4第四章_燃料与燃烧化学

汽车工程系本章要求：了解：石油的基本组成和各种燃料的基本性能。了解：石油的基本组成和各种燃料的基本性能。理解：燃烧热值、燃烧过程、发动机混合气的着火和燃烧方式。`第一节发动机的燃料第二节代用燃料及其应用（自学）`第二节代用燃料及其应用（自学）`第三节燃烧化学`第三节燃烧化学`第四节燃烧的基本理论第四节燃烧的基本理论`作业及思考题第1节发动机燃料石油的主要成分：碳氢化合物（烃），占96%-99%，少量O、N、S等，占1%-4%汽油：碳原子5-7的烃类，沸点60-205°。少量O、N、S等，占1%-4%石油燃料柴油：碳原子10-22的烃类，沸点180-370°。石油燃料馏分表`石油燃料（汽油柴油）`石油燃料（汽油、柴油）直接蒸馏法直接蒸馏法：将原油在专用的炼油塔(分馏塔)中进行加热蒸馏，不同的分馏温度，得到不同成分的燃油，最终获得的燃料约占原油的炼制同成分的燃油，最终获得的燃料约占原油的25％一40％。方法裂解法裂解法：将蒸馏后的重油等一些高分子成分通过不同的技术手段裂解为分子量较轻的成（补）通过不同的技术手段裂解为分子量较轻的成分。热裂解法热裂解法::通过加温加压进行裂解催化裂解法催化裂解法::使用催化剂(触媒)进行裂解工业的血液PX项目对二甲苯对二甲苯石油那些事儿？开车易，加油不易，且用且珍惜1、石油之争谁掌握了石油，谁就控制了所有国家；谁掌握了粮食，谁掌握了石油，谁就控制了所有国家；谁掌握了粮食，谁就控制了人类；谁掌握了货币，谁就控制了所有政府。——基辛格中东战争、海湾战争、两伊战争、巴以冲突2、成品油价---国内2013年3月26日，国家发展和改革委员会宣布下调油价并同步出台价格机制完善方案。一是将成品油调价周期由22个工作日缩短至10个工作日；二是取消挂靠国际市场油种平均价格波动4%的调价幅度限制；三是适当调整国内成品油价格挂靠的国际市场原油品种。“市场化”3、石油巨头埃克森美孚公司世界最大的非政府石油天然气生产商，总部设在美国得克萨斯州爱文市。在全球拥有生产设施和销售产品，在六大洲从事石油天然气勘探业务；在能源和石化领域的诸多方面位居行业领先地位。埃克森美孚见证了世界石油天然气行业的发展，其历史可以追溯到约翰·洛克菲勒于1882年创建的标准石油公司，至今已经跨越了125年的历程。英国石油公司1909年，BP由威廉·诺克斯·达西创立。BP由前英国石油、阿莫科、阿科和嘉实多等公司整合重组形成是世界上最大的石油和石化集团公司之一主要业务是油气勘探公司整合重组形成，是世界上最大的石油和石化集团公司之。主要业务是油气勘探开发；炼油；天然气销售和发电；油品零售和运输；以及石油化工产品生产和销售。拥有12个下属分公司，在世界70多个国家有业务活动。荷兰皇家壳牌集团世界第二大石油公司，总部位于荷兰海牙，由荷兰皇家石油与英国的壳牌两家公司合并组成。它是国际上主要的石油、天然气和石油化工的生产商，在30多个国家的50多并组成它是国际主要的石油天然气和石油化的生产商，在多个国家的多个炼油厂中拥有权益，同时也是全球最大的汽车燃油和润滑油零售商。它亦为液化天然气行业的先驱，并在融资、管理和经营方面拥有丰富的经验。业务遍及全球145个国家，雇员近12万人，油、气产量分别占世界总产量的3%和3.5%。道达尔石油公司1998年11月法国道达尔公司与比利时菲纳石油公司(FINA)合并，及2000年3月道达尔菲纳石油公司对法国埃尔夫公司(ELF)购并这两次交易后的产物。全世界第四大石油及天然气公司，在全球超过110个国家开展润滑油业务。2003年5月7日全球统一命名为道达尔(TOTAL)，总部设在法国巴黎，旗下由道达尔(TOTAL)、菲纳(FINA)、埃尔夫(ELF)三个品牌组成。康菲国际石油公司由美国康纳和石油公司(Conoco)和菲利普斯石油公司(Phillips)于合并成立。是综合性的跨国能源公司康菲石油公司是美国第三大石油公司全球第五大是综合性的跨国能源公司，康菲石油公司是美国第三大石油公司，全球第五大能源公司。核心业务包括石油的开发与炼制，天然气的开发与销售，石油精细化工的加工与销售等石油相关产业，公司以雄厚的资本和超前的技术储备享誉世界，与30多个国家和地区有着广泛的业务往来。1、抗暴性：汽油在气缸内燃烧抵抗爆震的能力。一、汽油的使用特性1、抗暴性：汽油在气缸内燃烧抵抗爆震的能力。辛烷值，是在特殊的单缸试验机上按规定的条件进行。辛烷值，是在特殊的单缸试验机上按规定的条件进行正庚烷（辛烷值0异辛烷（辛烷值100）与汽油抗暴性比较标准燃料异辛烷（辛烷值100）混合液中异辛烷的体积百分数即为辛烷值。混合液中异辛烷的体积百分数即为辛烷值。研究法（RON）和马达法（MON）600r/min900r/min辛烷值测定方法：600r/min900r/min二者之差为汽油的灵敏度，是衡量抗暴性随着燃烧条件而变化的尺度。我国汽油牌号按研究法辛烷值进行标定：如90#、93#和我国汽油牌号按研究法辛烷值进行标定：如90#、93#和97#（其研究法辛烷值分别为90、93和97）。爆震原因：压缩比压缩比点火角发动机温度积碳积碳燃油标号2、蒸发性：强-混合均匀，燃烧完全，起动加速性好，运转平稳；强-混合均匀，燃烧完全，起动加速性好，运转平稳；但易产生气阻，储存运输损失也大；差-混合气形成不良，起动、加速性差，燃烧不完全，附在汽缸壁上的油滴易破坏润滑油膜。附在汽缸壁上的油滴易破坏润滑油膜。馏出温度：馏出温度：10%：低-起动性好；但过低易气阻。50%：低-挥发性好，加速性和平稳性好，暖机时间短。90%：标志含有难挥发的重质成分。高-则重质成分多，易90%：标志含有难挥发的重质成分。高-则重质成分多，易形成积炭，从而稀释机油。3、氧化安定性：抵抗氧化长久保持性质不变的能力。氧化安定性差，易氧化、聚氧化安定性差，易氧化、聚合，生成酸性或胶状物质，加重腐蚀、堵塞，积炭，爆震倾向加大。大。主要影响成分：不饱和烃。实际胶质诱导期诱导期4、添加剂：为改善汽油使用性能（抗爆、抗氧等）。四乙基铅?（TEL）甲基叔丁基醚（MTBE）汽油清净剂抗爆剂乙基叔丁基醚（ETBE）乙醇抗爆剂二、柴油的使用特性1、自燃性：在无外界火源时，柴油自行着火的能力。1、自燃性：在无外界火源时，柴油自行着火的能力。十六烷值：实验方法和仪器设备国家标准正十六烷（十六烷值100）-甲基萘（十六烷值0）以柴油自燃性比较α-甲基萘（十六烷值0）混合液中正十六烷的体积百分数即为十六烷值。十六烷值过高，柴油喷入后来不及混合便开始着火，燃烧不完全，冒黑烟；燃烧不完全，冒黑烟；十六烷值过低，不仅起动困难，而且由于着火落后十六烷值过低，不仅起动困难，而且由于着火落后期长，工作粗暴。车用柴油的十六烷值通常在40-65范围内。浊点：柴油中所含石蜡开始结晶，变混浊的温度。2.低温流动性浊点：柴油中所含石蜡开始结晶，变混浊的温度。凝点：柴油失去流动性开始凝结的温度。我国轻柴油按凝点分10、0、-10、-20、-35号5个牌号（分别对应凝点10°、0°、-10°-20°和-35°）。号（分别对应凝点10°、0°、-10°-20°和-35°）。流动性对使用性能的影响：粘度高，供油和雾化不良，起流动性对使用性能的影响：流动性差（凝点高）：动困难，燃烧不良（冒黑烟）。粘度低，喷油泵、喷油器等精密偶件易流动性过高：粘度低，喷油泵、喷油器等精密偶件易漏油，同时会因油膜承载能力差，磨损也加剧。流动性过高：3.蒸发性馏出温度：馏出温度：50%：低-轻质馏分多，起动性好。90%：低-重质馏分少，加速性和平稳性好，燃烧更充分，经济性和排放性好。4.残炭值：指在无空气通入的情况下，柴油加热生成分，经济性和排放性好。碳值残渣的性质。残炭值高，易产生积炭。残炭值高，易产生积炭。硫会造成腐蚀、酸雨、碳烟、三元催化中5.含硫量：硫会造成腐蚀、酸雨、碳烟、三元催化中毒（柴油的含硫量高于汽油）。5.含硫量：磨损和腐蚀。6.机械杂质和水：第2节代用燃料一、代用燃料分类液态：甲醇、乙醇、植物油等。物态LPGLiquefiedPetroleumGas分类气态：天然气、氢气、沼气、液化石油气等。CNGCompressedNaturalGasLPGLiquefiedPetroleumGas无氧：主要成分是C和H，如甲烷、天然气、氢气、液化石油气等。成分化石油气等。成分含氧：除C和H外，还含有一定的O，如醇类、植物油、煤气等。二、天然气：特点：主要成分甲烷（83%-99%）。特点：1、密度低，燃烧时耗氧少，功率低（普通燃料的90%）；2、抗暴性好、可加大压缩比，但自然性差，只2、抗暴性好、可加大压缩比，但自然性差，只能点燃；3、气态易混合，燃烧完全，排放好；4、含碳量少，CO2排放少，基本无碳烟；4、含碳量少，CO2排放少，基本无碳烟；5、便于实现稀薄燃烧。天然气发动机：纯天然气和双燃料（汽油、柴油起点燃作用）纯天然气和双燃料（汽油、柴油起点燃作用）三、液化石油气：特点：各种烃类（稀烃6%）。特点：1、热值略低于汽油（甲烷越高热值越低）；2、抗暴性好、可加大压缩比（甲烷含量越高抗暴性越好）；暴性越好）；3、着火界限宽；4、着火温度高，燃烧速度慢，需要的点火能量大；大；5、气态易混合，燃烧完全，排放好；与柴油掺5、气态易混合，燃烧完全，排放好；与柴油掺烧时可降低碳烟90%。油改气？1、使用天然气作为燃料的工作原理与原1、使用天然气作为燃料的工作原理与原来的汽油机相同。点火方式、结构、压缩比。2、只是另外加上天然气的储气瓶、减压阀及相应的开关。3、改装费用较低，而且用天然气或汽油两种燃料都可以工作。两种燃料都可以工作。4、天然气的抗爆性很好，允许在较高的压缩比下工作，但原发动机的压缩比没有改压缩比下工作，但原发动机的压缩比没有改变，为什么？发动机的功率要损失10%～20%。5、为了减少功率损失，哪些措施？目前汽油车改装时，发动机的压缩比一般保持不变。CNG发动机的主要技术特点如下：l）CNG发动机的排放特性、经济性要优于LPG发动机。同时，由于天然气资源较丰富，CNG汽车具有广阔的发展前景。2）CNG的辛烷值高（130），抗爆性好，有利于提高压缩比。3）CNG的能量密度较小(单位体积），其续驶里程低于LPG汽车。3）CNG的能量密度较小(单位体积），其续驶里程低于LPG汽车。目前，LPG与CNG作为内燃机的代用燃料，大多是在常规汽车上采用加装气体燃料供给系统的方法来实现。这种方法没有充分发挥LPG和CNG的潜力，但气体燃料供给系统的方法来实现。这种方法没有充分发挥LPG和CNG的潜力，但这种两用燃料汽车具有燃料灵活性的优点。由主机厂开发的单一燃料或混合燃料汽车，其动力性经济性显著高于简单改装的汽车（广州采用公交车玉柴的发料汽车，其动力性经济性显著高于简单改装的汽车（广州采用公交车玉柴的发动机）。LPG及CNG的大规模使用取决于气体燃料的价格、环境保护的要求和供气网络的建立和完善。环境保护的要求和供气网络的建立和完善。二、醇类燃料：优点：甲醇、乙醇。优点：1、含氧高，燃烧所需空气少，燃烧基本无碳烟；2、燃烧速度快，抗爆性好，可采用大压缩比，并可用于汽油添加剂，改善其抗爆性；并可用于汽油添加剂，改善其抗爆性；3、来源广泛。1、醇类对许多金属、非金属的腐蚀性强，同时缺点：1、醇类对许多金属、非金属的腐蚀性强，同时生成水又多，腐蚀、磨损加重；2、热值低、汽化潜热大、高挥发性成份低，凝2、热值低、汽化潜热大、高挥发性成份低，凝点又低，难起动；3、自然性差，只能点燃，所需点火能量大。氢燃料电池效率效率排放重量轻如一辆车蓄时里程400公里，仅需50千瓦的燃料电池堆，大约加5公斤的氢气就可以，而同样一辆纯电动汽车跑400公里，。所需锂电池的重量大约为700公斤。解决电动车充电问题成本如功率100瓦相当于1.8L排量的氢燃料电池汽车，仅氢燃料电池组的成本就接近100如功率100瓦相当于1.8L排量的氢燃料电池汽车，仅氢燃料电池组的成本就接近100万元人民币；而氢燃料电池组在频繁高低速