燃料与燃烧化学.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,燃料与燃烧化学,主要内容,第一节 发动机燃料,第二节 代用燃料及应用,第三节 燃烧化学,第四节 燃烧的基本理论,可以从煤、天然气等多种资源中，通过甲醇脱水工艺或合成气直接合成工艺制取。,第二节 代用燃料及其应用,性质：常温常压状态下，甲醇为无色透明，易挥发、可燃，略带醇香味的有毒液体；,依靠自身缓慢的化学反应逐渐积累热量或活化中心完,以较低的混合气温度和较低的发动机转速的中等苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。,时所发出的热量，kJ/kg。,着火燃烧，即所谓的点燃。,汽油的理论空气量为：?,以较高的混合气温度和较高的发动机转速的苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。,依靠自身缓慢的化学反应逐渐积累热量或活化中心完,Def：甲醇与汽油的混合燃料。,气体代用燃料：天然气、液化石油气、,第一节 发动机燃料,汽油,柴油,抗爆性,蒸发性,氧化安定性,抗腐蚀性,清净性,自燃性,雾化和蒸发性,硫含量,安定性,低温流动性,一、汽油,1.,抗爆性,回顾,汽油的抗爆性,辛烷值的测量,辛烷值测量,的试验方法,汽油避免发生,“,爆燃,”,的能力。,异辛烷,正庚烷,测量,汽油,爆燃强度,马达法辛烷值,MON,研究法辛烷值,RON,标准,混合液,体积,分数,（,1,）马达法辛烷值,MON,（,2,）研究法辛烷值,RON,以,较高,的混合气温度和,较高,的发动机转速的,苛刻条件,为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。,以,较低,的混合气温度和,较低,的发动机转速的,中等苛刻,条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。,2.,蒸发性,Def,：汽油由液态转化成气态的性能。,汽油的蒸发性越强，越容易汽化，要求汽油必须具有,良好的蒸发性,。但蒸发性也不能太强，否则易形成供油系,“,气阻,”,，甚至发生供油中断现象。,评定：汽油的蒸发性由燃料的蒸馏试验来决定。,分别测出,10,、,50,和,90,馏分时的温度以及终馏温度，分别定义为,10,馏出温度,、,50,馏出温度,和,90,馏出温度,以及,干点,。,10%,馏出温度,50%,馏出温度,90%,馏出温度,起动性,平均蒸发性,含有难于挥发,的重质成分的数量,3.,氧化安定性,4.,清净性,Def,：汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性质,不发生长久性变化的能力。,清净剂是一种具有清净、分散、抗氧、破乳和防锈性能的多功能复合添加剂，一般是聚烯胺和聚醚胺类化合物。,没有清净剂的汽油是,“,电喷杀手,”,。,二、柴油,1.,自燃性,回顾,柴油的自燃性,十六烷值的测量,:,柴油的自燃能力。,十六烷,a-,甲基萘,测量,柴油,自燃性,一般高速柴油机使用十六烷值为,4065,的柴油,。,标准,混合液,体积,分数,2.,雾化和蒸发性,3.,硫含量,闪点,:,可燃性物质表面上的,蒸气,和空气的混合气与火接触而,初次,发生闪火时的温度。,柴油的闪点,:,柴油,蒸气,和空气的混合气与火焰接触时发生闪火时的,最低,温度。,4.,安定性,5.,低温流动性,牌号：,10,#,、,0,#,、,10,#,、,20,#,、,35,#,、,50,#,。,第二节 代用燃料及其应用,代用燃料,按物态,气体代用燃料：,天然气、液化石油气、,氢气、沼气、二甲醚,液体代用燃料：,甲醇、乙醇、植物油,按化学成分,烃燃料,含氧燃料,一、天然气,主要成分是,甲烷,，基本不含硫，无色、无嗅、无毒、无腐蚀性，具有安全、热值高、洁净和应用广泛等优点。,天然气作为汽车代用燃料的主要形式是,压缩天然气,CNG,和,液化天然气,LNG,。,天然气具有较高的辛烷值，研究法辛烷值为,130,，抗爆性好。,二、液化石油气,主要成分是,丙烷,和,丁烷,，具有污染少、发热量高、易于运输、压力稳定、储存设备简单，供应方式灵活等优点。,来源,油田液化气,炼油厂液化气,可直接用作车用,一般烯烃含量低于,6%,才能用作车用,三、醇类燃料,1.,甲醇,性质：,常温常压状态下，甲醇为无色透明，易挥发、可燃，略带醇香味的有毒液体；能无限溶于水，与烃类燃料相容性较差。,原料,：天然气、煤炭、焦炭等。,甲醇汽油,Def,：甲醇与汽油的混合燃料。,表示：,Mx,缺点：低温起动性不好、润滑性差，稳定性主要取,决于其中含水量。,甲醇体积分数,2.,乙醇,性质：,常温下，纯乙醇是具有特殊香味的无色透明液体，易挥发，无限融于水，与烃类燃料相容性较差。,获得：,目前，世界上生产的燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯干和植物秸秆等为原料,糖化发酵,制造的。,乙醇汽油：,乙醇与汽油的混合燃料，,Ex,。,使用特点：,使用乙醇汽油，不影响汽车的行驶性能，,还可以减少有害气体的排放量。,水的存在导致乙醇汽油储运难度加大。,四、二甲醚,二甲醚简称,DME,，是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气态。,可以从煤、天然气等多种资源中，通过甲醇脱水工艺或合成气直接合成工艺制取。,2005,年，研制出我国第一台以二甲醚为燃料的城市客车。,二甲醚的经济性较差，成本偏高。,六、氢气,性质：,氢气是一种无色、无味、无嗅、无毒的可燃性,气体，其燃烧产物只有水。,制取：,氢气可以利用水、生物质、天然气或者煤炭制备。,现阶段，氢气主要是通过甲烷蒸气,重整反应,从天然气中分离提取。,其中最有前途的方法是利用可再生能源制氢，而成本则是可再生能源制氢的最大障碍。,五、生物柴油,生物柴油是以大豆、油菜籽等,油料作物,，油棕、黄连木等,油料林木果实,，工程微藻等,水生植物,，以及动物油脂、废餐饮油等,可再生物,为原料制成的液体燃料，是优质的柴油代用品。,美国利用大豆,欧盟国家利用油菜籽,东南亚国家利用棕榈树果实,某些国家废餐饮油回收,制取,二甲醚简称DME，是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气态。,单位质量燃烧产物中水的含量（）,分别测出10、50和90馏分时的温度以及终馏温度，分别定义为10馏出温度、50馏出温度和90馏出温度以及干点。,Def：甲醇与汽油的混合燃料。,获得：目前，世界上生产的燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯干和植物秸秆等为原料糖化发酵制造的。,a=1 理论混合气,使可燃混合气从着火阶段进入燃烧阶段的方法主要有两种：,决于其中含水量。,第二节 代用燃料及其应用,时所发出的热量，kJ/kg。,气体代用燃料：天然气、液化石油气、,汽油机：a1,其中最有前途的方法是利用可再生能源制氢，而成本则是可再生能源制氢的最大障碍。,以较低的混合气温度和较低的发动机转速的中等苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。,指1m3。,Def：发动机工作过程中，燃烧1kg燃油实际供给的空气量与理论空气量之比。,不发生长久性变化的能力。,第三节 燃烧化学,一、燃料燃烧的热值,二、燃料燃烧的化学反应,三、燃料燃烧所需的空气量,四、过量空气系数与空燃比,燃料和空气之间基本的数量关系,燃烧后工质的组成,一、燃料燃烧的热值,热值：,单位量,的燃料,完全燃烧,时所发出的,热量。,单位量,：固体和液体燃料是指,1kg,，气体燃料是,指,1m,3,。,完全燃烧,：某化合物被全部氧化，其中,C,生成,CO,2,，,H,生成,H,2,O,，其他元素生成,高级氧化物。,低位热值,：完全燃烧时，当生成的,H,2,O,为,气态,时所发出的热量，,kJ/kg,。,高位热值,：完全燃烧时，当生成的,H,2,O,为,液态,时所发出的热量,，,kJ/kg,。,发动机用到的燃料燃烧的热值都是低位热值。,单位质量燃烧产物中水的含量（）,水蒸气的汽化潜热,(KJ/Kg),三、燃料燃烧所需的空气量,1.,理论空气量：,1kg,燃料完全燃烧时所需的最少空气量。,2.,计算过程：,假设,1kg,燃料中碳、氢、氧的质量分别为,g,c,、,g,H,、,g,O,1kmol,1kmol,1kmol,1kg,1kg,8kg,1kg,燃料完全燃烧,kmol,：,所需,O,2,的量：,kg,：,O,2,在空气中的比例：,以容积计，,O,2,占,21%,，,N,2,占,79%,以质量计，,O,2,占,23%,，,N,2,占,77%,1kg,燃料完全燃烧时,所需空气的量：,kmol,：,kg,：,m,3,：,汽油的平均质量成分：,g,C,、,g,H,、,g,O,柴油的平均质量成分：,g,C,、,g,H,、,g,O,汽油的理论空气量为：,?,柴油的理论空气量为：,?,四、过量空气系数与空燃比,1.,过量空气系数,Def,：发动机工作过程中，燃烧,1kg,燃油实际供给的空气量与理论空气量之比。,a,1,稀混合气,柴油机：,a,1,汽油机：,a,1,2.,空燃比,空燃比：,可燃混合气中所含空气与燃料的质量之比。,燃空比：,可燃混合气中所含燃料与空气的质量之比。,汽油理论完全燃烧时的空燃比,柴油理论完全燃烧时的空燃比,第四节 燃烧的基本理论,一切燃烧过程都是由,着火,和,燃烧,两个阶段组成的。,着火阶段,是物质燃烧的准备阶段，是着火的物理和化学,的准备过程。,使可燃混合气从,着火阶段,进入,燃烧阶段,的方法主要有两种：,利用点火系向可燃混合物增加能量，迫使可燃混合物,着火燃烧，即所谓的,点燃,。,依靠自身缓慢的化学反应逐渐积累,热量,或,活化中心,完,成着火燃烧，即所谓的,自燃,。,燃烧过程所经历的,3,个,基本阶段：,（,2,）点燃可燃混合气，或可燃混合气在温度和,浓度合适的地区发生自燃，在一处或多处,同时着火。,（,1,）形成燃油与空气的可燃混合气。,（,3,）火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃,烧。,一、着火机理,1.,热自燃机理,可燃混合气在,充满燃烧室容器,后受热，使混合气达到一定温度，由于进行,化学反应所释放,的热量多于,从容器壁面向外散失,的热量，产生热量累积而使混合气的温度上升，进而促使混合气的,反应速率增加,，放出更多热，这种不断相互促进的结果，最终导致反应速率急剧加快而,达到着火,。,2.,链锁自燃机理,可燃混合气在,外部能量,的作用下，反应物中产生,活化中心,使反应持续下去，最重要的是出现,分支反应,使活化中心数目迅速增多，造成反应速率剧烈升高而,达到着火,。,理解！,二、发动机混合气的着火,发动机的实际燃烧过程中，不存在单独的热自燃或链锁自燃，均是两者同时存在又相互促进。,发火条件,高温单阶段着火,低温多阶段着火,柴油机,汽油机,谢谢观看,谢谢观看,