Характеристики, свойства жидкого топлива, продукты сжигания

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Национальный исследовательский  Томский политехнический Университет»

 

 

 

Институт

дистанционного образования

 

Теплоэнергетика и теплотехника

 

 

 

 

 

Характеристики, свойства жидкого топлива, продукты сжигания

 

Реферат 

 

 

 

по дисциплине:

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:
студент группы	З-5Б11		Трубицын Алексей Сергеевич		01.02.2011
Руководитель:
преподаватель

 

 

 

Томск ¾ 2012

Оглавление

 

Оглавление.....................................................................................................................................2

Введение.........................................................................................................................................3Жидкое топливо и его хорактеристики.......................................................................................4

Горение жидкого топлива.............................................................................................................7

Вывод..............................................................................................................................................9

Список используемой литературы.............................................................................................10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

История развития человечества теснейшим образом  связана с получением и использованием энергии. Уже в древнем мире люди использовали тепловую энергию для обогрева жилища, приготовления еды, изготовления из меди, бронзы, железа и других металлов предметов быта, инструментов и т.д.

С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты, широко распространены в природе и добываются промышленным способом. Чаще всего под топливом понимают вещество, способное гореть при наличии окислителя. В таком случае смесь топлива с окислителем образуют взрывчатое вещество. Тепловой двигатель (устройство, совершающее за счёт использования внутренней энергии топлива) может преобразовать тепловую энергию топлива в кинетическую (энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек). Существует также ядерное топливо – вещество, выделяющее большое количество тепла в результате реакций распада или объединения ядер атомов.

 

 

 

 

 

                     

Жидкое  топливо и его хорактеристики

Технологические свойства жидкого топлива, так же, как и природного газа, существенно  лучше, чем твёрдого топлива: в нём  отсутствуют зола и шлаки, не требуются  специальные устройства для подготовки его к сжиганию, оно имеет высокую теплоту сгорания и позволяет получить высокую температуру в топке.

Жидкое топливо  почти целиком состоит из углеводородов (96-98%), причём массовое содержание углевода составляет 80-90%, а водорода 8-14%. Также  жидкое топливо часто содержит свободную и связанную серу 0,5-3%, небольшое количество связанного кислорода и азота, воду.

Нефть – это природная  маслянистая горючая жидкость, состоящая  из сложной смеси углеводорода и  других органических соединений. Сегодня  нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

Плотность нефти составляет 0,65-1,05 г/см³ и зависит от температуры  и давления. Она содержит большое  число разных органических веществ  и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно > 28°С, реже ≥ 100°С) и фракционным составом – выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а потом под вакуумом в определённых температурных пределах.

Удельная теплоёмкость 1,7-2,1 кДж/кг.

Удельная теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг.

Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть  – жидкие углеводороды (80-90%) и гетероатомные  органические соединения (4-5%), преимущественно  сернистые (≈ 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (≈ 85 веществ), а также металлоорганические соединения; остальные компоненты – растворённые углеводородные газы, вода, минеральные соли, растворы солей органических кислот и другие механические примеси (частицы песка, известняка).

Нефть уникальна  своей комбинацией качеств: высокая  плотность энергии, легко транспортировать, из неё легко получить массу продуктов (моторное топливо, растворитель, сырьё для химической промышленности и т.д.). Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и другие причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

Бензин –  горючая смесь лёгких углеводородов  с температурой кипения от 30 до 200°С. Плотность ≈ 0,75 г/см³. Теплотворная способность ≈ 10500 ккал/кг. Температура замерзания ниже -60°С.

Бензин получают путём разгонки и отбора фракций  нефти, выкипающих в определённых температурных пределах.

Пары бензина  очень токсичны для человека, и  их вдыхание может вызвать как острое, так и хроническое отравление.

Керосин – смеси  углеводородов, выкипающие в интервале  температур 150-250°С, прозрачная, слегка маслянистая на ощупь, горючая жидкость, получаемая путём прямой перегонки  или ректификации нефти.

Плотность 0,78-0,85 г/см³ (при20°С), вязкость 1,2-4,5 мм²/с (при 20°С), температура вспышки 28-72°С; теплота сгорания около 43 МДж/кг.

В зависимости  от химического состава и способа  переработки нефти, из которой получен  керосин, в его состав входят:

-предельные  алифатические углеводороды 20-60%;

-нафтеновые 20-50%;

-бициклические ароматические 5-25%;

-непредельные  до 2%;

-примеси сернистых,  азотистых или кислородных соединений.

Керосин применяют  как реактивное топливо, горючий  компонент жидкого ракетного топлива, горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов, в аппаратах для резки металлов, как растворитель, сырьё для нефтеперерабатывающей промышленности. Допускается добавление до 20% керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики.

Мазут – это  жидкий продукт тёмно-коричневого  цвета, остаток после выделения  из нефти или продуктов её вторичной  переработки бензиновых, керосиновых  или газойлевых фракций, выкипающих до 350-360°.

Мазут это смесь углеводородов, нефтяных смол, асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V,Ni,Fe,Mg,Na,Ca). Физико-химические свойства зависят от химического состава исходной нефти и характеризуются следующими данными:

-вязкость 8-80 мм²/с (при 100°С);

-плотность 0,89-1 г/см³ (при 20°С);

-температура  застывания 10-40°С;

-содержание  серы 0,5-3,5%;

-содержание  золы до 0,5%;

-низшая теплота  сгорания 39,4-40,7 МДж/моль.

Мазуты применяются  в качестве топлива для паровых  котлов, котельных установок и промышленных печей, для производства флотского мазута, тяжёлого моторного топлива для крейцкопфных дизелей и бункерного топлива.

Выход мазута составляет около 50% по массе в расчёте на исходную нефть.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горение жидкого топлива

В условиях промышленных печей жидкое топливо (мазут) сжигают в распыленном состоянии. Процесс сжигания жидкого топлива состоит из следующих стадий:

-распыление;

-смешение распыленныой жидкости топлива с окислителем (при этом осуществляется подогрев и испарение);

-воспламенение;

-горение капли жидкости.

Основой процесса распыления топлива является дробление, которое возможно в случае, если давление распыления выше поверхностного натяжения капли топлива. Распыленная  жидкость, попав в среду высокой  температуры, начинает испарятся. Около поверхности капли образуется паровоздушная смесь, которая воспламеняется первой.

Температура вспышки  — температура, при которой над  поверхностью жидкости образуется паровоздушная  смесь, способная вспыхивать от источника  зажигания, но скорость образования ее недостаточна для последующего горения. Температура вспышки всегда выше температуры кипения жидкости, поэтому горение жидкости осуществляется в паровоздушной фазе.

 

 

 

 

 

 

 

 

Модель горения  капли топлива

1 — капля  жидкости; 2 — слой паров; 3- зона реакции горения; 4 — зона диффузии кислорода и углекислого газа, где происходит догорание топлива

Жимическая  формула процесса горения.

C +O2 =CO2

S +O2 =SO2

2H2 +O2 =2H2O

 

 

 

 

                                        ВЫВОД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Топливо и теория горения. Подготовка и сжигание топлива,- СЗТУ,2007г.;
2. Топливо. Справочник. Книга 3. Под ред. В.Д. Лисленко, Я.М Щелокова,- Теплотехник,2004г.