Дизельное топливо - Википедия - Diesel fuel

Сюда перенаправляется «дизельное топливо». Не следует путать с Смазочное масло для дизельных двигателей.
Бак солярки на грузовике

Дизельное топливо /ˈdяzəl/ в общем любой жидкое топливо используется в дизельные двигатели, топливо которого воспламеняется без искры в результате сжатия входящей воздушной смеси и последующего впрыска топлива. (Свечи накаливания, сеточные нагреватели и блочные нагреватели помогают достичь высоких температур сгорания во время запуска двигателя в холодную погоду.) Дизельные двигатели нашли широкое применение в результате более высоких термодинамическая эффективность и поэтому эффективность топлива. Это особенно заметно, когда дизельные двигатели работают с частичной нагрузкой; поскольку их подача воздуха не ограничена, как в бензиновый (бензиновый) двигатель, их эффективность по-прежнему остается очень высокой.

Самый распространенный вид дизельного топлива - это специфический фракционный дистиллят нефти горючее, но альтернативы, которые не получены из нефти, такие как биодизель, биомасса в жидкость (BTL) или газ в жидкость (GTL) дизельное топливо, все чаще разрабатываются и внедряются. Чтобы различать эти типы, дизельное топливо, полученное из нефти, все чаще называют нефтедизель в некоторых академических кругах.[1] Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD) - стандарт для определения дизельного топлива с существенно пониженным сера содержание. По состоянию на 2016 год почти все дизельное топливо на нефтяной основе, доступное в Великобритании, континентальной Европе и Северной Америке, относится к типу ULSD. В Великобритании термин «дизельное топливо для дорожного движения» обычно сокращается. ДЕРВ, стоя для дорожный автомобиль с дизельным двигателем, который несет налоговую премию к условному топливу для внедорожное использование.[2] В Австралия, дизельное топливо также известно как дистиллят,[3] И в Индонезия, он известен как Солнечная, торговая марка местной нефтяной компании Пертамина.

Происхождение

Дизельное топливо возникло в результате экспериментов, проведенных немецким ученым и изобретателем. Рудольф Дизель за его двигатель с воспламенением от сжатия он изобрел в 1892 году. Первоначально Дизель не рассматривал использование какого-либо конкретного вида топлива, вместо этого он утверждал, что принцип действия его рациональный тепловой двигатель будет работать с любым видом топлива в любом состоянии.[4] Однако и первый прототип дизельного двигателя, и первый работающий дизельный двигатель были разработаны только для жидкого топлива.[5]

Сначала Дизель тестировал сырая нефть из Pechelbronn, но вскоре заменил его на бензин и керосин, потому что сырая нефть оказалась слишком вязкой,[6] при этом основным тестовым топливом для дизельного двигателя является керосин.[7] В дополнение к этому, Дизель экспериментировал с разными типами ламповое масло из разных источников, а также из разных видов бензина и лигроин, которые все хорошо работали в качестве топлива для дизельных двигателей. Позже Дизель также испытал каменноугольная смола креозот,[8] парафиновое масло, сырая нефть, газойль, и горючее, что в конечном итоге тоже сработало.[9] В Шотландии и Франции Сланцевая нефть использовалось в качестве топлива для первых дизельных двигателей производства 1898 года, поскольку другие виды топлива были слишком дорогими.[10] В 1900 году французское общество Отто построило дизельный двигатель для работы с сырой нефтью, который был выставлен на выставке. 1900 Парижская выставка[11] и Всемирная выставка 1911 года в Париже.[12] Двигатель действительно работал арахисовое масло вместо сырой нефти, и никаких модификаций для работы с арахисовым маслом не требовалось.[11]

Во время своих первых испытаний дизельного двигателя Дизель также использовал осветительный газ в качестве топлива, и удалось построить функциональные конструкции как с пилотным впрыском, так и без него.[13] По словам Дизеля, в конце 1890-х годов не существовало ни отрасли производства угольной пыли, ни мелкой высококачественной угольной пыли, доступной на рынке. Это причина, по которой дизельный двигатель никогда не проектировался и не планировался как двигатель на угольной пыли.[14] Только в декабре 1899 года компания Diesel испытала опытный образец угольной пыли, в котором использовалось внешнее смесеобразование и предварительный впрыск жидкого топлива.[15] Этот двигатель оказался работоспособным, но через несколько минут на нем вышло из строя поршневое кольцо из-за осаждения угольной пыли.[16]

Типы

Дизельное топливо производится из различных источников, наиболее распространенными из которых являются: нефть. Другие источники включают биомасса, животный жир, биогаз, натуральный газ, и ожижение угля.

Бензиновый дизель

Современная дизельная ТРК

Бензиновый дизель, также называемый нефтедизель,[17] или ископаемое дизельное топливо - наиболее распространенный вид дизельного топлива. Производится из фракционная перегонка из сырая нефть от 200 ° C (392 ° F) до 350 ° C (662 ° F) при атмосферное давление, что приводит к смеси углеродных цепей, которые обычно содержат от 9 до 25 углерод атомы на молекула.[18]

Синтетическое дизельное топливо

Основная статья: Синтетическое топливо
Смотрите также: Электротопливо

Синтетическое дизельное топливо можно производить из любого углеродсодержащего материала, включая биомассу, биогаз, природный газ, уголь и многие другие. Сырье газифицируется в синтез-газ, который после очистки преобразуется Процесс Фишера-Тропша на синтетическое дизельное топливо.[19]

Этот процесс обычно называют превращение биомассы в жидкость (BTL), преобразование газа в жидкость (GTL) или превращение угля в жидкость (CTL), в зависимости от используемого сырья.

Парафиновое синтетическое дизельное топливо обычно имеет практически нулевое содержание серы и очень низкое содержание ароматических углеводородов, что снижает нерегулируемые выбросы.[требуется разъяснение ] токсичных углеводородов, оксидов азота[требуется разъяснение ] и твердые частицы (ТЧ).[20]

Биодизель

Основная статья: Биодизель
Биодизель из соя масло

Биодизель получается из растительное масло или животные жиры (биолипиды ) которые в основном метиловые эфиры жирных кислот (FAME) и переэтерифицированный с метанол. Его можно производить из многих видов масел, наиболее распространенным из которых является рапс масло (метиловый эфир рапсового, RME) в Европе и соевое масло (метиловый эфир сои, SME) в США. Метанол также можно заменить этанолом в процессе переэтерификации, что приводит к получению этиловых эфиров. В процессах переэтерификации используются катализаторы, такие как гидроксид натрия или калия, для преобразования растительного масла и метанола в биодизельное топливо и нежелательные побочные продукты, глицерин и воду, которые необходимо удалить из топлива вместе со следами метанола. Биодизель можно использовать в чистом виде (B100) в двигателях, где производитель одобряет такое использование, но чаще он используется в смеси с дизельным топливом, BXX, где XX - процентное содержание биодизеля.[21][22]

FAME, используемое в качестве топлива, указано в DIN EN 14214[23] и ASTM D6751 стандарты.[24]

Производители топливного оборудования (FIE) выразили несколько опасений относительно биодизеля, определив, что FAME является причиной следующих проблем: коррозия компонентов впрыска топлива, блокировка топливной системы низкого давления, повышенное разбавление и полимеризация масла в картере двигателя, заклинивания насоса из-за высокой вязкости топлива при низкой температуре, повышенного давления впрыска, выхода из строя эластомерного уплотнения и засорения распылителя топливной форсунки.[25] Чистый биодизель имеет содержание энергии примерно на 5–10% ниже, чем нефтяное дизельное топливо.[26] Потеря мощности при использовании чистого биодизеля составляет 5–7%.[22]

Ненасыщенные жирные кислоты являются источником более низкой стойкости к окислению; они вступают в реакцию с кислородом и образуют пероксиды, что приводит к образованию побочных продуктов разложения, которые могут вызвать образование отложений и лаков в топливной системе.[27]

Поскольку биодизель содержит низкий уровень серы, выбросы оксиды серы и сульфаты, основные компоненты кислотный дождь, низкие. Использование биодизеля также приводит к снижению количества несгоревших углеводородов, монооксид углерода (CO) и твердые частицы. Выбросы CO при использовании биодизельного топлива существенно сокращаются, примерно на 50% по сравнению с большинством видов нефтедизельного топлива. Было установлено, что выбросы твердых частиц от биодизеля на 30% ниже, чем общие выбросы твердых частиц от нефтедизеля. Общие выбросы углеводородов в выхлопных газах (фактор, способствующий локальному образованию смога и озона) для биодизельного топлива на 93% ниже, чем для дизельного топлива.

Биодизель также может снизить риски для здоровья, связанные с дизельным топливом. Выбросы биодизеля показали снижение уровня полициклический ароматический углеводород (ПАУ) и нитрированные соединения ПАУ, которые были идентифицированы как потенциальные канцерогены. В недавнем тестировании количество соединений ПАУ было снижено на 75–85%, за исключением бенз (а) антрацен, которая сократилась примерно на 50%. Целевые соединения nPAH также были значительно уменьшены с помощью биодизельного топлива, с 2-нитрофлуорен и 1-нитропирен снижается на 90%, а содержание остальных соединений nPAH снижается только до следовых количеств.[28]

Гидрогенизированные масла и жиры

Эта категория дизельного топлива предполагает преобразование триглицериды в растительном масле и животных жирах на алканы путем очистка и гидрирование, Такие как H-Bio. Произведенное топливо обладает многими свойствами, аналогичными синтетическому дизельному топливу, и лишено многих недостатков FAME.

DME

Диметиловый эфир DME - это синтетическое газообразное дизельное топливо, обеспечивающее чистое сгорание с очень небольшим количеством сажи и уменьшенными выбросами NOx.[21]

Место хранения

В США дизельное топливо рекомендуется хранить в желтой таре, чтобы отличать его от керосин, который обычно хранится в синих контейнерах, и бензин (= бензин), который обычно хранится в красных контейнерах.[29] В Великобритании дизельное топливо обычно хранится в черном контейнере, чтобы отличить его от неэтилированного бензина (который обычно хранится в зеленом контейнере) и этилированного бензина (который хранится в красном контейнере).[30]

Измерения и цены

Цетановое число

Основная статья: Цетановое число

Основным показателем качества дизельного топлива является его цетановое число. Цетановое число - это показатель задержки воспламенения дизельного топлива.[31] Более высокое цетановое число указывает на то, что топливо легче воспламеняется при распылении в горячем сжатом воздухе.[31] Европейское (стандарт EN 590) дорожное дизельное топливо имеет минимальное цетановое число 51. На некоторых рынках доступно топливо с более высоким цетановым числом, обычно "премиальное" дизельное топливо с дополнительными чистящими средствами и некоторым содержанием синтетических веществ.

Стоимость и цена топлива

Дальнейшая информация: Использование бензина и дизельного топлива и цены

По состоянию на 2010 год плотность нефтяного дизельного топлива составляет около 0,832 кг / л (6,943 фунта / галлон США), что примерно на 11,6% больше, чем у дизельного топлива без этанола. бензин (бензин), который имеет плотность около 0,745 кг / л (6,217 фунта / галлон США). Около 86,1% массы топлива составляет углерод, и при сгорании его теплотворная способность составляет 43,1 МДж / кг по сравнению с 43,2 МДж / кг для бензина. Однако из-за более высокой плотности дизельное топливо обеспечивает более высокую объемную плотность энергии - 35,86 МДж / л (128 700 БТЕ / галлон США) по сравнению с 32,18 МДж / л (115 500 БТЕ / галлон США) для бензина, что примерно на 11% выше, что должно следует учитывать при сравнении топливной экономичности по объему. Сотрудничество2 Выбросы дизельного топлива составляют 73,25 г / МДж, что немного ниже, чем у бензина (73,38 г / МДж).[32] Дизель, как правило, проще очищать от нефти, чем бензин, и он содержит углеводороды с температурой кипения в диапазоне 180–360 ° C (360–680 ° F). Цена на дизельное топливо традиционно растет в холодные месяцы, поскольку спрос на топочный мазут поднимается, который уточняется почти таким же образом. Из-за недавних изменений в правилах качества топлива требуется дополнительная очистка для удаления серы, что иногда приводит к увеличению затрат. Во многих частях Соединенных Штатов, а также по всей Великобритании и Австралии,[33] дизельное топливо может быть дороже бензина.[34][требуется разъяснение ] Причины повышения стоимости дизельного топлива включают остановку некоторых нефтеперерабатывающих заводов в Мексиканский залив, перенаправление мощностей по переработке нефти на производство бензина и недавний перевод на дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), что вызывает инфраструктурные осложнения.[35] В Швеции также продается дизельное топливо MK-1 (экологическое дизельное топливо класса 1); это ULSD, который также имеет более низкое содержание ароматических углеводородов с пределом 5%.[36] Это топливо немного дороже в производстве, чем обычное ULSD.

Налогообложение

Дизельное топливо очень похоже на топочный мазут, который используется в центральное отопление. В Европе, США и Канаде налоги на дизельном топливе выше, чем на мазуте из-за налог на топливо, и в этих местах топочный мазут отмечен топливные красители и отслеживать химические вещества для предотвращения и обнаружения налоговое мошенничество. "Не облагаемое налогом" дизельное топливо (иногда называемое "внедорожным дизелем" или "красным дизельным топливом" из-за его красного цвета) доступно в некоторых странах для использования в основном в сельском хозяйстве, например, в качестве топлива для тракторов, прогулочных и грузовых автомобилей и т. Д. некоммерческий автомобили, которые не используют дороги общего пользования. Это топливо может иметь уровни серы, которые превышают ограничения для дорожного использования в некоторых странах (например, в США).

Этот не облагаемый налогом дизель окрашен в красный цвет для идентификации.[37] и при использовании этого необлагаемого налогом дизельного топлива для целей, обычно облагаемых налогом (например, при вождении), пользователь может быть оштрафован (например, 10 000 долларов США в США). В Великобритании, Бельгии и Нидерландах он известен как красный дизель (или газойль), а также используется в сельскохозяйственный транспортные средства, резервуары для отопления дома, холодильные установки на фургонах / грузовиках, содержащие скоропортящиеся продукты, такие как продукты питания и лекарства, а также для морских судов. Дизельное топливо или маркированный газойль окрашивается в зеленый цвет в Ирландии и Норвегии. Термин «дорожное транспортное средство с дизельным двигателем» (DERV) используется в Великобритании как синоним немаркированного дорожного дизельного топлива. В Индии налоги на дизельное топливо ниже, чем на бензин, поскольку большая часть перевозок зерна и других товаров первой необходимости по стране осуществляется на дизельном топливе.

Налоги на биодизель в США варьируются между штатами; в некоторых штатах (например, в Техасе) нет налога на биодизель и снижен налог на смеси биодизеля, эквивалентный количеству биодизеля в смеси, так что топливо B20 облагается налогом на 20% меньше, чем чистый бензин.[38] В других штатах, таких как Северная Каролина, биодизель (в любой смешанной конфигурации) облагается налогом так же, как и нефтедизель, хотя они ввели новые стимулы для производителей и пользователей всех видов биотоплива.[39]

Использует

В отличие от бензин и сжиженный газ В двигателях дизельных двигателей не используется высоковольтное искровое зажигание (свечи зажигания). Двигатель, работающий на дизельном топливе, сжимает воздух внутри цилиндра до высоких давлений и температур (степени сжатия от 14: 1 до 18: 1 распространены в современных дизельных двигателях); двигатель обычно впрыскивает дизельное топливо непосредственно в цилиндр, начиная на несколько градусов раньше верхняя мертвая точка (ВМТ) и продолжается во время события возгорания. Высокие температуры внутри цилиндра заставляют дизельное топливо реагировать с кислородом в смеси (сгорать или окислять ), нагревая и расширяя горящую смесь, чтобы преобразовать разницу температур / давлений в механическую работу, т.е.двигать поршень. Двигатели имеют свечи накаливания и сеточные обогреватели для запуска двигателя за счет предварительного нагрева цилиндров до минимума Рабочая Температура. Дизельные двигатели бывают тощий ожог двигатели,[40] сжигание топлива в большем количестве воздуха, чем необходимо для химической реакции. Таким образом, они потребляют меньше топлива, чем богатый ожог двигатели с искровым зажиганием, в которых используется стехиометрический соотношение воздух-топливо (достаточно воздуха, чтобы вступить в реакцию с топливом). Как отмечает профессор Харви из Университета Торонто, «из-за отсутствия дросселирования [постоянного количества воздуха, впускаемого на единицу топлива без изменений, определяемых пользователем], а также высокой степени сжатия и бедной топливной смеси, дизельные двигатели существенно более эффективен, чем двигатели с искровым зажиганием »; Харви цитирует параллельные сравнения Schipper et al. и оценки более низкого потребления топлива> 20% и (с учетом различий в содержании энергии между видами топлива)> 15% более низкого потребления энергии.[41] Газовая турбина и некоторые другие типы двигателей внутреннего сгорания, а также двигатель внешнего сгорания оба могут также работать на дизельном топливе.[нужна цитата ]

В вязкость потребность в дизельном топливе обычно указывается при 40 ° C.[31] Недостатком дизельного топлива в качестве автомобильного топлива в холодном климате является то, что его вязкость увеличивается с понижением температуры, превращая его в гель (видеть Воспламенение от сжатия - гелеобразование ), которые не могут течь в топливных системах. Специальный низкотемпературный дизель содержит присадки, сохраняющие жидкость при более низких температурах, но запуск дизельного двигателя в очень холодную погоду все еще может вызвать значительные трудности. Еще один недостаток дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми / бензиновыми двигателями - это возможность разгон дизельного двигателя отказ. Поскольку дизельные двигатели не нуждаются в искровом зажигании, они могут работать, пока подается дизельное топливо. Топливо обычно подается через топливный насос. Если насос выходит из строя в открытом положении, подача топлива не будет ограничена, и двигатель начнет работать, что приведет к поломке терминала.[42]

С с турбонаддувом В двигателях могут выйти из строя сальники турбонагнетателя, что приведет к попаданию смазочного масла в камеру сгорания, где оно сгорит, как обычное дизельное топливо. В транспортных средствах или установках, использующих дизельные двигатели, а также баллонный газ, утечка газа в машинное отделение также может послужить топливом для разгона через воздухозаборник двигателя.[43]

Вентиляция картера современных дорожных дизельных двигателей отводится во впускной коллектор, так как вентиляция картера двигателя наружу не рекомендуется из-за содержащегося в нем тумана смазочного материала. Если поршневые кольца двигателя неисправны, это вызовет чрезмерное давление в картере двигателя, заставляя туман моторной смазки попадать во впускной коллектор. Поскольку в большинстве двигателей используется масло, которое можно сжечь так же, как и дизельное топливо, это приведет к разгон дизельного двигателя. Чтобы предотвратить это, более качественные системы вентиляции картера оснащены фильтром для улавливания тумана смазки.

Большинство современных дизельных двигателей для дорожного использования имеют FRP клапан во впускном коллекторе (иногда ошибочно идентифицируется как дроссельная заслонка бензинового двигателя). В большинстве случаев этот клапан перекрывает поток воздуха к двигателю, когда автомобиль выключен, предотвращая разгон дизельного двигателя за счет недостатка кислорода в двигателе; это также сделает стандартный останов намного более плавным, устраняя дребезжание сжатия и декомпрессии, заставляя поршни эффективно работать в вакууме. В более совершенных системах управления этот клапан FRP может быть закрыт электронный блок управления когда он чувствует сценарий побега.

Грузовики

Фэрбенкс-Морс оппозитный поршень дизельные двигатели на подводной лодке

Дизельное топливо широко используется в большинстве видов транспорт. Грузовики и автобусов, которые в 1920-1950-х годах часто были бензиновыми, теперь почти полностью дизельные. В бензин -мощной пассажирский автомобиль это главное исключение; дизельные автомобили менее многочисленны во всем мире.

Железная дорога

Смотрите также: Дизелизация и Тепловоз

Дизель заменил уголь и мазут для паровых транспортных средств во второй половине 20-го века, и теперь он используется почти исключительно для двигателей внутреннего сгорания самоходных железнодорожных транспортных средств (локомотивов и железнодорожных вагонов).[44][45]

Самолет

9-цилиндровый авиационный дизельный двигатель Packard DR-980
Основная статья: Авиационный дизельный двигатель

Первый полет дизельного самолета с неподвижным крылом состоялся вечером 18 сентября 1928 г. Паккард испытательный полигон возле Ютика, Мичиган. С капитаном Лайонелом М. Вулсоном и Уолтер Лис за штурвалом на следующее утро был совершен первый «официальный» испытательный полет на Стинсон СМ-1Б (X7654) с питанием от Packard DR-980 9-цилиндровый дизель радиальный двигатель, разработанный Woolson. Чарльз Линдберг летал на том же самолете, и в 1929 году он пролетел 621 милю (999 км) без пересадок с Детройт к Лэнгли Филд, возле Норфолк, Вирджиния. В 1931 году Уолтер Лис и Фредрик Бросси установили рекорд беспосадочного полета на самолете Bellanca работал от дизельного двигателя Packard в течение 84 часов 32 минуты. X7654 сейчас принадлежит Грегу Херрику и находится в Музее полетов Золотых Крылышек недалеко от Миннеаполис, Миннесота.

Дизельные двигатели для дирижаблей были разработаны в Германии и Великобритании компанией Daimler-Benz и Beardmore произвел Даймлер-Бенц ДБ 602 и Бирдмор Тайфун соответственно. В LZ 129 Гинденбург Жесткий дирижабль приводился в движение четырьмя 16-цилиндровыми дизельными двигателями Daimler-Benz DB 602, мощность каждого из которых составляла 1200 л.с. (890 кВт), и 850 лошадиных сил (630 кВт) для крейсерского полета.[46] В Бирдмор Тайфун приводил в действие злосчастный R101 Дирижабль, построенный по программе дирижаблей Empire в 1931 году.

С производственным циклом не менее 900 двигателей, самый массовый авиационный дизельный двигатель в истории, вероятно, был Юнкерс Юмо 205. Подобные разработки от Юнкерс Моторенверке и лицензионные версии Jumo 204 и Jumo 205, увеличила производство дизельных авиадвигателей в Германии как минимум до 1000 экземпляров, подавляющее большинство из которых были двухтактными двигателями с оппозитными поршнями и жидкостным охлаждением.

в Советский союз значительный прогресс в направлении практических дизельных авиационных двигателей был достигнут ЦИАМ (Центральный Институт Авиационново Моторостроения - Центральный институт авиационных моторов) и, в частности, А.Д.Чаромского, воспитывавшего Чаромский АЧ-30 в производство и ограниченное эксплуатационное использование.[47]

Военная техника

Боевые бронированные машины использовать дизельное топливо из-за его меньшего риска воспламенения и более высокого крутящего момента двигателя и меньшей вероятности торможение.[48][49]

Легковые автомобили

Смотрите также: Dieselgate

С дизельным двигателем машины вообще лучше экономия топлива чем аналогичные бензиновые двигатели и производят меньше парниковый газ эмиссия.[50] Их большая экономия обусловлена ​​более высоким содержанием энергии на литр дизельного топлива и собственным КПД дизельного двигателя.[51] Хотя более высокая плотность бензина приводит к более высоким выбросам парниковых газов на литр по сравнению с бензином,[52] экономия топлива на 20–40%, достигаемая современными автомобилями с дизельным двигателем, компенсирует более высокие выбросы парниковых газов на литр, а автомобиль с дизельным двигателем выбрасывает на 10–20% меньше парниковых газов, чем сопоставимые автомобили с бензиновым двигателем.[53][54][55] Биодизель Дизельные двигатели с приводом от двигателя предлагают значительно улучшенное сокращение выбросов по сравнению с бензиновыми или бензиновыми двигателями, сохраняя при этом большинство преимуществ экономии топлива по сравнению с обычными автомобилями с бензиновым двигателем.[53] Однако повышенная степень сжатия означает повышенный выброс оксидов азота (NOИкс) от дизельных двигателей.[56] Биодизельное топливо смешивается с биологическим азотом и образует NO.Икс выбросы - главный недостаток дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми.[56]

Тракторы и тяжелая техника

Сегодняшний тракторы и тяжелое оборудование в основном дизельные. Среди тракторов только малые классы могут также предлагать бензиновые двигатели. В дизелизация тракторов и тяжелого оборудования началось в Германии до Второй мировой войны, но было необычным в Соединенных Штатах до окончания этой войны. В 1950-х и 1960-х годах она также развивалась в США. Дизель обычно используется в нефтегазодобывающем оборудовании, хотя в некоторых местах используется оборудование, работающее на электричестве или природном газе, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду, такое как загрязнение выхлопными газами и разливы.

Тракторы и тяжелая техника часто многотопливный с 1920-х по 1940-е годы - двигатели с искровым зажиганием и малой компрессией. Таким образом, многие сельскохозяйственные тракторы той эпохи могли сжигать бензин, алкоголь, керосин, и любой светлый сорт горючее например, дизельное топливо, топочный мазут, или же испарительное масло для трактора в зависимости от того, что было наиболее доступным в любом регионе в любой момент времени. На американских фермах того времени название «дистиллят» часто относилось к любому из вышеупомянутых легких топливных масел. Двигатели не запускались на дистилляте, поэтому обычно для холодного пуска использовался небольшой дополнительный бензобак, а через несколько минут после прогрева топливные клапаны были отрегулированы для переключения на дистиллят. Аксессуары двигателя, такие как испарители и кожухи радиатора также использовались, как с целью улавливания тепла, поскольку, когда такой двигатель работал на дистилляте, он работал лучше, когда и сам двигатель, и вдыхаемый им воздух были более теплыми, чем при температуре окружающей среды. Дизелизация с использованием специальных дизельных двигателей (с высокой степенью сжатия с механическим впрыском топлива и воспламенением от сжатия) заменила такие системы и сделала больше эффективный использование сжигаемого дизельного топлива.

Другое использование

Дизельное топливо низкого качества использовалось в качестве экстрагента для жидкость – жидкостная экстракция из палладий из азотная кислота смеси.[57] Такое использование было предложено как средство разделения продукт деления палладий из PUREX рафинат который происходит от использованного ядерное топливо.[57] В этой системе экстракции растворителем углеводороды дизеля действовать как разбавитель в то время как диалкил сульфиды действовать как экстрагент.[57] Эта экстракция работает за счет сольватация механизм.[57] Пока ни один пилотный проект не было построено ни одного полномасштабного завода по извлечению палладия, родий или же рутений из ядерные отходы созданный с использованием ядерное топливо.[58]

Дизельное топливо также часто используется в качестве основного ингредиента бурового раствора на масляной основе.[59] Преимущество использования дизельного топлива заключается в его низкой стоимости и способности бурить самые разные сложные пласты, включая глинистые, солевые и гипсовые образования.[59] Дизельный буровой раствор обычно смешивается с рассолом до 40%.[60] Из-за проблем, связанных со здоровьем, безопасностью и окружающей средой, дизельный буровой раствор часто заменяют растительными, минеральными или синтетическими буровыми растворами на нефтяной основе для пищевых продуктов, хотя дизельный буровой раствор по-прежнему широко используется в некоторых регионах.[61]

При разработке ракетных двигателей в Германия в течение Вторая Мировая Война J-2 Дизельное топливо использовалось в качестве топливного компонента в нескольких двигателях, включая BMW 109-718.[62] Дизельное топливо J-2 также использовалось в качестве топлива для газотурбинных двигателей.[62]

Химический анализ

Химический состав

Дизель не смешивается с водой.

В Соединенных Штатах дизельное топливо, полученное из нефти, составляет около 75%. насыщенные углеводороды (в первую очередь парафины включая п, iso, и циклопарафины ) и 25% ароматические углеводороды (включая нафталины и алкилбензолы ).[63] Средняя химическая формула обычного дизельного топлива - C12ЧАС23, примерно от C10ЧАС20 в C15ЧАС28.[64]

Химические свойства

Дальнейшая информация: Дизельный выхлоп и Точка гелеобразования (нефть)

Большинство дизельного топлива замерзают при обычных зимних температурах, в то время как температуры сильно различаются.[65] Петродизель обычно замерзает при температуре от -8,1 ° C (17,5 ° F), тогда как биодизель замерзает в диапазоне от 2 ° до 15 ° C (от 35 ° до 60 ° F).[65] Вязкость дизельного топлива заметно увеличивается при понижении температуры, превращая его в гель при температурах от -19 ° C (-2,2 ° F) до -15 ° C (5 ° F), который не может течь в топливных системах. Обычное дизельное топливо испаряется при температуре от 149 ° C до 371 ° C.[31]

Обычное дизельное топливо точки воспламенения варьируется от 52 до 96 ° C, что делает его более безопасным, чем бензин, и непригодным для двигателей с искровым зажиганием.[66] В отличие от бензина точка воспламенения дизельного топлива не имеет никакого отношения ни к его характеристикам в двигателе, ни к его характеристикам самовоспламенения.[31]

Опасности

Смотрите также: выхлоп дизеля

НЕТИкс

Дальнейшая информация: НЕТИкс

Дизельные двигатели, как и другие обедненный ожог (избыток кислорода по отношению к топливу) формы сгорания, рекомбинируют атмосферный кислород (O2) и азот (N2) в монооксиды азота НЕТ и НЕТ
2, известные под общим названием NOИкс, из-за высокой температуры и давления. Хотя они естественным образом присутствуют в атмосфере, их избыток может способствовать смог и кислотный дождь, а также влияют на здоровье человека после реакции с аммиак, влага и другие соединения. Современные дизельные двигатели (Евро 6 И стандарты Агентства по охране окружающей среды США) использовать рециркуляция выхлопных газов в воздухозаборники, чтобы уменьшить избыток кислорода, присутствующего при горении, и мочевина впрыск повернуть НЕТИкс в N2 и вода.

Частицы

Дальнейшая информация: PM10 / PM2,5

Мелкие частицы (PM 2,5) могут глубоко проникать в ткань легких и повредить ее, в крайних случаях вызывая преждевременную смерть.[67] Вдыхание таких частиц может вызвать или усугубить респираторные заболевания, такие как эмфизема или же бронхит, или может также усугубить существующее сердечное заболевание. В отличие от бензиновых двигателей, современные дизельные двигатели оснащены сажевые фильтры которые помогают снизить выбросы PM 10 и PM 2.5.[68] Однако эти фильтры часто забиваются сажей и часто удаляются владельцами автомобилей.[69]

Опасность серы для окружающей среды

Высокое содержание серы в дизельном топливе вредно для окружающей среды, поскольку препятствует использованию каталитических нейтрализаторов. сажевые фильтры контролировать выбросы дизельных твердых частиц, а также более совершенные технологии, такие как оксид азота (НЕТИкс ) адсорберы (все еще в разработке), чтобы уменьшить выбросы. Кроме того, сера в топливе окисляется во время сгорания, образуя диоксид серы и триоксид серы, которые в присутствии воды быстро превращаются в серная кислота, один из химических процессов, который приводит к кислотный дождь. Однако процесс снижения содержания серы также снижает смазывающая способность топлива, а это означает, что добавки должен быть добавлен в топливо для смазки двигателей. Биодизель и смеси биодизеля / нефтедизеля с их более высокими уровнями смазывающей способности все чаще используются в качестве альтернативы. Годовое потребление дизельного топлива в США в 2006 году составляло около 190 миллиардов литров (42 миллиарда британских галлонов или 50 миллиардов галлонов США).[70]

В прошлом дизельное топливо содержало большее количество сера. Европейские стандарты выбросов и льготное налогообложение вынудили нефтеперерабатывающие заводы резко снизить уровень серы в дизельном топливе. В Европейском Союзе за последние 20 лет резко снизилось содержание серы. Автомобильное дизельное топливо входит в стандарт Евросоюза. EN 590. В 1990-х годах спецификации допускали максимальное содержание серы 2000 ppm, а к началу 21-го века с введением требований Euro 3 было снижено до предельного значения 350 ppm. Предел был снижен с введением Евро 4 к 2006 г. до 50 частей на миллион (ULSD, Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы). Стандарт дизельного топлива, действующий в Европе с 2009 года, - 5 евро с максимальным содержанием 10 частей на миллион.[71]

Стандарт выбросовСамое позднееСодержание серыЦетановое число
Евро 11 января 1993 г.Максимум. 2000 частей на миллионмин. 49
Евро 21 января 1996 г.Максимум. 500 частей на миллионмин. 49
Евро 31 января 2001 г.Максимум. 350 частей на миллионмин. 51
Евро 41. января 2006 г.Максимум. 50 частей на миллионмин. 51
Евро 51 января 2009 г.Максимум. 10 частей на миллионмин. 51

В Соединенных Штатах Америки были приняты более строгие стандарты выбросов с переходом на ULSD начиная с 2006 г. и становится обязательным с 1 июня 2010 г. (см. также выхлоп дизеля ). Американское дизельное топливо обычно также имеет более низкую цетановое число (показатель качества зажигания) по сравнению с европейским дизельным двигателем, что приводит к ухудшению характеристик в холодную погоду и некоторому увеличению выбросов.[72]

Водоросли, микробы и загрязнение воды

Основная статья: микробное загрязнение дизельного топлива

Было много дискуссий и недопонимания водоросли в дизельном топливе. Водорослям нужен свет, чтобы жить и расти. Поскольку в закрытом топливном баке нет солнечного света, водоросли не могут выжить, но некоторые микробы может выжить и питаться дизельным топливом.[73]

Эти микробы образуют колонию, живущую на границе раздела топлива и воды. Они довольно быстро растут при более высоких температурах. Они могут расти даже в холодную погоду при установке подогревателей топливного бака. Части колонии могут сломаться и засорить топливопроводы и топливные фильтры.[74]

Вода в топливе может повредить топливо нагнетательный насос; немного дизеля топливные фильтры также улавливают воду. Загрязнение воды в дизельном топливе может привести к его замерзанию в топливном баке. Замерзшая вода, насыщающая топливо, иногда забивает топливный насос.[75] Когда вода в топливном баке начинает замерзать, вероятность гелеобразования возрастает. Когда топливо загустевает, это не эффективно до тех пор, пока температура не повысится и топливо не вернется в жидкое состояние.

Дорожная опасность

Дизель менее горюч, чем бензин / бензин. Однако, поскольку он испаряется медленно, любые разливы на проезжей части могут создать опасность скольжения для транспортных средств.[76] После испарения легких фракций на дороге остается жирное пятно, уменьшающее шина сцепление и сцепление с дорогой, а также может привести к заносу транспортных средств. Потеря тяги аналогична той, которая встречается на черный лед, что создает особо опасные ситуации для двухколесных транспортных средств, например мотоциклы и велосипеды, в карусели.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Knothe, Герхард; Шарп, Кристофер А .; Райан, Томас В. (2006). «Выхлопные выбросы биодизеля, нефтяного дизельного топлива, чистых метиловых эфиров и алканов в двигателе новой технологии †». Энергия и топливо. 20: 403–408. Дои:10.1021 / ef0502711.
  2. ^ «Нефтяная промышленность Великобритании за последние 100 лет» (PDF). Департамент торговли и промышленности правительства Великобритании. Март 2007. с. 5. Архивировано из оригинал (PDF) 2 сентября 2009 г.
  3. ^ Словарь Маккуори, 3-е изд., Библиотека Маккуори, 1997 г.
  4. ^ DE 67207  Рудольф Дизель: "Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungskraftmaschinen" стр. 4: "Alle Brennmaterialien в allen Aggregatzuständen sind für Durchführung des Verfahrens brauchbar".
  5. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг, 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 125
  6. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг, 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 107
  7. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 108
  8. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 110
  9. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг, 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 111
  10. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг, 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 114
  11. ^ а б Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг, 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 115
  12. ^ Айхан Демирбас (2008). Биодизель: реалистичная альтернатива дизельным двигателям. Берлин: Springer. п. 74. ISBN  978-1-84628-994-1.
  13. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг, 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 116
  14. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 126
  15. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг 1913 г., ISBN  978-3-642-64940-0 п. 127
  16. ^ Фридрих Засс: Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaues von 1860 - 1918, Шпрингер, Берлин / Гейдельберг 1962, ISBN  978-3-662-11843-6 п. 499
  17. ^ Журнал macCompanion В архиве 2008-04-09 на Wayback Machine
  18. ^ ITRC (Межгосударственный совет по технологиям и регулированию). 2014. Проникновение нефтяных паров: основы проверки, расследования и управления. ПВИ-1. Вашингтон, округ Колумбия: Межгосударственный совет по технологиям и регулированию, группа по проникновению паров нефти. [1]
  19. ^ «Синтетическое дизельное топливо может сыграть значительную роль в качестве возобновляемого топлива в Германии». USDA Сайт иностранной сельскохозяйственной службы. 25 января 2005 г. Архивировано с оригинал на 2006-09-27.
  20. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2010-08-11. Получено 2010-08-21.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  21. ^ а б Справочник Bosch по автомобильной промышленности, 6-е издание, стр. 327-328.
  22. ^ а б «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-06-11. Получено 2010-08-21.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  23. ^ «Биодизель: спецификации ЕС». Мировая энергия.
  24. ^ «Биодизель: Международные спецификации ASTM (B100)». Мировая энергия. В архиве из оригинала 17 сентября 2007 г.
  25. ^ http://journeytoforever.org/biofuel_library/FIEM.pdf
  26. ^ «Преимущества биодизеля - зачем использовать биодизель? - Pacific Biodiesel». Тихоокеанский биодизель. Архивировано из оригинал на 2017-06-25. Получено 2017-02-14.
  27. ^ http://altfuelsgroup.org/site/images/M_images/projects/b100overview.pdf
  28. ^ «Загрязнение: бензин против конопли». Hempcar Transamerica.
  29. ^ Уорнер, Эмори (февраль 1997 г.). «В целях безопасности с хозпаком на приусадебном участке нужно обращаться должным образом». Журнал Backwoods Home (43).
  30. ^ «Нефть - часто задаваемые вопросы». hse.gov.uk. Руководитель по охране труда и технике безопасности. 6 декабря 2013 г. В архиве из оригинала 5 января 2012 г.. Получено 18 июля 2014.
  31. ^ а б c d е «Технический обзор дизельного топлива». www.staroilco.net. Шеврон. 2007 г.
  32. ^ «Таблица 2.1» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-20.
  33. ^ «Факты о ценах на дизельное топливо». Архивировано из оригинал на 2008-07-19. Получено 2008-07-17.
  34. ^ «Новости по бензину и дизельному топливу - Управление энергетической информации». Архивировано из оригинал на 2001-08-15.
  35. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2007-03-17. Получено 2007-03-27.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  36. ^ http://www.criterioncatalysts.com/static/criterion-gb/downloads/pdf/technical_papers/cri707ertc06.pdf[постоянная мертвая ссылка ]
  37. ^ Государственная типография США (2006-10-25). «Раздел 26, § 48.4082–1 Дизельное топливо и керосин; исключение для окрашенного топлива». Электронный свод федеральных правил (e-CFR). Архивировано из оригинал на 2007-03-23. Получено 2006-11-28. Дизельное топливо или керосин удовлетворяет требованиям к окрашиванию данного параграфа (b) только в том случае, если дизельное топливо или керосин содержит - (1) краситель Solvent Red 164 (и никакой другой краситель) в концентрации, спектрально эквивалентной не менее 3,9 фунтам твердого вещества. краситель стандартный Solvent Red 26 на тысячу баррелей дизельного топлива или керосина; или (2) Любой краситель того типа и в концентрации, которые были одобрены Уполномоченным. Цитируется как 26 CFR 48.4082-1. Этот регламент реализует 26 U.S.C.  § 4082-1.
  38. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-02-05. Получено 2008-02-29.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) Законы и льготы Техаса о биодизеле
  39. ^ "Законы и стимулы Северной Каролины в отношении биодизеля". Архивировано из оригинал 30 ноября 2007 г.
  40. ^ Посмотрите, как работает материал [2] за отличное объяснение
  41. ^ Л. Д. Дэнни Харви, 2010 г., «Энергия и новая реальность 1: энергоэффективность и спрос на энергетические услуги», Лондон: Routledge-Earthscan, ISBN  1-84407-912-0, п. 264, 267; видеть [3], по состоянию на 28 сентября 2014 г.
  42. ^ Веллингтон, Б.Ф .; Асмус, Алан Ф. (1995). Дизельные двигатели и топливные системы. Longman Австралия. ISBN  978-0-582-90987-8.
  43. ^ «Система FIE; система дизельного топлива; топливная система лодки».
  44. ^ Соломон, Брайан; Ю, Патрик (15 июля 2009 г.). Угольные поезда: история железных дорог и угля в Соединенных Штатах (электронная книга Google). Издательская компания МБИ. ISBN  978-0-7603-3359-4. Получено 9 октября 2014.
  45. ^ Даффи, Майкл С. (1 января 2003 г.). Электрические железные дороги 1880–1990 гг.. Лондон: Институт инженерии и технологий. ISBN  978-0-85296-805-5. Получено 9 октября 2014.
  46. ^ «Бензиновый двигатель Mercedes-Benz с 1926 года». Архивировано из оригинал на 2014-07-14. Получено 8 июн 2014.
  47. ^ Котельников, Владимир (2005). Российские поршневые авиационные двигатели. Мальборо: The Crowood Press Ltd. ISBN  978-1-86126-702-3.
  48. ^ Тиллотсон, Джеффри (1981). «Двигатели для основных боевых танков». В полковнике Джоне Уиксе (ред.). Военный ежегодник Джейн 1981–82. Джейн. п. 59,63. ISBN  978-0-7106-0137-7.
  49. ^ Тиллотсон 1981, стр.63
  50. ^ Надель, Норман (11 мая 1977 г.). «Дизельное возрождение продолжается в мотор-сити». Аргус-Пресс. Детройт, Мичиган. Получено 28 июля 2014.
  51. ^ Хирет, Германн; Дрексл, Клаус; Преннингер, Питер (4 ноября 2007 г.). Зарядка двигателя внутреннего сгорания. Springer Science & Business Media. п. 233. ISBN  978-0-471-55878-1. Получено 28 июля 2014.
  52. ^ «Факты о выбросах: средние выбросы диоксида углерода в результате использования бензина и дизельного топлива». Агентство по охране окружающей среды США. 2005 г.
  53. ^ а б «Снижение выбросов парниковых газов». Форум дизельных технологий. Архивировано из оригинал на 2008-03-02. Получено 2008-03-13.
  54. ^ «Дизельные автомобили будут продавать больше бензина». Новости BBC. 23 октября 2002 г.. Получено 2006-11-19.
  55. ^ «Больше миль на галлон». Форум дизельных технологий. Архивировано из оригинал на 2006-09-27. Получено 2006-11-19.
  56. ^ а б «Альтернативное транспортное топливо - любезно предоставлено AIP». world-petroleum.org. Мировой нефтяной совет. 2009 г. В архиве из оригинала 8 сентября 2012 г.. Получено 28 июля 2014.
  57. ^ а б c d Химические рефераты. 110. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. 13 марта 1989 г.. Получено 28 июля 2014.
  58. ^ Торгов, В.Г .; Татарчук, В.В .; Дружинина, И.А .; Корда, Т. и другие., Атомная энергия, 1994, 76(6), 442–448. (Пер. Из «Атомной энергии»; ​​76: № 6, 478–485 (июнь 1994)).
  59. ^ а б Neff, J.M .; McKelvie, S .; Айерс, Р. К. младший (август 2000 г.). Воздействие на окружающую среду буровых растворов на синтетической основе (PDF) (Отчет). Служба управления минеральными ресурсами Министерства внутренних дел США. С. 1–4. 2000-064. Архивировано из оригинал (PDF) 28 июля 2014 г.. Получено 28 июля 2014.
  60. ^ «Рассолы и другие жидкости для ремонта скважин» (PDF). GEKEngineering.com. Джордж Э. Кинг Инжиниринг. 14 марта 2009. Архивировано с оригинал (PDF) на 2013-10-20. Получено 28 июля 2014.
  61. ^ Глоссарий нефтяных месторождений Slumberger, дизельный буровой раствор, http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=diesel-oil%20mud
  62. ^ а б Прайс П.Р., летный лейтенант. «Разработка газовой турбины BMW» (PDF). Подкомитет по целям объединенной разведки. Получено 7 июн 2014.
  63. ^ Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). 1995 г. Токсикологический профиль мазута. Атланта, Джорджия: Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения
  64. ^ Дата, Анил В. (7 марта 2011 г.). Аналитическое горение: термодинамика, химическая кинетика и массообмен (электронная книга Google). Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-107-00286-9. Получено 9 октября 2014.
  65. ^ а б Персонал Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (январь 2009 г.). Руководство по обращению с биодизелем и его использованию (PDF) (Отчет) (Четвертое изд.). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. п. 10. NREL / TP-540-43672. Архивировано из оригинал (PDF) 6 марта 2016 г.. Получено 18 июля 2014.
  66. ^ «Точка воспламенения - топливо». Получено 4 января, 2014.
  67. ^ «Токсичные частицы дизельного топлива проникают прямо в сердце, - предупреждают ученые». Телеграф. Получено 2017-08-26.
  68. ^ «Твердые частицы (PM10 и PM2,5)». Национальный кадастр загрязнителей. Получено 2017-03-03.
  69. ^ «Тысячи автомобилистов Великобритании удаляют сажевые фильтры». Авто Экспресс. 30 октября 2017 года.
  70. ^ «Объемы продаж нефтепродуктов главным поставщиком США». В архиве из оригинала от 2 июля 2007 г.
  71. ^ «ЕС: топливо: дизельное топливо и бензин». TransportPolicy.net. Получено 17 июля 2020.
  72. ^ "Час простоя", тематическая статья, январь 2005 г. В архиве 2008-02-05 на Wayback Machine
  73. ^ "Что такое дизельное топливо" ВОДОРОСЛИ "?". criticalfueltech.com. Critical Fuel Technology, Inc., 2012 г.. Получено 9 октября 2014.
  74. ^ Микробное загрязнение дизельного топлива: влияние, причины и профилактика (Технический отчет). Компания Dow Chemical. 2003. 253-01246.
  75. ^ Администратор AFS. «Загрязнение воды в топливе: причина и следствие - Американское общество фильтрации и разделения». Архивировано из оригинал на 2015-03-23.
  76. ^ «Нефть на дороге как причина аварий». ICBCclaiminfo.com. Архивировано из оригинал 7 апреля 2013 г.

дальнейшее чтение

  • Л. Д. Дэнни Харви, 2010, «Энергия и новая реальность 1: энергоэффективность и спрос на энергетические услуги», Лондон: Routledge-Earthscan, ISBN  1-84407-912-0, 672 с .; видеть [4], по состоянию на 28 сентября 2014 г.

внешняя ссылка