石油产品分析第六章2

标准燃料使用着火性能好的正十六烷和着火性能差的 七甲基壬烷按不同体积比配制成的混合物。规定正十六烷 的十六烷值为100，七甲基壬烷的十六烷值为15。
2.十六烷指数 十六烷指数是表示柴油着火性能的一个计算值， 它是用来预测馏分燃料的十六烷值的一种辅助手段。
3.柴油指数 柴油指数是表示柴油着火性能的另一个计算值。它是和 柴油密度、苯胺点相关联的参数，也可以用它来计算十六烷 值。 虽然十六烷指数和柴油指数的计算简捷、方便，很适用 于生产过程的质量控制，但也不允许随意替代用标准发动机 试验装置所测定的试验值，柴油规格指标中的十六烷值必须 以实测为准。
第六章 油品燃烧性能的分析(二）
第二节 柴油的着火性
一、评定柴油着火性的意义
1.柴油机的工作粗暴现象 （1）柴油机的工作原理 柴油机和汽油机都属于活塞式内燃发动机，按工作过程不同， 柴油机分为四行程和二行程两类。 常见的四行程发动机为例，说明其工作原理。
①吸气。吸入空气。
②压缩。压缩吸入的空气。 ③膨胀作功。喷油，自燃，推动活塞向下运动作功。
喷气式发动机是和汽油机、柴油机完全不同的一类发动机，按发 动机结构和工作原理的不同分为涡轮喷气式、涡轮螺旋桨式和充 压式三种类型。
现以应用最广泛的涡轮喷气式发动机为例，介绍其工作原理和结 构。它是由空气压缩机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管几部分组成。
涡轮喷气式发动机工作时，空气从进气道进入离心 式压缩机，经加压进入到燃料室，与喷嘴喷出的燃料混 合并在燃烧室内连续不断燃烧，燃烧室中心的燃气温度 可达1900~2200℃.燃烧后的高温气体与冷空气混合， 温度降至750~850℃后进入燃气涡轮，推动涡轮高速旋 转，从而带动空气压缩机工作。燃气最后进入尾喷管， 并500~600℃的温度下高速喷入大气，产生的反作用力 推动飞机前进。
柴油着火性通常用十六烷值表示，一般十六烷值高的柴 油，自燃能力强，燃烧均匀，着火性也好，不易发生工作粗 暴现象，发动机热功效率提高，使用寿命延长。 十六烷值过高，柴油会形成黑烟，燃料消耗量反而增加， 因为燃料的着火滞后期太短，自燃时还未与空气混合均匀， 致使燃烧不完全，部分烃类因热分解而形成黑烟。
以石蜡基原油生产的柴油，其十六烷值高于环烷基原油 生产的柴油。这是由于前者含有较多的烷烃，而后者含有较 多的环烷烃所致。由相同类型原油生产的柴油，直馏柴油的 十六烷值要比催化裂化、热裂化及焦化生产的柴油高，其原 因就在于化学组成发生了变化，催化裂化柴油含有较多芳烃， 热裂化和焦化柴油含有较多烯烃，因此十六烷值有所降低。 经过加氢精制的柴油，由于其中的烯烃转变为烷烃，芳烃转 变为环烷烃，故十六烷值明显提高。
测定步骤： 1.喷油量的测量 2.喷油提前角的调整 3.试样着火滞后期的测量 4.标准燃料的选择
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第三节 喷气燃料的燃烧性能
一、喷气式发动机的工作原理 喷气燃料用于喷气式发动机。 喷气式飞机飞行高、速度大，油耗少、热功转化效率高，目前广 泛使用在军用和民航中。
喷气燃料烟点的高低与积炭的多少密切相关，烟点越高， 积炭越少。因此，烟点与油品组成的关系，就是积炭与组 成的关系。积炭可分为硬积炭与软积炭。
测定烟点的意义 烟点是喷气燃料燃烧性能的重要质量指标，限制 合适的烟点，可以保证燃料正常燃烧，避免积炭的形 成。
要使烟点合格，必须控制燃料的烃类组成和馏分 组成。由于芳烃特别是双环芳烃对烟点的影响最大， 因此喷气燃料的规格指标中除限制烟点外，还要限制 有害组份芳烃的含量，要求其体积分数不大于20%。
（1）热值 单位质量燃料完全燃烧时所放出的热量，称 为质量热值，单位为kJ/kg。热值表示喷气燃料的能量性 质。 喷气燃料主要由碳氢化合物组成，完全燃烧后主要生 成二氧化碳和水，按生成水的状态不同，热值又分为高热 值和低热值。高热值又称为总热值，它是指燃料燃烧生成 的水蒸气被全部冷凝成液态水时的热值；低热值又称为净 热值，它与高热值的区别在于燃烧生成的水是以蒸汽状态 存在的。因此，如果燃料中不含水分、则高低热值之差即 为相同温度下水的蒸发潜热。
这种发动机没有气缸，燃料在压力下连续喷入 到高速的空气流中，一经点燃便连续燃烧，并不像 活塞式发动机那样，燃料的供应、燃烧间歇进行。 发动机工作原理的特殊性决定其对所用燃料燃烧性 能要求的特殊性。
二、评定喷气燃料燃烧性能的指标 喷气式发动机对燃料的要求非常严格，要求喷气 燃料具有良好的燃烧性能，即热值高、密度大、燃烧 迅速而完全、不产生积炭和有害物质等。 喷气燃料的燃烧性主要用热值、烟点、辉光值来 评价。
*辉光值与化学组成的关系
辉光值与燃料的化学组成有关，当烃类碳原子数相同时， 烷烃的辉光值最高，环烷烃、烯烃居中，芳烃最小。生炭性强 的燃料如含芳烃多的燃料，燃烧后生成炭粒较多，火焰亮度增 加，热辐射强度增大，当达到同样辐射强度时，火焰升温小， 其辉光值也小；反之，生炭性弱的燃料，热辐射强度小，当达 到同样辐射强度时，火焰温升大，则辉光值较大。
柴油机和汽油机的构造对比-国语流畅.qsv
汽油机
柴油机
①吸气。吸入空气与燃料的混合气。 ①吸气。吸入空气。
②压缩。压缩吸入的气体。
③膨胀作功。点燃，推动活塞向下
②压缩。压缩吸入的空气。
③膨胀作功。喷油，自燃，推 动活塞向下运动作功。 ④排气。
运动作功。
④排气。
（2）柴油机的工作粗暴现象 从喷油器开始喷油到燃料自燃着火这段时间，称为着 火滞后期（或称为滞燃期）。 如果柴油的自然点高，则着火滞后期增长，以致在开 始自燃时，汽缸内积累较多的柴油同时自燃，温度和压力 将剧烈增高，冲击活塞头剧烈运动而发出金属敲击声，这 种现象称为柴油机的工作粗暴。
为提高柴油的着火性能，可将十六烷值低的热裂化、焦 化柴油和部分十六烷值较高的直馏柴油掺和使用，此即柴油 的调和。此外还可以采用加入添加剂的手段，提高柴油的十 六烷值，常用的添加剂是硝酸烷基酯。
二、柴油着火性的评定方法
1.十六烷值 十六烷值是评定柴油着火性的指标之一。它是在规定 操作条件的标准发动机试验中，将柴油式样与标准燃料进 行比较测定，当两者具有相同的着火滞后期时，标准燃料 的十六烷值即为试样的十六烷值。
柴油机工作粗暴 有什么危害呢？
柴油机工作粗暴同样会使柴油燃烧不完全，形成黑烟， 油耗增大，功率降低，并使机件磨损加剧，甚至损坏。
有良好着火性，自燃点低， 十六烷值合适，燃烧完全，发 动机工作稳定性好，不发生工 作粗暴现象，能发挥应有的功 率。
2.评定柴油着火性的意义 （1）判断柴油燃烧性能，为油品使用及质检提供依据。 柴油的着火点就是指柴油的自燃能力，换言之，就是柴 油燃烧的平稳性。 不同转速的柴油机对柴油十六烷值的要求是不同的。
（2）了解柴油着火性与化学组成的关系，指导油品生产 柴油的着火性与其化学组成及馏分组成有密切关系。 实验表明，相同碳原子数的不同烃类，正构烷烃的十六 烷值最高，无侧链稠环芳烃的十六烷值最低，正构烯烃、环 烷烃、异构烷烃居中；烃类的异构化程度越高，环数越多. 其十六烷值越低；芳烃和环烷烃随侧链长度的增加，其十六 烷值增加，而随侧链分支的增多，十六烷值显著降低；对相 同的烃类来说，相对分子质最越大，热稳定性越差，自燃点 越低，十六烷值越高。
测定辉光值的方法Biblioteka 测定辉光值按 GB/T11128-1989《喷气 燃料辉光值测定法》标 准方法进行，辉光值计 由火焰温升测定系统和 火焰辐射强度测定系统 组成。
辉光值测定的基本原理是：在标准试验条件下将试样与 两个标准燃料相比较（标准燃料之一为工业标准异辛烷，规 定其辉光值为100；另一标准燃料为四氢化萘，规定其辉光 值为0），当三者在同样辐射强度时（规定以四氢化萘烟点 时的火焰强度为基准），测定火焰温度升高值，按规定公式 即可计算出试样的辉光值。
热值测定方法 喷气燃料热值的测定按GB/T 384－1981（1988） 《石油产品热值测定法》进行。该标准适用于测定不含 水的航空汽油、喷气燃料、燃料油和重油等石油产品的 总热值和净热值。测定仪器是氧弹式量热计。 测定意义：喷气燃料的质量热值越高，耗油率越小，续 航能力越强。
（2）烟点 烟点又称无烟火焰高度，是指规定的条件下，试样在标准 灯具中燃烧时，产生无烟火焰的最大高度，单位为mm。它 是评定喷气燃料生成软积炭倾向的指标。
④排气。
图6-6 柴油机原理构造图 1－活塞；2－气缸；3－进气管；4－空气滤清器；5－进气阀；6－喷油嘴； 7－高压油泵；8－细滤清器；9－输油管；10－粗滤清器；11－油箱； 12－排气阀；13－排气管；14－消声器
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（3）辉光值
辉光值是标准仪器内，用规定的方法测定火焰辐射强度的一个相 对值，用固定火焰辐射强度下的火焰温度升高的相对值表示。辉光值 反映燃料燃烧时的辐射强度，用它可以评定燃料生成硬积炭的倾向。 辉光值反映燃料燃烧时辐射强度的高低和评定燃料生成硬积炭倾 向的大小。燃烧室壁上硬积炭的生成与火焰辐射强度密切相关，辉光 值越高，表示燃料燃烧时火焰的辐射强度越低，燃烧时生成积炭的倾 向越小。为减少硬积炭的生成，喷气燃料的辉光值要求不低于45。
烟点测定方法
烟点的测定按GB/T382-1983(1991)《煤油烟点测定法》标 准方法进行。该标准方法适用于测定煤油和喷气燃料的烟 点。 测定时量取一定量试样注入清洁、干燥的贮油器中，点燃 灯芯，按规定调节火焰高度至10mm，燃烧5min。再将灯芯 升高到出现有烟火焰，然后平稳地降低火焰高度，读取烟 尾刚好消失时的火焰高度，即为烟点的实测值。
三、改善着火性能的方法 提高柴油着火性能的添加剂称为柴油着火性能改进剂， 又称柴油十六烷值改进剂。酸酯化合物和有机过氧化物都 可以明显提高十六烷值。 不同的十六烷值改进剂对不同柴油的改进效果不一样。
四、柴油十六烷值测定方法概述 基本原理： 柴油的十六烷值是在试验发动机的标准操作条件下， 将柴油着火性质与已知十六烷值的标准燃料混合物进行比 较来测定的。 其中两个标准燃料的十六烷值分别比试样略高或略低， 在着火滞后期相同的情况下，测定它们的压缩比，并据此 用内插法计算试样的十六烷值。