Главная -> Словарь

Возникновения зародышей

Детонационная стойкость является основным показателем качества авиа- и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500 — 2000 м/с, а дав/ение нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перппад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и выз лвает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной дето нации возможны и аварийные последствия. Особенно эпасна детонация в авиационных двигателях. Для объяснения механизма детонации в двигателях предложено несколько теорий, но наиболее признанной из них является пероксидная теория с цепным механизмом, разработанная русским ученым А.Н. Бахом. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбю — раторныхдвигателях оказывают влияние как конструктивные особен — ности двигателя , так и качество применяемого топлива.

рабочей смеси в камере сгорания. Из этого принципа следует, что при конструировании карбюраторных двигателей следует стремиться к •^тченьшению диаметра цилиндров, увеличению их числа и числа оборотов коленчатого вала, к обеспечению интенсивного теплообмена 1! системе охлаждения, использовать для изготовления блока цилиндров металлы с высокой теплопроводностью, например, алюминий; следует отдать предпочтение таким формам камеры сгорания, которые обеспечивают наилучшие условия для перемешивания и одновременно отвода тепла рабочей смеси и т.д. С повышением степени сжатия уменьшается время сгорания рабочей смеси и существенно улучшаются технико-экономические показатели двигателя, однако при этом в результате повышения температуры в камере сгорания возрастает вероятность возникновения детонации, а также неконтролируемого самовоспламенения топлива.

Вероятность возникновения детонации при работе на данном двигателе существенно зависит и от химического состава примени — емого автобензина: наиболее стойки к детонации ароматические и изопарафиновые углеводороды и склонны к детонации нормальные парафиновые углеводороды бензина, которые легко окисляются кислородом воздуха.

Г. С. Шимонаев считает ', что для возникновения детонации необходимы два условия: 1) в топливо-воздушной смеси, должны протекать предпламенные реакции, соответствующие реакциям переходной зоны самовоспламенения, и 2) суммарная скорость экзотермических предпламенных реакций должна превышать некоторое критическое значение. Эти условия возникают при определенной степени сжатия, когда давление и температура последней части ТВС достигают таких значений, при которых ее самовоспламенение сопровождается самоускорением волн сжатия и появлением детонационных волн.

Сущность метода стендовых детонационных испытаний автомобильного бензина заключается в следующем. На эксплуатационном режиме работы двигателя, при котором создаются наиболее благоприятные условия для возникновения детонации , определяют зависимость угла опережения зажигания, вызывающее начало слышимой детонации, от числа оборотов двигателя на ряде смесей эталонных топлив. По результатам испытаний строят первичную детонационную характеристику двигателя . Аналогичным образом снимается первичная детонационная характеристика испытуемого бензина, которую совмещают с первичной детонационной характеристикой двигателя .

Если в двигателе используется такой бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не образующие при окислении большого количества перекисных соединений, то концентрация перекисей в последних порциях смеси не достигает критических значений, и сгорание заканчивается нормально, без возникновения детонации.

А — при угле опережения зажигания 20° до ВМТ и нормальном сгорании; Б — при угле опережения зажигания 19,2° до ВМТ и сгорании с детонацией; X— искра; Д — место возникновения детонации.

рания, что связано с зонами преимущественного возникновения детонации и условиями отражения ударных волн от стенок . Следует отметить, что еще до появления каких-либо видимых разрушений работа двигателя с детонацией ведет к повышенному износу деталей . Так, в табл. 12 приведены результаты исследования влияния детонации на износ.цилиндров. Опыты проводились на шестицилиндровом двигателе таким образом, что три цилиндра работали с детонацией, а три других — без детонации. Через 200 ч испытаний проводился второй этап, во время которого три цилиндра, ранее работавшие без детонации, переводились на детонационный режим, и наоборот. Исследования показали, что при работе двигателя с детонацией, в тех случаях, когда не наблюдается аварийных разрушений, происходит снижение его долговечности в 1,5—3 раза.

Алюминиевые поршни и головка блока цилиндров лучше отводят тепло, чем чугунные, поэтому условия для возникновения детонации в двигателях

Сущность метода детонационных испытаний сводится к следующему. На реальном эксплуатационном режиме работы двигателя, при котором создаются наиболее благоприятные условия для возникновения детонации , определяют зависимость угла опережения зажигания, вызывающего начало слышимой детонации, от числа оборотов двигателя на ряде смесей эталонных

При эксплуатации двигателя по мере отложения нагара в камере сгорания создаются более благоприятные условия для возникновения детонации, и

Присутствие жидких малоциклических ароматических углеводородов из-за наличия в их молекулах коротких боковых цепей не влияет на структуру и размер кристаллов парафиновых углеводородов. Повышенное их содержание приводит к увеличению размеров этих кристаллов вследствие уменьшения концентрации последних в растворе, что связано с облегчением условий роста кристаллов. Полициклические ароматические углеводороды в концентрации 25% на смесь способствуют уменьшению размеров кристаллов парафинов, что объясняется повышением вязкости раствора, из которого проводится кристаллизация. Процесс кристаллизации твердых углеводородов из полярных и неполярных растворителей протекает в форме монокристаллических образований; образуется структура, состоящая из кристаллов определенной формы, причем каждый монокристалл развивается из одного и того же центра. При такой форме кристаллизации отдельные кристаллы могут быть как разобщены между собой, так и образовывать в растворе пространственную кристаллическую решетку. С помощью электронного микроскопа при увеличении в 13000 раз удалось проследить практически все стадии роста кристаллов от момента возникновения зародышей до полностью оформленного кристалла i. Такое постадийное изучение процесса роста кристаллов проведено на примере пента-контана при кристаллизации в углеводородной среде .

Присутствие жидких малоциклических ароматических углеводородов из-за наличия в их молекулах коротких боковых цепей не влияет на структуру и размер кристаллов парафиновых углеводородов. Повышенное их содержание приводит к увеличению размеров этих кристаллов вследствие уменьшения концентрации последних в растворе, что связано с облегчением условий роста кристаллов. Полициклические ароматические углеводороды в концентрации 25% на смесь способствуют уменьшению размеров кристаллов парафинов, что объясняется повышением вязкости раствора, из которого проводится кристаллизация. Процесс кристаллизации твердых углеводородов из полярных и неполярных растворителей протекает в форме монокристаллических образований; образуется структура, состоящая из кристаллов определенной формы, причем каждый монокристалл развивается из одного и того же центра. При такой форме кристаллизации отдельные кристаллы могут быть как разобщены между собой, так и образовывать в растворе пространственную кристаллическую решетку. С помощью электронного микроскопа при увеличении в 13000 раз удалось проследить практически все стадии роста кристаллов от момента возникновения зародышей до полностью оформленного кристалла . Такое постадийное изучение процесса роста кристаллов проведено на примере пента-контана при кристаллизации в углеводородной среде .

При образовании нефтяного кокса в реакционных аппаратах жидкая фаза постепенно переходит в твердую фазу. Весь процесс коксообразования в кубах условно принято делить на три стадии от начала возникновения зародышей до их агрегирования. При нагревании нефтяных остатков имеют место как реакции распада, так и реакции конденсации и уплотнения. Реакции распада являются эндотермическими, т. е. требуется подвод тепла извне, а реакции конденсации и уплотнения - экзотермическими и протекают с выделением тепла. При коксовании с периодической загрузкой доля экзотермических реакций к концу цикла достигает наибольшего значения, и выделяющееся тепло ускоряет протекание реакций, которые приобретают характер цепных.

Под действием высокой температуры углеводородное сырье образует дисперсные частицы определенной структуры. В соответствии с представлениями, основанными на работах Теснера , формирование сажевых частиц состоит из этапа возникновения зародышей и их роста. Предполагают, что первичные зародыши сажевых частиц формируются в результате сложных процессов возникновения из молекул свободных радикалов и взаимодействия их по цепной разветвленной реакции.

Несмотря на принципиальные различия природы органического и неорганического сырья и некоторых стадий и режимов получения твердых дисперсных систем, последние основаны на фазовых переходах и во многом схожи и подчиняются одним и тем же закономерностям. Влияние внешних воздействий на первом этапе сводится к регулированию ММВ соединений сырья, в подготовке к управляемым фазовым переходам на стадии возникновения зародышей и их роста.

Образование нефтяного кокса является процессом, в результате которого появляется новая фаза; процесс распадается на стадии возникновения зародышей и последующего их агрегирования. При этом система постепенно переходит из одного состояния в другое. Переход компонентов нефтяных остатков в карбоиды, а далее в графит термодинамически вполне закономерен, так как он сопровождается снижением уровня свободной энергии. В ряду бензол — -нафталин — -антрацен — ктирен — »-графит запас свободной энергии в калориях на один атом углерода уменьшается в следующем порядке: 4930 — И741 — *-4496 — »-4015 — йЗ , формирование сажевых частиц состоит из этапа возникновения зародышей и их роста. Предполагают, что первичные зародыши сажевых частиц формируются в результате сложных процессов возникновения из .молекул свободных радикалов и. взаимодействия -их по цепной разветвленной реакции.