2011.  

Ян, Дж., Рот, П., Дурбин, Т. Д., Джонсон, К. С., Кокер, Д. Р., Аса-Авуку, А., Брезны Р., Геллер М. и Каравалакис Г.: Твердые частицы бензина фильтры как эффективное средство для снижения содержания твердых частиц и полициклических ароматических выбросы углеводородов от автомобилей с прямым впрыском бензина (GDI): случай исследование с двумя машинами GDI, Environ. науч. Технологии, 52, 3275–3284, 2018. 

Йе, П., Сан, К., Лапуэрта, М., Агуледо, Дж., Вандер Вал, Р., Боеман, А. Л., Тупс, Т.Дж., и Доу, С.: Влияние давления в рампе и заправки биодизелем на морфология частиц и наноструктуры сажи из системы Common Rail дизельный двигатель с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом, Int. Дж. Машиностроения, 17, 193–208, 2014. 

Zhu, R., Hu, J., Bao, X., He, L., Lai, Y., Zu, L., Li, Y. и Su, S.: Выбросы выхлопных газов от прямого впрыска бензина (GDI) и топлива через порт автомобилей с впрыском топлива (PFI) как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды, Environ. Pollut., 216, 223–234, 2016. 

Зелинска Б., Сагебил Дж., Макдональд Дж. Д., Уитни К. и Лоусон Д. R.: Интенсивность выбросов и сравнительный химический состав от выбранных используемых дизельные и бензиновые автомобили, JAPCA J. Air Waste Ma., 54, 1138–1150, 2004. 

Циммерман, Н., Ван, Дж. М., Чон, С. Х., Уоллес, Дж. С., и Эванс, Г. Дж.: Оценка экологических компромиссов бензиновых двигателей с непосредственным впрыском, Окружающая среда. науч. Technol., 50, 8385–8392, 2016. 

Обзор окисления суррогатов бензина и его компонентов

На этой странице

РезюмеВведениеКонфликты интересовБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

Был достигнут значительный прогресс в области разработки заменителей топлива для имитации окислительных свойств бензинового топлива. Настоящая статья направлена ​​на обзор соответствующих компонентов группы углеводородов, используемых для составления заменителей бензина, обзор конкретных заменителей бензина, о которых сообщается в литературе, с указанием их полезности и недостатков, а также определение будущих потребностей в исследованиях в области заменителей бензина и модели кинетики.

1. Введение

Заменители топлива, состоящие из небольшого количества компонентов, разработаны для имитации сложных реальных топлив. Разработка суррогатных смесей обычно ориентирована на моделирование определенного свойства целевого топлива, такого как испарение, например, [1–4], термодинамические свойства, например, [5–9], или характеристики горения, например, [10–4]. 13]. Также были предложены некоторые усовершенствованные заменители для одновременной имитации большинства свойств топлива, например, [14–20].

Бензин является основным транспортным топливом в Соединенных Штатах и ​​включает н-алканы, изоалканы, нафтены, олефины, ароматические соединения и кислородсодержащие группы с различным распределением в зависимости от сезона, рынка, источника сырой нефти и процессов нефтепереработки. Пример химического состава бензина можно увидеть в таблице 1. Американский и европейский бензины могут содержать нафтенов до 16% и 9% по объему соответственно, которые могут быть преобразованы в ароматические соединения в процессе нефтепереработки [21, 22]. Хорошей практикой является включение компонента из основной группы углеводородов в заменители топливной смеси для имитации задержки воспламенения, ламинарной скорости пламени и состава топлива. Тем не менее, создание прогнозирующих кинетических механизмов для каждого отдельного суррогатного компонента или группы углеводородов при сохранении подходящего размера механизма для приложений вычислительной гидродинамики (CFD) является сложной задачей. Физические свойства нескольких компонентов, относящихся к бензиновому топливу и его заменителям, представлены в таблице 2.

В этом обзоре и исследовательской статье рассмотрены и смоделированы углеводородные группы и компоненты, относящиеся к бензиновому топливу и одиннадцати суррогатным смесям, описанным в литературе. Прогнозы моделирования испарения и самовоспламенения, полученные в рамках этой работы, сравниваются с данными измерений бензина при доступных условиях в литературе. Основной целью статьи является изучение усовершенствованных заменителей бензина, применимых к двигателям с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI). Поэтому в данной работе будет рассматриваться только самовоспламенение. Эксперименты и химические кинетические модели для углеводородных групп и чистых компонентов, относящихся к бензиновому топливу, изучаются и обсуждаются в следующем разделе.

2. Химические кинетические модели и свойства углеводородных групп бензина

В этом разделе представлены шесть основных углеводородных групп бензина (н-алкан, изоалкан, олефин, циклоалкан, ароматические и кислородсодержащие группы) и соответствующие компоненты бензинового топлива. рассмотрены и обсуждены.

2.1. Группа N-алканов

Бензин представляет собой сложное топливо, состоящее из многих компонентов, в том числе разнообразных углеводородов в диапазоне от C ₃ до C ₁₂₊ , как показано в таблице 1. Одной из основных групп компонентов в бензине является н-алкан. , что составляет примерно 90,5% топлива, как показано в таблице 1. Некоторые свойства алканов вплоть до C ₁₂ показаны в таблице 3, при этом н-бутан имеет самую низкую температуру кипения -1°C, а н-гептан имеет температура кипения 98°С. На рис. 1 моделируется время задержки воспламенения для нескольких н-алканов, которое сравнивается с измеренными данными для бензина. Из этой модели можно наблюдать некоторые общие тенденции, такие как уменьшение времени задержки воспламенения за счет увеличения длины углеродной цепи. Еще одним важным замечанием является то, что время задержки воспламенения н-нонана, н-декана, н-ундекана и н-додекана почти одинаково, несмотря на увеличение длины углеродной цепи.

Растет число исследований низкотемпературного режима сгорания, поскольку все больше производителей двигателей ищут этот режим работы для повышения эффективности использования топлива и снижения вредных выбросов, например, [35]. Известно, что н-алканы, особенно крупные н-алканы, проявляют реакционную способность при низкотемпературном горении [36]. Поскольку н-алканы используются для имитации характеристик горения бензинового топлива; например, [19], важно понять, будут ли суррогатные модели точно моделировать топливо при низкотемпературном окислении. Длина цепи н-алкана оказывает огромное влияние на реакционную способность холодного пламени, а современные модели заменителей бензина дают плохие результаты, когда речь идет о моделировании поведения окисления в этих областях, например, [35].

N-гептан исторически использовался как представитель группы н-алканов из-за его октанового числа и его концентрации в бензиновом топливе (4,3% по объему), как показано в таблице 1. Кинетическая модель н-гептана была много раз разрабатывались, переоценивались и валидировались, например, [13, 37–39].

Другим важным компонентом бензина является н-бутан, как показано в таблице 1. Кинетика горения н-бутана была хорошо определена, и Симми [40] провел обзор разработок и экспериментов по модели н-бутана. Н-бутан имеет температуру кипения 23,7°C и может быть одной из основных причин низкой температуры кипения бензина.

Вестбрук и др. [41] разработали подробную химико-кинетическую модель для описания пиролиза и окисления девяти н-алканов от н-октана до н-гексадекана. Модель позволяет моделировать как низкотемпературную, так и высокотемпературную химию этих н-алканов и была тщательно оценена по данным ударных трубок, проточных реакторов и реакторов со струйным перемешиванием.

В недавнем исследовании Cai et al. [42] оптимизировали правила скорости для н-алканов для дальнейшей оптимизации кинетической модели. Кай и др. [42] модель основана на модели, созданной Sarathy et al. [43] для окисления н-алканов из C ₈ до C ₁₆ и Bugler et al. [44] модель для низкотемпературной кинетики. Химический механизм был автоматически сгенерирован с использованием байесовского подхода для модели н-алканов и сравнен с экспериментальными данными. Модель показала улучшенные результаты для различных алканов по сравнению с предыдущими моделями.

2.2. Изоалкановая группа

Изоалканы являются самой крупной из основных групп углеводородов, содержащихся в бензине, как показано в таблице 1. 42,3 % по объему исследовательского бензина RD387 состоит из изоалкановых компонентов, как показано в таблице 1. Исторически сложилось так, что 2,2,4-триметилпентан (также известный как изооктан) использовался в качестве заменителя изоалкановой группы, поскольку заменитель смеси 2,2,4-триметилпентана и н-гептана имитирует горение бензина до хорошая степень точности. Оба топлива могут производиться в значительных количествах и иметь очень похожую плотность, отношение водорода к углероду (H/C) и более низкую теплотворную способность. Бензин включает около 11% изооктана, как показано в таблице 1. Октан имеет 18 изомеров, и только 2,2,4-триметилпентан и н-октан были тщательно изучены, а подробный механизм и подтверждение для н-октана можно найти в [43, 45] и изооктана в [25, 46, 47]. Согласно обзору Simmie [40], модель н-октана Glaude et al. [45] и другие доступные модели потребовали усовершенствования вторичных реакций алкенов, которые являются основными первичными продуктами при окислении н-октана. Атеф и др. [48] ​​недавно создали новую кинетическую модель для 2,2,4-триметилпентана с улучшенными скоростями реакции, групповыми значениями и правилами скоростей. Кроме того, альтернативный путь изомеризации пероксиалкилгидропероксида и других O ₂ добавлено реакций присоединения. Эти дополнительные реакции улучшили прогнозы для реакций при более низких отношениях эквивалентности, около 0,25. Кроме того, обновленная модель подчеркнула необходимость дальнейших путей реакции при более низких температурах, поскольку 3-й путь реакции O ₂ показал значительные изменения в горении при более низкой температуре.

Изомеры C ₇ Компоненты группы изоалканов имеют более высокую объемную долю, чем изомеры C ₈ компонентов, как показано в таблице 1. C ₇ имеет 9 изомеров, включая н-гептан, как показано в таблице 4 и на рисунке 2. Изомеры C ₇ практически не изучены. Вестбрук и др. [24] разработали подробный высокотемпературный механизм для всех девяти изомеров гептана, но из-за отсутствия экспериментальных данных был подтвержден только н-гептан. Вестбрук и др. Позднее [49] усовершенствовали механизм, добавив новую реакционную группу к предыдущему механизму, в котором гидропероксиалкильные радикалы, возникшие в результате отрыва атома Н от третичного положения в исходной молекуле гептана, отнесены к новым последовательностям реакций с участием дополнительных внутренних Н абстракции атома. Кроме того, все скорости реакций изомеризации гидропероксиалкилпероксирадикалов были уменьшены, чтобы они сравнялись со скоростями аналогичных изомеризаций алкилпероксирадикалов, чтобы улучшить соответствие между расчетным и доступным экспериментальным временем задержки воспламенения в машинах быстрого сжатия (RCM). Результаты вычислений делятся на три основные группы, как показано на рис. 2: наиболее реакционноспособные изомеры, включая н-гептан, 2-метилгексан и 3-метилгексан; наименее реакционноспособные изомеры, включая 2,2-диметилпентан, 3,3-диметилпентан, 2,3-диметилпентан, 2,4-диметилпентан и 2,2,3-триметилбутан; и оставшийся изомер с промежуточным уровнем реакционной способности, 3-этилпентан. Эти наблюдения примерно согласуются с октановым числом каждого изомера в таблице 4. Недавно Mohamed et al. изучали 2-метилгексан. [50]. Основное внимание в их исследовании было уделено обновлению термодинамических данных и кинетического механизма реакции для 2-метилгексана на основе недавно опубликованных значений термодинамической группы и правил скорости, полученных из квантовых расчетов и экспериментов.

Изомеры гексана являются третьей основной группой бензина после изомеров гептана и октана. Гексан имеет пять изомеров, как показано в таблице 5. Curran et al. [51] разработали кинетическую модель для всех изомеров гексана и использовали модель в программе 3D CFD для изучения самовоспламенения во время сгорания в двигателе для разработки кинетической модели. Степень сжатия двигателя постоянно увеличивалась для достижения критической степени сжатия, при которой возможно самовоспламенение изомеров гексана, как указано в таблице 5. Самовоспламенение трех изомеров гексана изучается с использованием подробного механизма [25] в текущей работе как показано на рис. 3. Разница между рассчитанными временами задержки воспламенения двух изомеров, 2-метилпентана и 2,2-диметилбутана, незначительна. Однако разница между критическими степенями сжатия двух изомеров составляет 3,4, что является довольно большой разницей. Это несоответствие может быть связано с недостатками подробного механизма [25] для воспроизведения времени задержки воспламенения изомеров гексана.

Изомеры пентана являются другими основными компонентами смеси углеводородов с бензином, как показано в таблице 1. Три изомера пентана представляют собой н-пентан, изопентан (2-метилбутан) и неопентан (2,2, диметилпропан). Рибокур и др. [52] изучали изомеры пентана с помощью RCM, чтобы изучить влияние изменений молекулярной структуры топлива на характеристики самовоспламенения изомеров. Они изучали самовоспламенение изомеров пентана при начальных температурах газа от 640 К до 9°С.00 К и давление предварительного сжатия 300 и 400 Торр. Изомеры пентана в большинстве случаев испытали двухстадийное самовоспламенение. При самой высокой достигнутой температуре сжатия воспламенения первой ступени практически не наблюдается. Первая стадия следует низкотемпературному пути изомеризации алкилпероксирадикалов, который эффективно гасится, когда температура достигает уровня, при котором реакции диссоциации алкилперокси и гидропероксиалкилпероксирадикалов протекают быстрее, чем стадии обратного присоединения. Вторая стадия контролируется началом диссоциации пероксида водорода. Резюме Ribaucour et al. [52] Эксперименты RCM показаны в таблице 6. Подробный механизм был также разработан на основе результатов и проверен на основе данных RCM в [52]. Баглер и др. [44] измеряли время задержки воспламенения смесей н-пентана, изопентана и неопентана в двух ударных трубках и в RCM. В данной работе представлены данные о времени задержки воспламенения изомеров пентана при коэффициентах эквивалентности 0,5, 1,0 и 2,0 в воздухе при давлениях 1, 10 и 20 атм в ударной трубе и 10 и 20 атм в РЦМ, а также данные при коэффициенте эквивалентности 1,0 из 99% аргона, при давлениях около 1 и 10 атм в ударной трубе. Детальная химико-кинетическая модель также использовалась для имитации экспериментальных времен задержки воспламенения, которые хорошо предсказаны для всех изомеров. Канг и др. [53] изучали характеристики самовоспламенения трех изомеров C ₅ , н-пентана, 2-метилбутана (изопентана) и 2,2-диметилпропана (неопентана) с использованием двигателя CFR. Наблюдается более сильное двухстадийное тепловыделение для н-пентана по сравнению с неопентаном. Напротив, для изопентана наблюдалось одностадийное выделение тепла, что приводило к самой слабой общей реакционной способности при окислении трех изомеров.

Нонан имеет 35 изомеров (включая н-нонан), и они являются одним из основных компонентов изоалканов в бензиновой смеси с объемной долей 2,4%, как показано в таблице 1. Однако ни один из изомеров нонана, кроме 2-метилоктана [43], были изучены и разработаны на момент написания.

2.3. Olefin Group

Олефины, также известные как алкены, входят в состав большого количества транспортного топлива, такого как бензин, дизельное топливо и авиационное топливо. Например, бензин состоит из 15-20% олефинов по объему [54]. Кроме того, было установлено, что олефины являются ключевым компонентом, определяющим чувствительность топлива к октановому числу, что является важной характеристикой для двигателей с искровым зажиганием. Кроме того, окисление алкенов является важным подмеханизмом сгорания высших алканов. Большинство олефинов в бензине относятся к С9.0199 5 и C ₆ , как показано в таблице 1. Модели механизма и эксперименты по задержке воспламенения некоторых компонентов C ₅ и C ₆ изучались и обсуждались в [13, 40, 54–56].

Пентен имеет шесть изомеров: 1-пентен (ОЧИ = 90,9 и МОЧ = 77,1 [57]), цис-2-пентен (октановое число неизвестно), транс-2-пентен (ОЧИ = 94 и МОЧ = 80 [57]). ), 2-метил-1-бутен (RON = 100,2 и MON = 81,9 [API]), 2-метил-2-бутен (RON = 97,3 и MON = 84,7 [58]) и 3-метил-1-бутен (октановое число неизвестно), как показано на рисунке 4. Mehl et al. [56] изучали механизмы низкотемпературного разветвления алкенов и разработали кинетическую модель для изомеров н-гексена (1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен). В другом исследовании Mehl et al. [13] исследовали два изомера пентена (1-пентен и транс-2-пентен) и три изомера гексена (1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен) с помощью ударной трубки и разработали кинетическую модель для них. Время задержки воспламенения некоторых изомеров пентена и гексена показано на рисунке 5 с использованием модели Mehl et al. [13]. Вестбрук и др. [54] изучали самовоспламенение 2-метил-2-бутена с помощью ударной трубы и реактора со струйным перемешиванием (JSR) и разработали соответствующую кинетическую модель. Эксперименты с ударной трубой проводились при трех различных давлениях (приблизительно 1,7 атм, 11,2 атм и 31 атм), при трех различных коэффициентах эквивалентности (0,5, 1,0 и 2,0) и при начальных температурах после удара между 1330 и 1730 К. Эксперименты JSR проводились при давлении, близком к атмосферному (800 торр), стехиометрических топливно-кислородных смесях с 0,01 мольной долей 2-метил-2-бутена в топливе и времени пребывания в реакторе 1,5 с. В этом эксперименте были измерены мольные доли 36 различных химических соединений в диапазоне температур от 600 до 1150 К. Вестбрук и др. [54] пришли к выводу, что при высоких температурах это олефиновое топливо вступает в реакцию быстро, подобно родственным алкановым топливам, но выраженная термическая стабильность аллильных пентенильных частиц подавляет низкотемпературную реакционную способность; поэтому 2-метил-2-бутен не дает холодного пламени или поведения с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), как показано на рисунке 5. Отсутствие поведения NTC связано с высокой октановой чувствительностью 2-метил-2-бутена, тогда как отсутствие низкотемпературной реакционной способности связано с низкой реакционной способностью малых аллильных радикалов при более низких температурах. Эта низкотемпературная стабильность является результатом неспособности радикалов производить алкенилпероксирадикалы, которые могут привести к поведению NTC. Как правило, низкотемпературное окисление компонентов оказалось самым быстрым для н-алкана, за которым следуют 1-алкен, 2-алкен и затем 3-алкен (если он существует в таких компонентах, как 3-гексен), как показано на рисунке 5. и объяснено Леппардом [59]. Поведение NTC уменьшается по мере удаления двойной углерод-углеродной связи от конца углеродной цепи и почти исчезает для 3-гексена [54]. Транс-2-пентен и транс-3-гексен демонстрируют идентичные характеристики самовоспламенения, как показано на рисунке 5. Изомеры пентена и гексена имеют уникальное время задержки воспламенения при высоких температурах по сравнению с ранее изученными компонентами, такими как н-алканы и изоалканы ( например, сравните рисунки 1 и 3 с рисунком 5). Вестбрук и др. [54] нашли показатель степени давления -0,4 для 2-метил-2-пентена. Эти показатели степени давления меньше, чем показатели степени давления бензинового топлива (около -1,06), и делают эти изомеры хорошим выбором присадки к топливу для ограничения детонации в бензиновом двигателе с искровым зажиганием с сильным наддувом. Минетти и др. [60] изучали задержку воспламенения и образование форм 1-пентана и 1-пентена с помощью RCM в диапазоне температур 600-900 К и давление от 7 до 8 бар. Они обнаружили некоторые сходства и существенные различия в поведении 1-пентана и 1-пентена. Сходство обусловлено тем, что 1-пентен является первичным продуктом окисления н-пентана и наличием промежуточных нестабильных частиц (т.е. и ООН), принадлежащих обоим углеводородам. Основное различие связано с эффектом двойной связи углерод-углерод в 1-пентене, что позволяет добавлять HO ₂ и OH. 1-пентен также способствует отщеплению аллильного водорода при первой атаке и при изомеризации промежуточных радикалов.

Гексен имеет семнадцать изомеров; из этих семнадцати наиболее изученными изомерами являются 1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен, например [55, 61, 62]. Ваньон и др. [55] изучили три изомера гексена (1-гексен, транс-2-гексен и транс-3-гексен) с помощью RCM. Измерения стабильных интермедиатов показали значительные различия в путях изомерных реакций. Измерения трех гексеновых топлив показывают, что начальное окисление трех изомеров протекает с одинаковой скоростью. Длина алкильной цепи определяет пути реакции и то, какие стабильные промежуточные продукты образуются во время окисления. Используя Mehl et al. [13] модель и экспериментальные данные показали хорошее совпадение с характеристиками самовоспламенения; однако были некоторые отклонения от ожидаемых количеств пропаналя. Результаты для транс-3-гексена вызвали особую тревогу, так как модель предсказывала производство пропаналя в десять раз больше. Кроме того, модель завышала скорость потребления гексена для всех изомеров. Результаты Wagnon et al. поддерживают необходимость разработки более совершенных реакционных моделей для более точного предсказания реакционных путей и чувствительности различных молекулярных структур. Яхьяуи и др. [63–65] получили корреляции, чтобы связать время задержки воспламенения 1-гексена с изменениями температуры и коэффициента эквивалентности, используя данные ударной трубки. Ян и др. [61, 62] получили корреляцию для трех изомеров гексена (1-гексен, 2-гексен и 3-гексен), чтобы связать задержку воспламенения с давлением, температурой и коэффициентом эквивалентности, используя новые данные измерений в ударной трубке. Ян и др. определил показатель степени давления -0,53 для 1-гексена и 2-гексена и -0,421 для 3-гексена.

Леппард [59] изучал химию самовоспламенения алкенов (1-бутен, цис-2-бутен, изобутен, 2-метил-2-бутен и 1-гексен) и соответствующих им алканов (н-бутан , изобутан, 2-метилбутан и н-гексан) с использованием моторизованного одноцилиндрового двигателя путем измерения стабильных промежуточных соединений. Леппард представил доказательства того, что в химии самовоспламенения алкена преобладают радикалы, присоединяющиеся к двойной связи, особенно для соединений с более низким числом атомов углерода.

2.4. Группа циклоалканов

Циклоалканы (также известные как нафтены) составляют значительную часть обычного дизельного топлива, топлива для реактивных двигателей и бензина (до 35%, 20% и 15% по объему соответственно). В бензиновом топливе преобладают метилзамещенные (моно- и ди)изомеры циклоалканов, в меньшей степени — более многочисленные метильные и алкильные замещения [21]. C ₅ циклоалканы являются наиболее распространенными компонентами в бензине, как показано в таблице 1. Было проведено ограниченное количество исследований, будь то экспериментальных или расчетных, по окислению циклоалканов, например, [66–74]. Кинетические механизмы циклопентана и циклогексана наиболее изучены из всех циклоалканов в силу их простоты. Самовоспламенение циклогексана исследовали с помощью ударных труб [75–77], РКМ [26, 70, 78], JSR [72, 74], реакторов вытеснения [79]. , 80] и реакторы закрытого типа [81–84]. Характеристики воспламенения циклопентана изучались с помощью ударных трубок [75, 76, 85] и JSR [86]. Было обнаружено, что самовоспламенение циклопентана и циклогексана больше зависит от давления, чем олефинов. Это может быть показано в исследовании, проведенном Daley et al. [75], где они обнаружили, что показатели степени давления циклопентана и циклогексана в стехиометрических условиях составляют 0,9 и 1,1 соответственно. Для сравнения, показатели степени давления при тех же условиях для 2-метил-2-бутена и 1-гексана составляют -0,4 и -0,3 соответственно. Кинетические механизмы циклопентана и циклогексана нуждаются в улучшении, как обсуждалось в [75], из-за их ненадежности и неточности. Изучаемая кинетическая модель циклогексана была разработана Silke et al. [26] и сравнивали с данными RCM о задержке воспламенения из [70], как показано на рисунке 6. Модель хорошо предсказывает тенденции задержки воспламенения даже в области NTC. Однако общая задержка воспламенения была завышена для большинства измеренных точек. Дальнейшие исследования были проведены с метилзамещенными изомерами циклогептана и циклогексана. Питц и др. [21] разработали модель метилциклогексана при низких и высоких температурах и попытались проверить ее, используя данные RCM. Опять же, модель завышала задержку воспламенения, особенно при низких температурах.

2.5. Ароматическая группа

Ароматические соединения являются еще одним важным компонентом бензина, как показано в таблице 1 и на рисунке 7. Бензол, обычное ароматическое соединение, ограничен 1% от общего объема бензина, продаваемого в Соединенных Штатах [87]. Наиболее распространенными ароматическими соединениями в бензине, продаваемом в США, являются толуол и м-ксилол (1,3-диметилбензол) [21]. Толуол добавляют в американский бензин, и это может быть причиной пика C ₇ в таблице 1. Помимо американского бензина, толуол является основным ароматическим компонентом готового китайского бензина (ИОЧ=9).3), японский очищенный обычный бензин (ОЧИ = 90) и японский законченный бензин премиум-класса (ОЧИ = 100), как показано в Таблице 7. Три дополнительных основных ароматических соединения показаны в Таблице 7: 1,2,4-триметилбензол, 1-метил 3-этилбензол и м-ксилол.

Химические кинетические модели толуола широко изучались. Некоторыми из более поздних исследований являются [13, 88–90] с экспериментами по самовоспламенению в [27, 88, 89, 91–93]. Толуол не проявляет реакционной способности при низких температурах или NTC из-за его высокого отношения RON/MON 126/110. В работе [9] использовались три кинетические модели.4] для моделирования задержки воспламенения толуола и сравнивались с экспериментальными данными ударной трубы, как показано на рисунке 8. Как показано на рисунке, смоделированные времена задержки воспламенения хорошо согласуются с экспериментальными данными. Как сообщается в [27], зависимость давления задержки воспламенения -1,09 при коэффициенте эквивалентности 1 близка к показателю степени задержки воспламенения бензина -1,06. Интересно отметить, что задержка воспламенения толуола более чувствительна к изменениям давления, чем компоненты циклоалкана и олефина.

1,2,4-триметилбензол (124ТМБ) является еще одним основным компонентом бензина в ароматической группе, как показано в Таблице 7. Как и толуол, 124ТМБ не проявляет реакционной способности при низких температурах из-за его высокого ОЧИ/МОМ, равного 115/110. . 124TMB является популярным заменителем для моделирования керосина [95], с кинетической моделью, которая была изучена и разработана в [96, 97]. Характеристики горения 124ТМБ изучались с помощью ударной трубы [98], RCM [31], JSR [99], стабилизированного пламени горелки с предварительным смешиванием [100, 101], противоточной горелки [102] и свободно распространяющегося пламени с предварительным смешиванием [100, 101]. 103]. Рубо и др. В работе [31] изучено самовоспламенение 11 алкилбензолов в РХМ в стехиометрических условиях в интервале температур от 600 К до 900 K и давление сжатия до 25 бар. Их эксперименты показали, что толуол, м-ксилол, п-ксилол и 1,3,5-триметилбензол воспламеняются только при температурах выше 900 К и 16 бар, а о-ксилол, этилбензол, 1,2,3-триметилбензол, 1,2 ,4-триметилбензол, н-пропилбензол, 2-этилтолуол и н-бутилбензол воспламеняются при гораздо более низких температурах и давлениях. Время задержки воспламенения для всех 11 компонентов показано на рисунке 9. Среди этих 11 компонентов 124TMB имеет самое большое время задержки воспламенения, которое коррелирует с самой низкой реакционной способностью среди всех компонентов. Хуи и др. [102] подтвердили низкую реакционную способность 124ТМБ по сравнению с другими ароматическими компонентами (толуол, н-ПБ и 1,3,5ТМБ) посредством исследования скорости ламинарного пламени в двухпламенном противоточном реакторе при давлении 1 бар.

Окисление м-ксилола было изучено Gaïl и Dagaut [104] с использованием JSR при атмосферном давлении, в широком диапазоне отношений эквивалентности (от 0,5 до 1,5) и температур (900-1400 K). Была получена кинетическая модель м-ксилола, которая использовалась для анализа результатов. Исследование, проведенное Гаилом и Даго, показало, что реакционная способность м-ксилола аналогична, но немного ниже, реакционной способности п-ксилола в оцениваемых условиях. Эта разница в реакционной способности между двумя изомерами была изучена более подробно в [31] с использованием RCM при более высоких давлениях, как показано ранее на рисунке 9. . Результаты показали, что о-ксилол имеет наибольшую реакционную способность среди всех изомеров ксилола. Дополнительные исследования м-ксилола проводились с использованием ударной трубки для определения задержки воспламенения [94, 105, 106], состава частиц из реакторов [107] и скорости ламинарного пламени [108]. На основе кинетической модели для толуола в работе [106] была разработана кинетическая модель для м-ксилола, и предсказания модели сравнивались с экспериментальными данными для ударной трубы. Нараянасвами и др. [109] разработали детальную модель для толуола, стирола, этилбензола, 1,3-диметилбензола (м-ксилола) и 1-метилнафталина. Модель была проверена на основе данных реактора вытеснения для времени задержки воспламенения, профилей видов из экспериментов с ударной трубой и скоростей ламинарного горения.

2.6. Oxygenated Component

Изучение окисления этанола имеет решающее значение для прогнозирования сгорания бензина, поскольку примерно 10% бензина в США по объему (E10) содержит этанол [21], как того требуют действующие федеральные и государственные стандарты качества воздуха в городах США [110]. При RON/MON 116,3/101,4 характеристики горения этанола широко изучались с использованием ударных труб низкого давления [111–114], ударных труб высокого давления [115–118], RCM [118–121], горелок [113]. , 114, 122], реакторы с турбулентным потоком [113, 114, 123] и JSR [114]. Кинетические модели этанола изучались и разрабатывались в работах [4, 110, 112, 115, 118, 119]., 121, 123–128]. Кроме того, характеристики горения смесей этанола и бензина обсуждались в [124, 129]. Zyada и Samimi [121] разработали кинетическую модель этанола с использованием автоматизированного генератора механизма реакции (RMG) и проверили механизм на основе измеренных значений времени задержки воспламенения, скорости ламинарного пламени и данных о концентрациях частиц. Новый механизм очень хорошо имитировал горение этанола. Маринов [110] разработал подробную модель сгорания этанола и проверил ее на различных наборах экспериментальных данных, таких как данные о скорости ламинарного пламени (полученные от бомбы постоянного объема и двойного пламени с противотоком), данные о задержке воспламенения после отраженная ударная волна и профили продуктов окисления этанола из реактора со струйным перемешиванием и турбулентным потоком. Хорошее согласие было обнаружено при моделировании наборов данных, полученных из пяти различных экспериментальных систем. Канчино и др. [115, 130] изучили и разработали кинетическую модель этанола с использованием данных ударной трубы высокого давления. Они использовали несколько подмеханизмов из [110, 131] и обнаружили корреляцию задержки воспламенения для этанола. Затем эту модель использовали в заменителях топлива этанол-бензин путем смешивания модели этанола с другими моделями углеводородов. Они также обнаружили, что чувствительность к давлению этанола составляет -0,83 [115], что ниже, чем у бензинового топлива (-1,06). Следует отметить, что Хойфер и Оливье [116] нашли -0,77 как чувствительность к давлению. Модель Cancino et al. [130] по-прежнему нуждались в доработках, поскольку окончательная модель занижала данные о задержке воспламенения для чистого этанола и всех комбинаций компонентов, содержащих этанол. Олм и др. [128] недавно разработали подробный механизм, оптимизировав 44 параметра Аррениуса 14 важнейших элементарных реакций в подробном механизме, созданном Саксеной и Уильямсом [125]. Они подтвердили модель, используя измерения задержки воспламенения, концентрации частиц и скорости пламени. Было показано, что оптимизированный механизм обеспечивает лучшее предсказание имеющихся экспериментальных данных. Ли и др. [118] использовали этанольный механизм Li et al. [132] и улучшил его, используя параметры, найденные в литературе. Они подтвердили это с помощью экспериментальных данных из [115, 116] и обширных экспериментов с использованием ударной трубы (при 80 бар) и RCM (при 40 бар) для температур от 700 до 1000 K. Metcalf et al. [127] создал механизм AramcoMech 1.3 для C ₁ -C ₂ углеводороды (метан, этан, этилен, ацетилен, метанол, ацетальдегид и этанол). Они изменили константу скорости и термодинамические свойства (энтальпию и энтропию) важных реакций, которые они обнаружили в литературе для видов углеводородов на основе анализа чувствительности. Модель Metcalf et al. [127] хорошо предсказывает задержку воспламенения и работает лучше, чем модели [110, 132]. Барраза-Ботет и др. [120] изучали этанол для стехиометрической смеси этанол/воздух с разбавлениями. Они использовали эти данные для проверки модели [133, 134], которая является версией AramcoMech, для C ₁ -C ₃ окисление углеводородов и кислородсодержащих соединений. Они использовали данные о задержке воспламенения и формировании соединений из своих экспериментов RCM, чтобы изменить константы скорости важных реакций отщепления водорода от этанола.

3. Обзор заменителей бензина

Некоторые заменители бензина из литературы моделируются и сравниваются с доступными экспериментальными данными в этом разделе. Эти заменители топлива были выбраны для рассмотрения, поскольку время задержки воспламенения было одной из основных целей при разработке заменителей. Первичное эталонное топливо или PRF (смесь изооктана и н-гептана) первоначально изучается для устранения недостатков этой суррогатной модели и выявления необходимости дальнейшей очистки суррогатного бензина путем добавления других компонентов в суррогатную смесь. Рассматриваются десять суррогатов с большей сложностью, чем PRF, и моделируются задержки воспламенения и другие свойства, которые сравниваются с экспериментами. Все времена задержки воспламенения моделируются с помощью механизма [19] в условиях обедненного топлива/воздуха, которые аналогичны условиям эксплуатации двигателей HCCI. Самовоспламенение насыщенного кислородом бензинового топлива, такого как Е10, на момент написания статьи экспериментально не изучалось; тем не менее, большинство заменителей топлива было получено путем добавления этанола в заменители PRF и толуолового эталонного топлива (TRF), такие как заменитель [4]. Поэтому оксигенированные заменители в настоящем обзоре не изучались из-за отсутствия экспериментальных данных. В следующем разделе свойства РД387 (в дополнение к экспериментальным данным) используются в качестве представителя бензинового топлива. В таблице 8 показаны некоторые важные свойства RD387. В данной работе РД387 является неоксигенированным бензином, и эти термины должны использоваться взаимозаменяемо. Kukkadapu et al. сообщили об измерениях задержки воспламенения для бензина RD387. [23] с использованием РКМ и Gauthier et al. [10] с помощью ударной трубки. Куккадапу и др. [23] измеряли задержку воспламенения неоксигенированного бензина в широком диапазоне давлений сжатия (20 и 40 бар), коэффициентов эквивалентности (0,3, 0,5 и 1) и температур сжатия (от 667 К до 950К). Готье и др. [10] измеряли времена задержки воспламенения РД387 с помощью ударной трубки в условиях бедной, стехиометрической и богатой смеси (коэффициент эквивалентности = 0,5, 1,0, 2,0), двух диапазонах давлений (15–25 и 45–60 атм), температурах от 850 до 1280 K и нагрузки рециркуляции отработавших газов (EGR) 0%, 20% и 30%. В этой статье эксперименты RCM моделируются с использованием нульмерной модели, которая учитывает конечное время сжатия и потери тепла на стенках. Расчеты RCM начинаются при начальных условиях эксперимента, и смесь сжимается с той же скоростью, на которую указывает измеренный профиль давления. Характеристики тепловых потерь определены путем опроса нереагирующих и реагирующих экспериментов RCM, в которых кислород топливно-воздушной смеси был заменен азотом. При моделировании RCM и ударной трубы время задержки воспламенения определялось как время, когда мольная доля OH достигает своего максимального значения. Расчеты моделирования показывают, что задержка воспламенения, соответствующая максимальной концентрации OH, эквивалентна определениям, основанным на давлении или скорости повышения давления как для сильно экзотермической ударной трубы, так и для рассматриваемых здесь сред RCM. Исследовательское октановое число и моторное октановое число (RON и MON) заменителей рассчитываются с использованием нелинейной корреляции Ghosh et al. [136]. Определение кривой дистилляции достигается путем аппроксимации системы в виде серии стадий мгновенного равновесия, что эквивалентно процедуре измерения кривой дистилляции, описанной в ASTM D86. На каждой стадии равновесия давление насыщенного пара каждого чистого компонента оценивается на основе корреляции DIPPR [137], а коэффициент активности рассчитывается на основе корреляции группового взаимодействия UNIFAC [138]. Расчеты задержки воспламенения и кривой перегонки проводятся с помощью программы Chemkin-Pro [139].] и пакеты Workbench [140]. Моделирование моделей многокомпонентных заменителей бензина изучается в следующем разделе.

3.1. Заменитель основного эталонного топлива

Заменитель PRF с октановым числом 87 (PRF87) оценивается первым. Детали заменителя приведены в Таблице 9. Отношение H/C в PRF87 (2,254) выше, чем в RD387 (1,869), как показано в Таблицах 8 и 9, поскольку оба компонента смеси PRF (изооктан и н- гептан) имеют соотношение H/C около 2,2. PRF имеет начальную температуру кипения 99°C независимо от состава смеси (от процентного содержания изооктана по отношению к н-гептану), а кривая перегонки представляет собой почти прямую линию, как показано на рисунке 10. Кривая перегонки заменителя PRF не соответствует кривой перегонки бензина. Полная задержка воспламенения и задержка воспламенения первой ступени PRF87 показаны на рисунках 11 и 12. Заменитель работает удовлетворительно при температурах выше 800 K, а поведение задержки воспламенения в области NTC близко к таковому у RD387. Замещающая задержка воспламенения первой ступени показывает то же поведение, что и бензин (уменьшение с повышением температуры), но замещающая задержка воспламенения первой ступени меньше, чем у бензина. Самими Абиане и др. [19], Хаос и др. [12], Ванхов и соавт. [11], Хан [32] и другие добавили некоторые углеводородные компоненты в заменитель PRF, чтобы улучшить прогнозы общей задержки воспламенения и задержки воспламенения первой ступени, как будет обсуждаться в следующих разделах.

3.2. Хаос и др. Суррогат

Хаос и др. [12] разработали трехкомпонентный заменитель толуолового эталонного топлива (TRF), чтобы представить поведение бензина при самовоспламенении. Состав и свойства суррогатной смеси представлены в табл. 10, а кривая перегонки — на рис. суррогаты идентичны и далеки от кривой перегонки бензина. Суррогатная модель Chaos et al. [12] была проверена с использованием экспериментальных данных из проточного реактора с переменным давлением. В процессе самовоспламенения моделировались и измерялись массовые доли компонентов окиси и двуокиси углерода, кислорода и компонентов топлива. Задержка воспламенения нескольких смесей-заменителей была смоделирована и сопоставлена ​​с экспериментальными данными ударной трубы для оптимизации окончательного заменителя. Окончательный оптимизированный заменитель был использован для моделирования двигателя HCCI для прогнозирования истории изменения давления, но прогнозируемые результаты не были удовлетворительными. Сравнение времени задержки воспламенения показано на рисунках 13 и 14. Задержка воспламенения суррогата при 20 бар лучше согласуется с задержкой воспламенения бензина при 40 бар. Время задержки воспламенения в области NTC и низких температурах для коэффициента эквивалентности 0,3 выше, чем в данных для бензина. Однако задержка воспламенения первой ступени заменителя TRF ближе к экспериментам с бензином, чем заменитель PRF87, как показано на рисунках 13 и 14.

3.3. Ванхов и др. Суррогат

Vanhove et al. В работе [11] изучалось самовоспламенение пяти неразбавленных стехиометрических смесей: н-гептан/толуол, изооктан/толуол, изооктан/1-гексен, 1-гексен/толуол и изооктан/1-гексен/толуол в РКМ для температур ниже 900 К. В их работе измерялись задержка воспламенения первой ступени, полная задержка воспламенения и некоторые промежуточные частицы. Был предложен заменитель бензина с составом смеси изооктан/1-гексен/толуол, как показано в таблице 10. Общая задержка воспламенения заменителя бензина Ванхова и др. показана на рисунке 13. Заменитель не показал первого -ступенчатое самовоспламенение на обедненной смеси. Октановое число и общая задержка воспламенения заменителя выше, чем данные RD387, как показано в Таблице 10 и на Рисунке 13. Заменитель в основном был разработан для европейского бензина, который имеет более высокое октановое число, чем американский бензин.

3.4. Khan Surrogate

Khan [32] сформулировал замещающую смесь, имеющую такое же соотношение углеводородных групп, октановое число и реакционную способность при низких и средних температурах, что и некоторые стандартные отраслевые топлива, такие как эталонное топливо A (RFA) от Auto/Oil Air Quality. Программа исследований по улучшению, индолен (сертификационное топливо) и стандартное тестовое топливо от Ford. Соотношение H/C и октановое число заменителя близки к RD387, как показано в таблице 10. Lenhert et al. В работе [141] исследована реакционная способность заменителя бензина Хана в проточном реакторе в низко- и промежуточно-температурном режимах (600–800 К) при повышенном давлении (8 атм). Профили видов топлива в зависимости от температуры реактора сравнивались с экспериментальными данными для исследования и проверки суррогатных характеристик в [141]. Полное время задержки воспламенения и время задержки воспламенения первой ступени моделируются и сравниваются с результатами экспериментов, как показано на рисунках 13 и 14. Характеристика общей задержки воспламенения Хана близка к Chaos et al. [12] и бензиновое топливо; однако время задержки воспламенения при низких температурах завышено по сравнению с бензином в условиях очень обедненной смеси (т. е. Φ=0,3). Задержка воспламенения первой ступени заменителя согласуется с данными по бензину, как показано на рисунке 14.

3.5. Наик и др.

Суррогат

Naik et al. [33] разработали три суррогата для самовоспламенения бензина в бедных условиях для моделирования сгорания двигателя HCCI. Состав смеси заменителей включает изооктан, н-гептан, 1-пентен, толуол и метилциклогексан, которые представляют собой все углеводородные группы в неоксигенированном бензиновом топливе. Методология суррогатной разработки не обсуждалась, и результаты оценивались с использованием истории давления сгорания двигателя HCCI и данных ударной трубы. Состав заменителей показан в таблице 11. Второй заменитель имеет более близкие физико-химические свойства (октановое число, теплота сгорания и задержка воспламенения) к бензину, чем два других заменителя. Только одна кривая дистилляции из исследования показана на рисунке 10, поскольку все три заменителя имеют одинаковую кривую дистилляции; ни один из них не может точно представить кривую дистилляции бензина. Общее время задержки воспламенения и время задержки воспламенения первой ступени трех заменителей сравниваются с данными задержки воспламенения RD387, как показано на рисунках 15 и 16. Полное время задержки воспламенения второй смеси очень близко к экспериментальным данным, в то время как время задержки воспламенения первой ступени времена задержки воспламенения смесей 1 и 2 аналогичны таковым у бензина.

3.6. Мел и др. Суррогат

Mehl et al. [13] разработали четырехкомпонентный заменитель, включающий изооктан, н-гептан, толуол и 2-пентен, как показано в таблице 12, который, как было установлено, имитирует ламинарную скорость пламени и время задержки воспламенения целевого бензина (RD387). до хорошего уровня согласия. Кривая перегонки суррогата показана на рисунке 10 и не соответствует кривой перегонки бензина. Механизм суррогата был разработан путем выделения подробного кинетического механизма вида, начиная с подробного механизма PRF. Заменитель бензина моделировали в условиях RCM и ударной трубы и сравнивали с экспериментальными данными RD387 [19]., 23]. Это сравнительное исследование полной и первой задержек воспламенения повторяется и показано на рисунках 17 и 18. Имитация задержки воспламенения выше, чем у бензина в области NTC при коэффициенте эквивалентности 0,3, как показано на рисунке 17. Однако первая ступень Время задержки воспламенения достаточно хорошо предсказало значения и тенденцию задержки воспламенения бензина, как показано на рисунке 18. Общая задержка воспламенения суррогата почти идентична второй суррогатной задержке воспламенения Naik et al. [33], оба из которых близко к задержке воспламенения бензина. Заменитель и механизм Mehl et al. [13] следует проверить экспериментально, поскольку суррогат не был экспериментально подтвержден, в отличие от ранее упомянутых суррогатов, таких как PRF или TRF.

3.7. Готье и др. Суррогат

Gauthier et al. [10] изучали характеристики самовоспламенения смесей н-гептан/воздух, бензин/воздух и двух тройных заменителей бензина/воздух с использованием ударной трубы в режиме высокого давления и низкой температуры, аналогичном условиям в HCCI-двигателе. Двухкомпонентные заменители бензина для RD387 были разработаны с учетом времени задержки воспламенения бензина, как показано в таблице 12. Задержки воспламенения заменителей были подтверждены для температур от 850 K до 1250 K, давлений от 15 до 60 атм, коэффициентов эквивалентности 0,5. , 1,0 и 2,0, а также нагрузки рециркуляции выхлопных газов от 0 до 30% с использованием ударной трубы. Как показано в Таблице 12, отношение Н/С заменителей не близко к соотношению бензина РД387. Кривая перегонки заменителя показана на рисунке 10 и не соответствует кривой перегонки бензина. Нет существенной разницы между временем задержки воспламенения двух суррогатов, как показано на рисунках 17 и 18. Внимательно изучив эти результаты, можно сделать следующие два вывода: (1) небольшие колебания октанового числа (±2) или H/ Соотношение С (±4%) не влияет на время задержки воспламенения, а (2) октановое число и/или соотношение Н/С важнее состава смеси для получения суррогата, поскольку массовая доля толуола в исследованных смесях варьировала 33 % между двумя заменителями с незначительным влиянием на время задержки воспламенения. Поведение задержки воспламенения Gauthier et al. [10] и Chaos et al. [12] (рис. 13 и 14) практически идентичны и близки к данным по задержке воспламенения бензина.

3.8. Самими Абиане и др. Суррогат

Samimi Abianeh et al. [19] разработали методологию рецептуры заменителя бензина на основе основных физических и химических свойств целевого бензинового топлива. С помощью предложенной процедуры был идентифицирован суррогат с семью компонентами для имитации физических и химических характеристик реального неоксигенированного бензинового топлива РД387. Суррогатный кинетический механизм был разработан путем объединения доступных подробных кинетических механизмов из библиотеки Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса [142]. Состав суррогатной смеси был впервые определен путем поиска наилучшего соответствия первичным мишеням с использованием генетического алгоритма и минимизации Пауэлла. Основными целями для суррогатной рецептуры были кривая перегонки, соотношение H/C, октановые числа (RON и MON), теплотворная способность и плотность бензинового топлива. Время задержки воспламенения было определено как второстепенная цель, поскольку оно требует расчета с кинетическим механизмом и, следовательно, требует больших вычислительных ресурсов. Состав смеси заменителя показан в таблице 12, а кривая перегонки представлена ​​на рисунке 10. Соотношение Н/С, октановое число, плотность, теплотворная способность и кривая перегонки заменителя аналогичны бензину РД387. Ни одна из суррогатных кривых дистилляции в текущем исследовании не соответствует данным по бензину, за исключением суррогатной кривой, разработанной Samimi Abianeh et al. Заменитель воспроизводит физические свойства бензина лучше, чем другие заменители, изученные в данной работе. Задержка воспламенения заменителя показана на рисунках 17 и 18. Полная задержка воспламенения близка к данным задержки воспламенения бензина, при этом область NTC хорошо воспроизводится. Задержка воспламенения первой ступени заменителя имеет примерно такое же значение и тенденцию, что и бензиновое топливо, как показано на рисунке 18. Samimi Abianeh et al. [19].] суррогат включает диапазон углеводородов от C ₅ до C ₁₂ , который охватывает температуру кипения бензина от 60°C до 150°C. Заменитель и механизм должны быть проверены экспериментально с помощью ударной трубы и RCM.

Для исследования эффективности заменителя и кинетической модели смоделированная скорость ламинарного пламени нескольких обсуждаемых заменителей бензина и измеренное бензиновое топливо показаны на рисунке 19. Измерения скорости ламинарного пламени для товарного бензина европейского стандарта (EN 228) с ОЧ/ пн из 95/85 были выполнены Jerzembeck et al. [34] с использованием бомбы постоянного объема в условиях, соответствующих двигателю. Хотя о составе и физических свойствах бензина EN 228 не сообщается, ожидается, что они не будут такими же, как у бензина RD387, поскольку EN 228 обычно содержит этанол или другие оксигенаты в количестве ~ 5% по объему жидкости. Несмотря на существенную разницу между октановыми числами этих заменителей (от 87 до 94), моделируемые ими ламинарные скорости пламени близки и находятся в пределах неопределенностей измеренных данных. В бедных условиях смоделированные скорости ламинарного пламени всех смоделированных заменителей одинаковы, а пиковая скорость ламинарного пламени возникает при коэффициенте эквивалентности около 1,05; это значение равно 1,1 для измеренных данных. Существует хорошее соответствие между моделированием и экспериментами для стехиометрических и обедненных топливно-воздушных смесей, но обе модели занижают измеренные скорости ламинарного пламени для богатых топливно-воздушных смесей в условиях высокого давления (например, 20 и 25 бар). Эти расхождения могут быть связаны с тем, что суррогатные смеси, разработанные для имитации неоксигенированного бензина RD387, неадекватно представляют бензин EN 228, который может содержать этанол (около 5%) или другие кислородсодержащие компоненты. Смоделированная ламинарная скорость пламени, даже для PRF, ниже, чем то, что сообщается в смоделированных данных, например, Jerzembeck et al. [34] или Mehl et al. [13]. Как обсуждалось в [19], это может быть связано с удалением некоторых важных видов и реакций при редукции механизма в работах Jerzembeck et al. [34] и Mehl et al. [13].

3.9. Анализ чувствительности

Анализ чувствительности был проведен для выявления реакций в рамках текущего механизма [19], которые влияют на время задержки воспламенения в условиях постоянного объема при начальной температуре 720 К и 900 К, начальном давлении 40 бар и коэффициент эквивалентности топлива и воздуха, равный 1. Эти условия были основаны на соответствующих данных RCM и современных двигателях с воспламенением от сжатия, найденных в литературе. Анализ чувствительности первого порядка температуры газа по отношению к коэффициенту скорости реакции был проведен на коэффициентах скорости реакции механизма. Температурный порог 0,1 был использован для идентификации основных реакций. Поскольку анализ чувствительности зависит от суррогатных компонентов, суррогат с несколькими компонентами Samimi Abianeh et al. [19] был выбран для анализа чувствительности. Результаты анализа чувствительности показаны на рисунках 20 и 21. Результаты были получены путем удвоения предэкспоненциального фактора А для каждого важного коэффициента скорости реакции в кинетическом механизме, который был найден с помощью анализа чувствительности первого порядка на предыдущем этапе. . Чувствительность, определяемая как , использовалась для оценки влияния конкретной константы скорости на общую задержку воспламенения. Отрицательная чувствительность означает, что более короткая задержка воспламенения является результатом удвоения предэкспоненциального фактора и что интересующая реакция способствует или ускоряет общую скорость реакции. Резюме анализа чувствительности выглядит следующим образом: (1) Реакции разложения изооктана, н-додекана, толуола и 2-пентена являются наиболее доминирующими реакциями среди других реакций в кинетической модели при низких и умеренных температурах. Изменение их коэффициентов реакции значительно влияет на задержку воспламенения. (2) Изооктан (iC ₈ H ₁₈ ) реакции разложения до C ₈ H ₁₇ изомеры с агрессивным гидроксидом значительно изменяют задержку воспламенения при низких температурах. (+М) реакция более важна при умеренных температурах. Учитывая энергию активации разложения H ₂ O ₂ , эта реакция протекает только при температурах от умеренных до высоких и значительно изменяет задержку воспламенения в этом диапазоне. (4) Додекан (nC ₁₂ H ₂₆ ) реакции разложения до C ₁₂ H ₂₅ важны как при низких, так и при умеренных температурах и это связано с низкой энергией активации разложения н-додекана до C ₁₂ H ₂₅ изомеры. Удвоение скорости реакции всегда уменьшает время задержки воспламенения независимо от образующихся изомеров (C ₁₂ H ₂₅ ). значительно изменить задержку воспламенения как при низких, так и при умеренных температурах. Это могло быть вызвано очень низкой энергией активации толуола. Реакции разложения (6)2-пентена до C ₅ H ₉ путем воздействия на гидроксид важны только при низких температурах из-за низкой энергии активации олефина. Увеличение скорости реакции значительно увеличит задержку воспламенения.

4. Резюме

Конечной целью разработки заменителя является имитация всех химических и физических свойств целевого топлива. Существуют две отдельные цели разработки заменителей топлива: физические свойства (такие как кривая дистилляции, плотность, теплопроводность и т. д.) и характеристики горения (такие как время задержки воспламенения и скорость ламинарного пламени). Существует небольшое количество работ, в которых изучается влияние физических свойств на характеристики сгорания или разрабатывается заменитель бензина для решения обеих этих задач. Экспериментальные данные сосредоточены на характеристиках сгорания (например, самовоспламенение бензина) и измеряются с помощью ударных трубок и RCM. Эти методы не учитывают влияние физических свойств топлива (таких как плотность и кривая дистилляции) и, следовательно, не содержат необходимой информации.

Кроме того, кинетические модели некоторых основных компонентов топливно-бензиновой смеси, обсуждаемые в этой статье, до сих пор неизвестны или еще не проверены. Разработка кинетических моделей этих компонентов может помочь разработать более надежный суррогат.

Некоторые усовершенствованные заменители бензина и кинетические модели были проверены путем сравнения смоделированной суррогатной задержки воспламенения с реальными данными о бензине. Эти заменители и их кинетические данные должны быть проверены путем экспериментального изготовления и проверки заменителей, чтобы проверить надежность механизма, прежде чем сравнивать результаты с экспериментальными данными для бензина.

Ни один из передовых, недавно созданных заменителей, которые обсуждались ранее (т. е. те, которые способны имитировать задержку воспламенения бензина во всем диапазоне температур, такие как заменитель Мела и др. [13]), не использовались в коде CFD для моделирования сгорания двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, за исключением заменителей PRF и TRF. Этот тип моделирования и сравнения с экспериментами может показать влияние физических свойств на проникновение аэрозоля, самовоспламенение и взаимодействие между этими свойствами в реальных инженерных приложениях. Общая цель этих суррогатов состоит в том, чтобы уменьшить вычислительную нагрузку при моделировании сжигания этих видов топлива, чтобы ускорить разработку усовершенствованных систем сжигания.

Заменители разрабатываются в зависимости от условий работы (например, низкие температуры по сравнению с высокими температурами), применения (например, двигатель SI по сравнению с двигателем HCCI) и целевых свойств (например, кривая дистилляции, плотность и т. д.). Как показано в статье, моделируемая ламинарная скорость пламени обсуждаемых суррогатов примерно такая же, как и измеренные данные; однако время задержки воспламенения у них существенно различается. Таким образом, для двигателей SI, в которых пламя инициируется искрой, эти заменители можно использовать для моделирования характеристик сгорания, например, местоположения пикового давления. Однако, если цель состоит в том, чтобы предсказать детонацию в двигателях SI или производительность двигателей HCCI, необходим суррогат, который может имитировать время задержки воспламенения бензина.

Оксигенированное бензиновое топливо является преобладающим транспортным топливом в США. Несмотря на это, самовоспламенение этих топлив (например, Е10 и Е85) не проводилось, а разрабатываемые в настоящее время заменители не обладают предсказательной способностью. Это, вероятно, связано с добавлением путей реакции этанола, добавленных к предыдущим заменителям бензина (например, TRF и PRF) без какого-либо анализа критических физических и химических характеристик. В будущем необходимо провести работу по измерению характеристик этих кислородсодержащих видов топлива и разработке более точных суррогатных моделей.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Исследование частично спонсировалось Армейской исследовательской лабораторией и проводилось в соответствии с Соглашением о сотрудничестве номер W911NF-18-2-0042. Взгляды и выводы, содержащиеся в этом документе, принадлежат авторам и не должны интерпретироваться как представляющие официальную политику, выраженную или подразумеваемую, Армейской исследовательской лаборатории или правительства США. Правительство США имеет право воспроизводить и распространять репринты для правительственных целей, несмотря на какие-либо примечания об авторских правах.

Ссылки

1. Г.-С. Чжу и Р. Д. Рейц, «Модель испарения капель сложных жидких смесей под высоким давлением с использованием непрерывной термодинамики», International Journal of Heat and Mass Transfer , vol. 45, нет. 3, стр. 495–507, 2001.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

2. Ю. Ра и Р. Д. Рейц, «Модель испарения для дискретных многокомпонентных топливных струй», International Journal of Multiphase Flow , том. 35, нет. 2, стр. 101–117, 2009 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

3. Сажин С.С., Эльвардани А., Крутицкий П.А. и др., «Упрощенная модель двухкомпонентного нагрева и испарения капель», International Journal of Heat and Mass Transfer , vol. 53, нет. 21–22, стр. 4495–4505, 2010.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

4. О. Самими Абианех, С. П. Чен и С. Махалингам, «Численное моделирование процесса испарения многокомпонентной топливной струи», Международный журнал тепло- и массообмена , том. 69, стр. 44–53, 2014 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Т. Эдвардс и Л. К. Морис, «Суррогатные смеси для представления сложных авиационных и ракетных топлив», Journal of Propulsion and Power , vol. 17, нет. 2, стр. 461–466, 2001.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

6. Т. Дж. Бруно, «Свойства S-8 и JP-10», Отчет, подготовленный для Управления авиационной силовой установки лаборатории Райта в соответствии с MIPR F4FBEY6346G001 , 2007.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

7. 1 и РП-2», Journal of Propulsion and Power , vol. 25, нет. 5, стр. 1032–1040, 2009.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

8. М. Л. Хубер, Э. В. Леммон и Т. Дж. Бруно, «Суррогатные модели смесей для теплофизических свойств авиационного топлива Jet-A», Энергетика и топливо , том. 24, нет. 6, стр. 3565–3571, 2010.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

9. Абиане О.С., Чен С.П. и Серро Р.Л. Периодическая дистилляция: прямые и обратные задачи // Industrial & Engineering Chemistry Research , vol. 51, нет. 38, pp. 12435–12448, 2012.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

10. Б. М. Готье, Д. Ф. Дэвидсон и Р. К. Хэнсон, «Ударная трубка определяет время задержки воспламенения в полных смесях и суррогатных топливных смесях, Горение и пламя , том. 139, нет. 4, стр. 300–311, 2004 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

11. Г. Ванхов, Г. Пети и Р. Минетти, «Экспериментальное исследование кинетических взаимодействий при низкотемпературном самовоспламенении углеводородных бинарных смесей и суррогатного топлива», Combustion and Flame , vol. 145, нет. 3, стр. 521–532, 2006 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

12. М. Чаос, З. Чжао и А. Казаков, «Модель суррогатного топлива PRF + толуол для моделирования кинетики бензина», в Proceedings of the 5th US Combustion Meeting , стр. 25–28, Сан-Диего, Калифорния, США , 2007.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

13. Мел М., Чен Дж. Ю., Питц В. Дж., Сарати С. М. и Вестбрук С. К. «Подход к формулированию заменителей бензина с применением механизма сокращенных заменителей для CFD» моделирование двигателя», Energy & Fuels , том. 25, нет. 11, стр. 5215–5223, 2011.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

14. Мюллер С. Дж., Каннелла У. Дж., Бруно Т. Дж. и др., «Методология составления рецептур дизельных суррогатных топлив с точными характеристиками состава, качества воспламенения и летучести», Energy & Fuels , vol. 26, нет. 6, стр. 3284–3303, 2012.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

15. C. J. Mueller, W. J. Cannella, and J. T. Bays, «Дизельные суррогатные топлива для испытаний двигателей и химико-кинетического моделирования: составы и свойства», Энергетика и топливо , том. 30, нет. 2, pp. 1445–1461, 2016.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

16. Д. Ким, Дж. Марц и А. Виоли, «Имитатор физических и химических свойств обычного реактивного топлива. », Горение и пламя , том. 161, нет. 6, стр. 1489–1498, 2014.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

17. Д. Ким, Дж. Марц и А. Виоли, «Влияние физических свойств топлива на характеристики распыления и зажигания при прямом впрыске», Топливо , об. 180, стр. 481–496, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

18. А. Ахмед, Г. Готенг, В. С. Б. Шанкар, К. Аль-Кураши, В. Л. Робертс и С. М. Сарати, «Вычислительная методология для составления рецептур бензиновых суррогатных топлив с точными физическими и химическими кинетическими свойствами», Топливо , том. 143, стр. 290–300, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. О. С. Абиане, М. А. Ольшлегер и К.-Дж. Сун, «Суррогатная смесь и кинетический механизм для имитации характеристик испарения и самовоспламенения бензинового топлива», Горение и пламя , том. 162, нет. 10, стр. 3773–3784, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

20. Д. Канг, В. Каласкар, Д. Ким, Дж. Марц, А. Виоли и А. Боеман, «Экспериментальное исследование характеристик самовоспламенения заменителей Jet-A и их проверка в моторном двигателе и камера сгорания постоянного объема», Топливо , том. 184, стр. 565–580, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

21. WJ Pitz, CV Naik, T. Ní Mhaoldúin et al., «Моделирование и экспериментальное исследование воспламенения метилциклогексана в машине быстрого сжатия», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 31, стр. 267–275, 2007.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

22. K. Owen and T. Coley, Automotive Fuels Reference Book , 1995.

23. G. Kukkadapu, K. Kumar, C.-J. Сунг, М. Мель и В. Дж. Питц, «Экспериментальное и суррогатное моделирование воспламенения бензина в машине быстрого сжатия», Горение и пламя , том. 159, нет. 10, стр. 3066–3078, 2012.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

24. К. К. Вестбрук, В. Дж. Питц, Х. К. Карран, Дж. Беркер и Э. Кунрат, «Исследование химического кинетического моделирования воспламенения изомеров гептана в ударной трубе», International Journal of Chemical Kinetics , vol. 33, нет. 12, стр. 868–877, 2001.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

25. Х. Дж. Карран, П. Гаффури, У. Дж. Питц и С. К. Вестбрук, «Всестороннее моделирование окисления изооктана», стр. 9.0025 Горение и пламя , том. 129, нет. 3, стр. 253–280, 2002.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

26. EJ Silke, WJ Pitz, CK Westbrook и M. Ribaucour, «Подробное химико-кинетическое моделирование окисления циклогексана», The Journal of Physical Chemistry A , vol. 111, нет. 19, стр. 3761–3775, 2007.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

27. Х.-П. Шен С., Вандеровер Дж., Ольшлегер М.А. Исследование самовоспламенения смесей толуол/воздух при высоких давлениях в ударной трубе.0025 Труды Института горения , том. 32, стр. 165–172, 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

28. WJ Pitz, R. Seiser, and JW Bozzelli, Chemical Kinetic Characterization of Combustion Toluene , Lawrence Livermore National Lab., CA, USA, 2001.

29. J. C. G. Cracknell и G.T. Kalghatgi, «Самовоспламенение толуольного эталонного топлива при высоких давлениях, смоделированное с помощью подробной химической кинетики», Горение и пламя , том. 149, нет. 1–2, стр. 2–24, 2007 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

30. Ю. Сакаи, Х. Одзава, Т. Огура, А. Миёси, М. Коши и У. Дж. Питц, «Влияние добавления толуола к первичному эталонному топливу при высокой температуре», SAE Paper 2007-01 -4104 , 2007.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

31. А. Рубо, Р. Минетти и Л. Р. Соше, «Окисление и горение низших алкилбензолов при высоком давлении: сравнительная реактивность и самовоспламенение», Горение и пламя , том. 121, нет. 3, стр. 535–541, 2000.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

32. Р. Хан, «Окисление стандартных отраслевых топлив и смесей первичных эталонных топлив в областях низких температур и отрицательных температурных коэффициентов», M.Sc. Диссертация, Университет Дрекселя, Филадельфия, Пенсильвания, США, 1998.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

33. C.V. Naik, WJ Pitz, C.K. Westbrook et al., «Детальное химико-кинетическое моделирование суррогатных топлив для бензина и применение к двигателю HCCI», SAE Technical Paper 2005-01-3741 , 2005.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

34. S. Jerzembeck, N. Peters, P. Pepiot-Desjardins, and H. Pitsch, «Скорости ламинарного горения при высоком давлении для первичных эталонных топлив и бензина: экспериментальное и численное исследование», Combustion and Flame , том. 156, нет. 2, стр. 292–301, 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

35. C. B. Reuter, M. Lee, S. H. Won, and Y. Ju, «Изучение низкотемпературной реакционной способности крупных н-алканов посредством гашения холодным диффузионным пламенем», Горение и пламя , том. 179, стр. 23–32, 2017 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

36. Драйер Ф. Л., «Химические кинетические характеристики и характеристики сгорания транспортного топлива», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 35, нет. 1, стр. 117–144, 2015 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

37. М. Пелуччи, М. Биссоли и К. Каваллотти, «Улучшенная кинетическая модель низкотемпературного окисления н-гептана», Энергетика и топливо , vol. 28, нет. 11, pp. 7178–7193, 2014.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

38. L. Seidel, K. Moshammer, X. Wang, T. Zeuch, K. Kohse-Höinghaus, and F. Mauss, «Комплексное кинетическое моделирование и экспериментальное исследование богатого топливом предварительно перемешанного н-гептанового пламени», Combustion and Flame , vol. 162, нет. 5, стр. 2045–2058, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

39. K. Zhang, C. Banyon, J. Bugler et al., «Обновленное экспериментальное и кинетическое моделирование окисления н-гептана», Горение и пламя , том. 172, стр. 116–135, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

40. Дж. М. Симми, «Подробные химико-кинетические модели сгорания углеводородного топлива», Progress in Energy and Combustion Science , vol. 29, нет. 6, стр. 599–634, 2003.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

41. C.K. Westbrook, WJ Pitz, O. Herbinet, HJ Curran, E.J. Silke, «Всеобъемлющий подробный химический кинетический механизм реакции для сжигания н-алкановых углеводородов от н-октана до н-гексадекана», Горение и пламя , том. 156, нет. 1, стр. 181–199, 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

42. Л. Кай, Х. Питч, С. Ю. Мохамед и др., «Оптимизированные правила скорости механизма реакции для воспламенения нормальных алканов», Combustion and Flame , vol. 173, стр. 468–482, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

43. Сарати С. М., Вестбрук С. К., Мель М. и др., «Комплексное химико-кинетическое моделирование окисления 2-метилалканов от C7 до C20», Горение и пламя , том. 158, нет. 12, стр. 2338–2357, 2011.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

44. Дж. Баглер, К. П. Сомерс, Э. Дж. Силке и Х. Дж. Карран, «Пересмотр кинетики и термодинамики путей низкотемпературного окисления алканов: тематическое исследование трех изомеров пентана», The Journal of Физическая химия А , том. 119, нет. 28, стр. 7510–7527, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

45. П. А. Глод, В. Варт, Р. Фурнет, Ф. Баттин-Леклерк, Г. Скакки и Г. М. Ком, «Моделирование окисления н-октана и н-декана с использованием автоматического создания механизмов». Международный журнал химической кинетики , том. 30, нет. 12, стр. 949–959, 1998.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

46. Мел М. , Карран Х. Дж. и Питц У. Дж. Химическое кинетическое моделирование смесей компонентов, относящихся к бензину, в Proceedings of the European Combustion Meeting , Вена, Австрия, 2009 г.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

47. M. Mehl, W. J. Pitz, M. Sjöberg, and J. E. тепловыделение для топлива PRF в двигателе HCCI», SAE Technical Papers , 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

48. Н. Атеф, Г. Куккадапу, С. Ю. Мохамед и др., «Комплексная модель горения изооктана с улучшенной термохимией и химической кинетикой», Горение и пламя , том. 178, стр. 111–134, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

49. C.K. Westbrook, WJ Pitz, JE Boercker et al., «Подробные химические кинетические механизмы реакции самовоспламенения изомеров гептана при быстром сжатии», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 29, нет. 1, стр. 1311–1318, 2002.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

50. С.Ю. Мохамед, Л. Кай, Ф. Халед и др., «Моделирование воспламенения изомера гептана: улучшенная термодинамика, пути реакции, кинетика и оптимизация правил скорости для 2-метилгексана», Журнал физической химии A , об. 120, нет. 14, стр. 2201–2217, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

51. Х. Дж. Карран, П. Гаффури, В. Дж. Питц, С. К. Вестбрук и В. Р. Леппард, «Химия самовоспламенения изомеров гексана: экспериментальное исследование и исследование кинетического моделирования», SAE Technical Papers , 1995.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

52. M. Ribaucour, R. Minetti, L.R. Sochet, HJ Curran, WJ Pitz и C. K. экспериментальное и кинетическое моделирование», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 28, нет. 2, стр. 1671–1678, 2000.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

53. D. Kang, S.V. Bohac, A.L. Boehman, S. Cheng, Y. Yang, and MJ Brear, «Исследования самовоспламенения изомеров C5 в моторном двигателе», Труды Института горения , том. 36, нет. 3, стр. 3597–3604, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

54. C.K. Westbrook, WJ Pitz, M. Mehl et al., «Экспериментальное и кинетическое моделирование 2-метил-2-бутена: кинетика аллильных углеводородов», The Journal of Physical Chemistry A , vol. 119, нет. 28, стр. 7462–7480, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

55. С. В. Вагнон, С. Л. Барраза-Ботет и М. С. Вулдридж, «Влияние расположения связи на воспламенение и пути реакции транс-гексеновых изомеров», Журнал физической химии A , том. 119, нет. 28, стр. 7695–7703, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

56. M. Mehl, G. Vanhove, WJ Pitz и E. Ranzi, «Окисление и горение изомеров н-гексена: исследование кинетического моделирования в широком диапазоне», Combustion and Flame , том. 155, нет. 4, стр. 756–772, 2008 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

57. Дж. Р. Петерсон, «Алкилат является ключом к более чистому сжиганию бензина», Национальное собрание Американского химического общества (ACS) , Орландо, Флорида, 41, 25–30, 1996.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

58. WG Lovell, «Детонационные характеристики углеводородов», Industrial & Engineering Chemistry , vol. 40, нет. 12, стр. 2388–2438, 19 декабря.48.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

59. W. R. Leppard, «Сравнение химии самовоспламенения олефинов и парафинов: исследование двигателей», SAE Paper 8

    , стр. 879–904, 1989.

    Издатель. Google Scholar

60. Р. Минетти, А. Рубо, Э. Терссен, М. Рибокур и Л. Р. Соше, «Химия предварительного зажигания н-пентана и 1-пентена», Горение и пламя , том. 118, нет. 1–2, стр. 213–220, 1999.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

61. Ф. Ян, Ф. Дэн, П. Чжан, Э. Ху, Ю. Ченг и З. Хуан, «Сравнительное исследование характеристик воспламенения 1-гексена и 2-гексена за отраженными ударными волнами, Энергия и топливо , том. 30, нет. 6, стр. 5130–5137, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

62. Ф. Ян, Ф. Дэн, П. Чжан, З. Тиан, К. Тан и З. Хуанг, «Экспериментальное и кинетическое моделирование воспламенения транс-3-гексена за отраженными ударными волнами», Энергетика и топливо , том. 30, нет. 1, стр. 706–716, 2016 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

63. М. Яхьяуи, Н. Джебайли-Шомейкс, К.-Э. Paillard et al., «Экспериментальное и модельное исследование окисления 1-гексена за отраженными ударными волнами», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 30, нет. 1, стр. 1137–1144, 2005.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

64. М. Яхьяуи, Н. Джебайли-Шомейкс, П. Даго, К.-Э. Пайярд и С. Гейл, «Кинетика окисления 1-гексена в JSR и ударной трубе: экспериментальное и модельное исследование», Горение и пламя , том. 147, нет. 1–2, стр. 67–78, 2006 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

65. Яхьяуи М., Джебайли-Шоме Н., Даго П., Пайяр К., Хейбергер Б., Пенглоан Г. Воспламенение и окисление смесей 1-гексен/толуол в ударной трубке и реактор со струйным перемешиванием: исследование экспериментального и кинетического моделирования», International Journal of Chemical Kinetics , vol. 39, нет. 9, стр. 518–538, 2007.

    Просмотр:

    Сайт издателя | Google Scholar

66. М. Дж. Аль Рашиди, М. Мел, В. Дж. Питц, С. Мохамед и С. М. Сарати, «Химия горения циклопентана. Часть I: Разработка механизма и вычислительная кинетика», Combustion and Flame , vol. 183, стр. 358–371, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

67. М. Дж. Аль Рашиди, С. Тион, К. Тогбе и др., «Выяснение режимов реакционной способности при окислении циклопентана: эксперименты в реакторе со струйным перемешиванием, вычислительная химия и кинетическое моделирование», Труды Института горения , том. 36, нет. 1, стр. 469–477, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

68. М. Дж. Аль Рашиди, Дж. К. Мармол, К. Баньон и др., «Горение циклопентана. Часть II. Измерения задержки воспламенения и проверка механизма», Combustion and Flame , vol. 183, стр. 372–385, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

69. М. Рибокур, О. Лемер и Р. Минетти, «Низкотемпературное окисление и самовоспламенение циклогексена: исследование моделирования», Труды Института горения , том. 29, нет. 1, стр. 1303–1309, 2002.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

70. О. Лемер, М. Рибокур, М. Карлье и Р. Минетти, «Производство бензола при низкотемпературном окислении циклогексана, циклогексена и циклогекса-1,3-диена», Горение и пламя , том. 127, нет. 1-2, стр. 1971–1980, 2001.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

71. S. M. Handford-Styring и RW Walker, «Параметры Аррениуса для реакции HO2 + циклогексан между 673 и 773 K и для переноса атома H в циклогексилпероксирадикалах», Physical Chemistry Chemical Physics , vol. 3, нет. 11, стр. 2043–2052, 2001.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

72. A. El Bakali, M. Braun-Unkhoff, P. Dagaut, P. Frank и M. Cathonnet, «Подробный кинетический механизм реакции окисления циклогексана при давлении до десяти атмосфер», Труды Института горения , том. 28, нет. 2, стр. 1631–1637, 2000.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

73. С. К. Гулати и Р. В. Уокер, «Добавление циклогексана к медленно реагирующим смесям h3-O2 при 480°C», Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2: Molecular and Chemical Physics , vol. 85, нет. 11, pp. 1799–1812, 1989.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

74. Д. Вуазен, А. Маршаль, М. Рейон, Ж.-К. Бёттнер и М. Катоннет, «Экспериментальное и кинетическое моделирование окисления циклогексана в JSR при высоком давлении», Наука и технология горения , vol. 138, нет. 1–6, стр. 137–158, 1998.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

75. С. М. Дейли, А. М. Берковиц и М. А. Ольшлегер, «Исследование воспламенения циклопентана и циклогексана в ударной трубке при повышенных давлениях», International Journal of Chemical Kinetics , vol. 40, нет. 10, стр. 624–634, 2008 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

76. Б. Сиржан, Ф. Буда, Х. Хакка и др., «Самозажигание циклопентана и циклогексана в ударной трубе», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 31, нет. 1, стр. 277–284, 2007 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

77. Г. Дайма, П. А. Глод, Р. Фурнет и Ф. Баттин-Леклерк, «Экспериментальное и модельное исследование окисления циклогексена», International Journal of Chemical Kinetics , vol. 35, нет. 7, стр. 273–285, 2003.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

78. С. Вранкс, К. Ли, Х. К. Чакраварти и Р. X. Фернандес, «Исследование низкотемпературного горения циклогексана при повышенном давлении на машине быстрого сжатия», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 34, нет. 1, стр. 377–384, 2013 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

79. З. Ван, Л. Чжао, Ю. Ван и др., «Кинетика пиролиза и окисления этилциклогексана: экспериментальное и подробное исследование кинетического моделирования», Горение и пламя , том. 162, нет. 7, стр. 2873–2892, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

80. F. Billaud, P. Chaverot, M. Berthelin и E. Freund, «Thermal decomposition of cyclohexane at приблизительно 810°C», Industrial & Engineering Chemistry Research , vol. 27, нет. 5, стр. 759–764, 1988.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

81. С. Клай и Ф. Баронне, «Этюд гомогенного окисления циклогексана в газовой фазе. II. Механизм реакции и моделирования», Journal de Chimie Physique et de Physico-Chimie Biologique , vol. 90, стр. 1951–1998, 1993.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

82. Т. Дж. Сни и Дж. Ф. Гриффитс, «Критерии самовоспламенения в экзотермических автокаталитических реакциях: разветвление цепи и саморазогрев при окислении циклогексана в закрытых сосудах», Combustion and Flame , vol. 75, нет. 3–4, стр. 381–395, 1989.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

83. Б. Х. Боннер и С. Ф. Х. Типпер, «Холодное пламенное сжигание углеводородов I-циклогексана», Combustion and Flame , vol. 9, нет. 3, стр. 317–327, 1965.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

84. А. П. Зееленберг и Х. В. де Брюйн, «Кинетика, механизм и продукты газообразного окисления циклогексана», Combustion and Flame , vol. 9, нет. 3, стр. 281–295, 1965.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

85. Дж. П. Орм, Х. Дж. Карран и Дж. М. Симми, «Исследование ударной трубки пятичленного циклического окисления углеводородов», в Proceedings of the European Combustion Meeting , Лувен-ла-Нев, Бельгия, 2005.

    :

    Google Scholar

86. В. Саймон, Ю. Саймон, Г. Скакки и Ф. Баронне, «Экспериментальные исследования и моделирование реакций окисления н-пентана и циклопентана», Canadian Journal of Chemistry , том. 75, нет. 5, стр. 575–584, 1997.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

87. У. Дж. Питц, Н. П. Чернанский, Ф. Л. Драйер и др., «Разработка экспериментальной базы данных и химических кинетических моделей для суррогатных бензиновых топлив», SAE Paper 2007-01-0175 , 2007.

    Посмотреть на :

    Сайт издателя | Google Scholar

88. З. Тиан, У. Дж. Питц, Р. Фурнет, П.-А. Глод и Ф. Баттин-Леклерк, «Подробное исследование кинетического моделирования окисления толуола в предварительно перемешанном ламинарном пламени», Труды Института горения , том. 33, нет. 1, стр. 233–241, 2011.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

89. V. Detilleux and J. Vandooren, «Экспериментальное и кинетическое моделирование горения толуола в предварительно смешанном, одномерном и ламинарном пламени толуол-кислород-аргон», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 33, нет. 1, стр. 217–224, 2011.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

90. Y. Sakai, A. Miyoshi, M. Koshi и WJ Pitz, «Исследование кинетического моделирования окисления первичных эталонных смесей топлива и толуола, включая перекрестные реакции между ароматическими и алифатическими соединениями», Proceedings of Combustion Institute. , том. 32, стр. 411–418, 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

91. Ю. Чжан, К. П. Сомерс, М. Мел, У. Дж. Питц, Р. Ф. Кракнелл и Х. Дж. Карран, «Изучение антагонистического эффекта толуола как компонента в суррогатных моделях топлива при низких температурах и высоких давлениях. Тематическое исследование смесей толуол/диметиловый эфир», Труды Института горения , том. 36, нет. 1, стр. 413–421, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

92. Ю. -Д. Лю, М. Цзя, М.-З. Xie и B. Pang, «Разработка новой скелетной химической кинетической модели толуольного эталонного топлива с применением бензиновых суррогатных топлив для вычислительного гидродинамического моделирования двигателя», Energy & Fuels , vol. 27, нет. 8, стр. 4899–4909, 2013.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

93. Д. Ф. Дэвидсон, Б. М. Готье и Р. К. Хэнсон, «Измерения воспламенения ударной трубки изооктана/воздуха и толуола/воздуха при высоких давлениях», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 30, нет. 1, стр. 1175–1182, 2005.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

94. Х.-П. С. Шен и М. А. Ольшлагер, «Самовоспламенение ароматических соединений C8h20 при умеренных температурах и повышенных давлениях», Горение и пламя , том. 156, нет. 5, стр. 1053–1062, 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

95. С. Хоннет, К. Сешадри, У. Ниманн и Н. Петерс, «Заменитель керосина», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 32, стр. 485–492, 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

96. Ж.-Ж. Венг, Ю.-Х. Лю, Б.-Ю. Ван, Л.-Л. Син, Л.-Д. Чжан и З.-Ю. Тиан, «Экспериментальное и кинетическое исследование окисления 1,2,4-триметилбензола при низкой температуре», Труды Института горения , том. 36, нет. 1, стр. 909–917, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

97. Г. Бикас, Кинетический механизм воспламенения углеводородов [докторская диссертация] , RWTH Ахен, Германия, 2001 г.

98. У. топливно-воздушных смесей, относящихся к дизельному топливу, в условиях двигателя», в Proceedings of the Symposium (International) on Combustion , том. 26, стр. 781–789, Elsevier, 1996.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

99. П. Даго, М. Реуйон, М. Катонне и Д. Вуазен, «Окисление под высоким давлением нормального декана и керосин в разбавленных условиях от низкой до высокой температуры», Chemistry Physics , vol. 92, стр. 47–76, 1995.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

100. C. Douté, JL Delfau, R. Akrich и C. Vovelle, «Химическая структура пламени предварительно смешанных н-декана и керосина при атмосферном давлении», Наука и технология горения , vol. 106, нет. 4–6, стр. 327–344, 1995.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

101. C. Douté, J.-L. Дельфау и К. Вовелле, «Моделирование структуры предварительно смешанного пламени н-декана», Combustion Science and Technology , vol. 130, нет. 1–6, стр. 269–313, 1997.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

102. X. Hui, A.K. Das, K. Kumar, C.-J. Сунг, С. Дули и Ф. Л. Драйер, «Скорость ламинарного пламени и скорость растяжения затухания некоторых ароматических углеводородов», Топливо , об. 97, стр. 695–702, 2012.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

103. Д. Брэдли, С.Э.-Д. Хабик и С.А. Эль-Шериф, «Обобщение скоростей ламинарного горения и объемных скоростей тепловыделения», Combustion and Flame , vol. 87, нет. 3–4, стр. 336–345, 1991.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

104. С. Гаил и П. Дагаут, «Окисление м-ксилола в JSR: экспериментальное исследование и подробное химико-кинетическое моделирование», Наука и технология горения , vol. 179, нет. 5, стр. 813–844, 2007 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

105. Саксена С., Флора Г., Кахандавала М. и Сидху С. «Экспериментальное исследование ударной трубы и кинетическое моделирование задержки воспламенения м-ксилола», в Proceedings of the 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting. включая Форум «Новые горизонты» и Аэрокосмическую выставку , с. 314, Орландо, Флорида, США, 2011.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

106. С. Гудиелла, Т. Малевицки, А. Командини и К. Брезински, «Исследование окисления м-ксилола под высоким давлением», Combustion and Flame , vol. 158, нет. 4, стр. 687–704, 2011.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

107. Дж. Л. Эмди, К. Брезински и И. Глассман, «Механизмы высокотемпературного окисления м- и п-ксилола», Журнал физической химии , том. 95, нет. 4, стр. 1626–1635, 1991.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

108. Р. Дж. Джонстон и Дж. Т. Фаррелл, «Скорости ламинарного горения и длины Маркштейна ароматических соединений при повышенных температуре и давлении», Proceedings of the Combustion Institute , vol. 30, нет. 1, стр. 217–224, 2005 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

109. K. Narayanaswamy, G. Blanquart и H. Pitsch, «Последовательный химический механизм окисления замещенных ароматических соединений», Горение и пламя , том. 157, нет. 10, стр. 1879–1898, 2010.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

110. Н. М. Маринов, «Детальная химико-кинетическая модель высокотемпературного окисления этанола», International Journal of Chemical Kinetics , vol. 31, нет. 2–3, стр. 183–220, 1999.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

111. К. Натараджан и К. А. Бхаскаран, «Экспериментальное и аналитическое исследование высокотемпературного воспламенения этанола», в Материалы 13-го Международного симпозиума по электрошоковым лампам , с. 834, Niagara Falls, 1981.

     Просмотр по адресу:

     Google Scholar

112. М. П. Данфи и Дж. М. Симми, «Высокотемпературное окисление этанола. Часть 1. Задержки воспламенения в ударных волнах», Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions , vol. 87, нет. 11, стр. 1691–1696, 1991.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

113. Ф. Н. Эголфопулос, Д. X. Ду и К. К. Лоу, «Исследование кинетики окисления этанола в ламинарном пламени с предварительным смешиванием, проточных реакторах и ударных трубах», в Материалы Симпозиума (международного) по сжиганию , vol. 24, стр. 833–841, Elsevier, 1992.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

114. P. Dagaut, J. Boettner, and M. Cathonnet, «Кинетическое моделирование пиролиза и горения этанола», Journal de Chimie Physique et de Physico-Chimie Biologique , vol. 89, стр. 867–884, 1992.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

115. Канчино Л.Р., Фикри М. и Оливейра А. М.М. Термическое окисление этанола: экспериментальный и численный анализ химии воспламенения смесей этанола с воздухом в газах с ударным нагревом.0025 Материалы 27-го Международного симпозиума по ударным волнам , Петербург, Россия, 2009.

     Посмотреть по адресу:

     Google Scholar

116. Хойфер К. ударная трубка высокого давления», Shock Waves , vol. 20, нет. 4, стр. 307–316, 2010.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

117. К. А. Хойфер, Ю. Уйгун и Х. Оливье, «Экспериментальное исследование воспламенения биотоплива на основе спирта под высоким давлением», в Proceedings of the European Combust Meeting , 2011.

     Посмотреть по адресу:

     Google Scholar

118. C. Lee, S. Vranckx, K.A. Heufer et al. , «О химической кинетике окисления этанола: ударная трубка, машина для быстрого сжатия и детальное моделирование», Journal of Research in Physical Chemistry , vol. 226, нет. 1, стр. 1–28, 2012 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

119. Г. Миттал, С. М. Берк, В. А. Дэвис, Б. Параджули, В. К. Меткалф и Х. Дж. Карран, «Самозажигание этанола в машине быстрого сжатия», Горение и пламя , том. 161, нет. 5, стр. 1164–1171, 2014.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

120. C. L. Barraza-Botet, S. W. Wagnon и M. S. Wooldridge, «Химия горения этанола: исследования воспламенения и образования соединений в установке быстрого сжатия», The Journal of Physical Chemistry A , vol. 120, нет. 38, pp. 7408–7418, 2016.

     Просмотр по адресу:

     Google Scholar

121. А. Зьяда и О. Самими Абиане, «Разработка и проверка кинетической модели этанола в широком диапазоне температуры смеси, давления и отношения эквивалентности , на рассмотрении», Fuel , 2018.

     Просмотр по адресу:

     Google Scholar

122. П. С. Велоо, Ю. Л. Ван, Ф. Н. Эгольфопулос и К. К. Вестбрук, «Сравнительное экспериментальное и вычислительное исследование пламен метанола, этанола и этанола, н Горение и пламя , том. 157, нет. 10, стр. 1989–2004, 2010.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

123. Т. С. Нортон и Ф. Л. Драйер, «Экспериментальное и модельное исследование кинетики окисления этанола в проточном реакторе при атмосферном давлении», Международный журнал химической кинетики , том. 24, нет. 4, стр. 319–344, 1992.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

124. A. Frassoldati, A. Cuoci, T. Faravelli, and E. Ranzi, «Кинетическое моделирование окисления смесей заменителей этанола и бензина», Combustion Science and Technology , vol. 182, нет. 7, стр. 653–667, 2010.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

125. П. Саксена и Ф. А. Уильямс, «Численные и экспериментальные исследования пламени этанола», Труды Института горения , том. 31, стр. 1149–1156, 2007.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

126. Дж. Ли, А. Казаков, М. Чаос и др., «Химическая кинетика окисления этанола», в Proceedings of the 5th US Combustion Meeting , стр. 25–28, 25 марта 2007 г.

     Просмотр по адресу:

     Google Scholar

127. Меткалф В. К., Берк С. М., Ахмед С. С. и Карран Х. Дж., «Иерархическое и сравнительное кинетическое моделирование углеводородов C1–C2 и кислородсодержащего топлива», Международный журнал химической кинетики , том. 45, нет. 10, стр. 638–675, 2013 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

128. К. Олм, Т. Варга, Э. Валко, С. Хартл, К. Хассе и Т. Тураньи, «Разработка механизма сжигания этанола на основе иерархического подхода к оптимизации», в Proceedings of the 7th European Combustion Meeting , vol. 48, стр. 423–441, Будапешт, Венгрия, 30 марта — 2 апреля 2015 г.

     Просмотр:

     Сайт издателя | Google Scholar

129. П. Дагаут и К. Тогбе, «Экспериментальное и модельное исследование кинетики окисления смесей заменителей этанола и бензина (заменитель Е85) в реакторе со струйным перемешиванием», Energy & Fuels , vol. 22, нет. 5, стр. 3499–3505, 2008 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

130. Л. Р. Канчино, М. Фикри, А. А. М. Оливейра и К. Шульц, «Время задержки воспламенения этанолсодержащих многокомпонентных заменителей бензина: эксперименты с ударной трубкой и подробное моделирование», Топливо , об. 90, нет. 3, стр. 1238–1244, 2011.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

131. А. А. Коннов, «Реализация NCN-пути быстрого образования NO в подробном механизме реакции», Combustion and Flame , vol. 156, нет. 11, стр. 2093–2105, 2009.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

132. Дж. Ли, М. Хаос и А. Казаков, Личное сообщение: Модель этанола v1. 0 , Принстонский университет, Нью-Джерси, штат Нью-Джерси, США, 2009 г.

133. С. М. Берк, В. Меткалф, О. Хербинет и др., «Экспериментальное и модельное исследование окисления пропилена. Часть 1: Измерения состава в реакторах со струйным перемешиванием и проточных реакторах», Combustion and Flame , vol. 161, нет. 11, стр. 2765–2784, 2014.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

134. С. М. Берк, У. Берк, Р. Мак Донах и др., «Экспериментальное и модельное исследование окисления пропилена. Часть 2: Измерение времени задержки воспламенения и скорости пламени», Горение и пламя , том. 162, нет. 2, стр. 296–314, 2015 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

135. С. Ито, «Анализ ароматических углеводородов в бензине и нафте с помощью газового хроматографа Agilent серии 6820 и одной полярной капиллярной колонки», Agilent Technologies , 2003.

     Посмотреть по адресу:

     Google Scholar

136. P. Ghosh, K.J. Hickey, and S.B. Jaffe, «Разработка подробной модели октанового числа на основе состава бензина», Исследования в области промышленной и инженерной химии , vol. 45, нет. 1, стр. 337–345, 2006 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Google Scholar

137. DIADEM, DIPPR Information and Data Evaluation Manager, версия 3.1.0 , Университет Бригама Янга, Прово, Юта, США, 2008 г.

138. Progress of Gasses and Liquids , McGraw-Hill, New York, NY, USA, 5th edition, 2000.

139. Chemkin-Pro, Reaction Design Inc , Сан-Диего, Калифорния, США, 2010.

140. Workbench, Desage Design Inc , Сан-Диего, Калифорния, США, 2010.

141. B. Lenhert, USA, 2010.

142. B. Lenhert, CA, USA, 2010.

143. B. Lenhert, CA, USA, 2010.

144. B. Lenhert, CA, USA, 2010.

145. B. Lenhert, CA, USA, 2010.

146. . , Миллер Д.Л., Сернанский Н.П., Оуэнс К.Г. Окисление заменителя бензина в области отрицательного температурного коэффициента // Combustion and Flame , vol. 156, нет. 3, стр. 549–564, 2009 г.

     Посмотреть по адресу:

     Сайт издателя | Академия Google

147. LLNL Химия горения, https://www-pls.llnl.gov/?url=science_and_technology-chemistry-combustion.

Copyright

Copyright © 2018 J. A. Piehl et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Ароматические соединения в бензине – «новый лидер»

В пост-кистоунском мире, что будет следующим объединяющим фактором для защитников окружающей среды? Некоторые говорят, что это ароматические вещества, химические вещества, используемые в бензине для повышения производительности.

Ароматические соединения являются основным компонентом бензина, получаемого из сырой нефти. Переработчики манипулируют этими веществами — в основном смесями химикатов, таких как бензол, толуол и ксилол, — чтобы повысить октановое число, показатель того, насколько хорошо топливо на самом деле работает.

Свинец служил этой цели в бензине до 1995 года, когда Агентство по охране окружающей среды запретило этот компонент, поскольку он очень токсичен и вреден для здоровья человека. Ароматические соединения были ответом, чтобы компенсировать падение октанового числа. Но 20 лет спустя некоторые представители экологических и медицинских сообществ говорят, что ароматические вещества ничем не лучше.

«Ароматические соединения в бензине — это новый лидер», — сказала Кэрол Вернер, исполнительный директор Института экологических и энергетических исследований, группы из Вашингтона, которая продвигает политические решения для чистой и устойчивой энергетики.

«Это то, что не дает мне спать по ночам», — сказала в совместном интервью Джесси Столарк, политический сотрудник EESI.

Они, наряду с другими членами научного сообщества, обеспокоены тем, что ароматические соединения присутствуют в окружающей среде на небезопасных уровнях. Химические вещества выбрасываются в воздух в виде наноразмерных частиц — сверхтонких твердых частиц, или UFP, — которые могут всасываться через легкие или кожу. Исследования в рецензируемых журналах, таких как Journal of Environmental Science and Health, Environmental Health Perspectives и Particle and Environmental Toxicology, связывают эти частицы от ароматических соединений с заболеваниями, начиная от СДВГ и заканчивая астмой.

Вернер говорит, что растущее количество литературы о здоровье поддерживает связь между употреблением ароматических веществ и проблемами со здоровьем. Но скептики говорят, что для достижения консенсуса необходимы дополнительные исследования.

Ароматические соединения в бензине — новое лидерство. – Кэрол Вернер, Институт экологических и энергетических исследований

В прошлом году Дуг Брюгге, профессор общественного здравоохранения и общественной медицины в Университете Тафтса, заявил на конференции, организованной Energy Future Coalition, что пройдут годы, прежде чем ученые смогут с уверенностью сказать, что UFP вредны для человека. «Нам есть куда двигаться», — сказал он.

Но, отвечая вчера на вопрос Брюгге, он сказал, что улики прошлого года были значительными.

«Доказательств в пользу того, что UFP представляют опасность для здоровья, стало больше, но этого еще недостаточно для определения федеральной политики», — сказал он, добавив, что ожидаются дополнительные исследования.

Коалиция Энергетического Будущего говорит, что доказательства уже есть. Базирующаяся в Вашингтоне группа, выступающая за чистые и новые источники энергии, указывает на более чем 100 исследований, посвященных связи между выбросами автотранспорта и воздействием на здоровье.

Хизер Волк, профессор медицины Университета Южной Калифорнии, сказала в интервью, что «когда речь идет о дыхательной и сердечно-сосудистой системах, эти эффекты довольно хорошо известны». Она сказала, что сложнее проверить связь между когнитивными и генетическими нарушениями.

Все научное сообщество согласно с тем, что бензол, известный канцероген, является наиболее опасным. Но, по словам Стива ВандерГренда, директора инициативы Urban Air Initiative в Уичито, штат Канзас, все ароматические вещества в конечном итоге принимают форму бензола.

ВандерГриенд сказал, что два других ароматических соединения — толуол и ксилол — превращаются в бензол в процессе сгорания, что делает их одинаково вредными.

Инициатива городского воздуха занимается популяризацией опасности для здоровья, связанной с выбросами бензина.

В 2007 году EPA ограничило объем бензола, который можно было использовать в бензине, из-за его известных последствий для здоровья. Но он решил не регулировать любые другие ароматические вещества.

«Независимо от конкретных регулирующих действий по контролю ароматических соединений, более широкое использование этанола… будет способствовать снижению уровня ароматических соединений», — говорится в окончательном правиле EPA от 2007 года.

В то время агентство исходило из того, что стандарт возобновляемого топлива подтолкнет нефтеперерабатывающих заводов к использованию большего количества этанола, что разбавит содержание ароматических соединений.

Но в то время как использование бензола было ограничено, а использование этанола резко возросло, использование ароматических углеводородов в бензине не сильно сократилось. Ароматические соединения составляют примерно 25 процентов среднего галлона неэтилированного бензина, согласно обзору Morning Consult, посвященному компонентам, из которых состоит бензин, продаваемый пятью крупными нефтегазовыми компаниями.

Агентство по охране окружающей среды «не осуществляет никакого нормативного контроля» над ароматическими соединениями, сказал ВандерГрейнд.

Агентство ответило заявлением, в котором говорится, что оно «устанавливает более строгие стандарты, направленные на устранение выбросов паров топлива, связанных с испарением, и повышение долговечности. Программа по выбросам в результате испарения представляет собой примерно 50-процентное снижение по сравнению с действующими стандартами и применяется ко всем малотоннажным и дорожным большегрузным автомобилям с бензиновым двигателем».

Агентство по охране окружающей среды также сообщило, что содержание ароматических соединений в бензине с 2006 года упало на 20 процентов, «более чем в два раза по сравнению с тем, что можно было бы ожидать, основываясь только на разбавлении 10% этанолом».

Нефтяная промышленность не считает ароматические соединения проблемой.

«Текущие ограничения EPA защищают здоровье населения», — сказал Карлтон Кэрролл, представитель, занимающийся вопросами топлива в Американском институте нефти в Вашингтоне. «Снижение содержания ароматических соединений потребует дальнейшей переработки сырой нефти».

Это приведет к увеличению капитальных и эксплуатационных расходов на нефтеперерабатывающих заводах, что также приведет к увеличению выбросов парниковых газов, сказал Карлтон.

Список пунктов политики, доступных для решения этой проблемы, невелик и вызывает разногласия. Инициатива городского воздуха хотела бы видеть больше этанола в топливе для повышения октанового числа вместо ароматических углеводородов. Ассоциация возобновляемых источников топлива заявляет, что этанол снижает выбросы выхлопных газов на 50 %, и эта статистика подтверждается исследованием, проведенным в 2012 году инженерами Ford Motor Company.

Но с двухпартийными законопроектами в Конгрессе, которые отменят требование о смешивании этанола Стандарта возобновляемого топлива, увеличение объемов топливного этанола рассматривается как тяжелый политический подъем, если не невозможный.

Управление по охране окружающей среды предписало дизельным двигателям использовать обновленную технологию, предназначенную для предотвращения попадания твердых частиц в воздух. Но, по мнению экологических групп, сделать то же самое для легковых автомобилей сложно и дорого.

Несмотря на эту проблему, если научное сообщество достигнет консенсуса в отношении ароматических соединений, Агентство по охране окружающей среды может принять меры по сокращению или исключению их, как они сделали со свинцом.

— Это относительно новая проблема, — сказал Вернер. «Важно, чтобы общественное здравоохранение и EPA осознали, что эту проблему необходимо решать».

Обновление: эта статья была обновлена ​​с учетом комментариев Агентства по охране окружающей среды.

Октановое число и свинец: объяснение химии бензина

Бесполезная мелочь для среды:

Выбираете ли вы бензин с октановым числом 87, 89 или 93, вы покупаете не октановое число. Почему? Потому что, если бы вы на самом деле заправляли свою машину октановым числом, это бы сильно испортило ситуацию.

Оценка «октанового» бензина фактически измеряет сумму добавки, называемой изооктаном. Эти два вещества являются изомерами — они имеют одинаковую химическую формулу, но разные структуры и свойства. Октан представляет собой цепочку из восьми последовательных атомов углерода. Изооктан имеет цепочку из пяти смежных и трех «разветвленных» атомов углерода. Оба являются углеводородами. Ветвление — вот зачем оно нужно автомобилям. Для правильного сжигания топлива.

В цилиндре двигателя топливо сжимается воздухом, после чего смесь воспламеняется свечой зажигания. Но углеводороды с прямой цепью имеют раздражающую тенденцию слишком рано воспламеняться (до того, как они достигнут искры). Это вызывает звенящий звук — стук в двигателе. Детонация двигателя вызывает очень высокое давление внутри цилиндров, что может привести к повреждению двигателя. Углеводороды с разветвленной цепью «лучше ведут себя». Они болтаются достаточно долго, чтобы правильно рассчитать время. Итак, чем выше процент изооктана, тем меньше будет детонировать двигатель.

Существуют и другие примеры разветвленных топливных присадок, наиболее известным из которых является тетраэтилсвинец. Обратите внимание, что вся молекула представляет собой одну большую ветвь.

 

Но тетраэтилсвинец имеет тревожную тенденцию выделять крошечные частицы металлического свинца при сгорании, и их много. В 1965 году в бензине было использовано в общей сложности 250 метрических тонн тетраэтилсвинца, а это означает, что при его сжигании в атмосферу было выброшено 78 тонн свинца. Нехорошо. Топливо на основе свинца было запрещено в США в 1996.

Итак, без отвратительного свинца, как остановить стук в двигателе? Следующая идея была не так уж и плоха — избавиться от свинца, заменив его метил-трет-бутиловым эфиром (1,2) (МТБЭ), но она не сработала так, как ожидалось. Было две проблемы с этим заменителем, который начал заменять тетраэтилсвинец в 1979 году, достиг своего пика в 1990-х годах и исчез к 2006 году. 

.

Во-первых, кислород в молекуле позволяет МТБЭ растворяться в воде. Углеводороды, не содержащие кислорода (оранжевая стрелка), нерастворимы. Таким образом, когда МТБЭ проливался, часть его попадала на уровень грунтовых вод и оставалась там в виде водного раствора. (Углеводороды просто испарятся.) МТБЭ не подвергается биологическому разложению, поэтому, попав в колодец или систему водоснабжения, он остается там. Пока не съедено. Затем ваша печень расщепляет его:

Расщепление МТБЭ ферментами печени

Здесь есть интересный урок токсикологии. МТБЭ не является генотоксичным (не повреждает ДНК) в тесте Эймса, поэтому нет оснований ожидать, что он будет канцерогенным. Но когда тест проводился в присутствии клеток печени, тест Эймса оказался положительным. Было показано, что формальдегид является метаболитом, ответственным за мутагенность МТБЭ.

Как я уже писал (здесь и здесь), формальдегид не только не вреден для человека в следовых количествах, но и является необходимым строительным материалом для биосинтеза нескольких аминокислот. Организм хорошо приспособлен для обработки небольшого количества формальдегида. В крови сохраняется около минуты, после чего превращается в муравьиную кислоту и углекислый газ.

МТБЭ быстро потерял популярность из-за утечки из резервуара для хранения. В районах вблизи протекающих резервуаров грунтовые воды содержали измеримые количества химического вещества, и нередко сообщалось о воде с неприятным запахом или вкусом (3) . Было показано, что МТБЭ вызывает рак при введении крысам в высоких дозах, но эпидемиологических данных относительно здоровья человека и добавки нет.

МТБЭ был запрещен в 19 штатах в период с 2000 по 2006 год, а к 2006 году — по всей стране. Истинная причина запрета не совсем ясна. Было ли это связано со страхом перед здоровьем, вкусом и запахом воды, этанолово-кукурузным лобби или какой-то их комбинацией, его присутствие на сцене было недолгим.

Этанол тоже довольно паршивая добавка. Он дорог (получается из-за ферментации кукурузы, поэтому вы сжигаете пищу), вызывает коррозию некоторых металлических компонентов, лишь частично смешивается с бензином (два компонента нельзя перевозить вместе, иначе этанол выйдет из раствора и опустится в воду). дно бака), и он имеет особое сродство к воде, так что (особенно в холодную погоду) больше воды попадет в бензобак вашего автомобиля.

Что дальше? Сложно сказать. Все добавки имеют свой багаж (4) . За исключением, может быть.