Referat Combustibili
Mai jos puteti citi fragmente din
Referat Combustibili si de asemenea puteti face
Download Referat CombustibiliCiteste fragmente din Referat Combustibili
COMBUSTIBILI
Combustibili
Prin combustibil se intelege orice substanta, sau amestecuri
de substante, care in urma unei reactii chimice de ardere, produce o
mare cantitate de caldura.
Dun categoria combustibililor chimici fac parte:carbuni de
pamant ,titeiul si gazelle de sonda, gazelle naturale, lemnul etc. Dupa
starea de agregare si dupa provenienta lor, combustibilii chimici se pot
grupa in solizi, lichizi si gazosi.
Caracteristicile combusitbililor
Pentru caracterizarea unui combbustibil, in afara de starea
fizica si de provenienta trebuie sa i se mai cunoasca compozitia
chimica, puterea calorica, cantitatea de aer necesara arderi,
temperatura gazelor de ardere etc.
Compozitia combustibililor: Combusitbili solizi contin
diferite combinati organice ale elementelor C,H,S(elemente
combustibile),O si N,alaturi de umiditate, (Wt) si substante minerale
(Al) care dau cenusa.
Carbonul este elementul principal al combustibililor solizi.
Acesta se gaseste in proportie de 50-95%, in functie de natura si varsta
combustibililui . Prin arderea completa a unui kilogram de carbon se
obtine o energie de 33.44o kJ.
Hidrogenul se gaseste in combustibilii solizi intre 2-6 %.
Acesta este, de asemenea un element care ridica valoarea termica a
combustibililui, intrucat prin ardere se degaja o mare cantitate de
caldura .
Sulful participa cu o pondere de 0,1 – 7 %, in compozitia
diferitilor combusitbili solizi. In combusitbil , sulful se gaseste sub
trei forme: in combinati organice (sulf organic), sub forma de sulfuiri
metalice, in combinati anorganice oxigenate (de exemplu,
sulfati). In procesul de ardere intervin numai sulful organic si cel
piritic. Cu toate ca la arderea sulfului se degajeaza o mare cantitate
de caldura, acest element este daunator in
procesul de ardere a combustibilior, deoarece SO2 format corodeaza
patile metalice ale
focarului si are actiune poluanta (fiind un component al ploilor acide).
Pe langa acesta, sulful necesita pentru aprindere o temperatura mare
(500 – 600 C).
Azotul se gaseste in general in cantitate mica, nedepasind 2%.
El este un element nedorit in masa combustibilului. Acesta nu participa
la ardere, dar ia caldur a pentru a se incalzi pana la temperatura cu
care gazele arse parasesc instalatia de ardere si prin urmare consuma o
parte din caldura degajata la arderea combustibilului.
Oxigenul se gaseste in combusitbili in proportie de 2 %
(antracid) pana la 44 % (lemn). Prezenta sa in combusitbil conduce la
micsorarea valorii termice a acestuia, deoarece fiind combinat mai ales
cu carbonul si hidrogenul, o cantitate din aceste elemente combustibile
sunt deja oxidate.
Umiditatea combustibililor constituie de asemenea, un balast,
prin faptul ca aceasta consuma o mare cantitate de caldura pentru a
trece din starea lichida in starea de vapori. De asemsnea mareste
volumul si corozivitatea gazelor de ardere.
Cenusa consituie un balast al combusitbilului, intrucat ii
micsoreaza puterea calorica si uneori poate duce la dezorganizarea
completa a procesului de ardere, fie prin faptul ca se acumuleaza in
focar si impiedica admisia aerului, fie ca se topeste la o temperatura
joasa (1150 – 1700 C), si formeaza un conglomerat plastic cu
inglobarea unor cantitati de combustibil.
De aceea, in practica industriala,intotdeauna, la alegerea sistemului de
ardere a combustibililor solizi se ia in consideratie cantitatea de
cenusa si proprietatile ei.
Compozitia combustibilului poate fi determinata prin analiza
chimica elementara, si prin analiza tehnica.
Prin analiza elementara se determina continutul procentual de C, H, N,
O, S din masa organica a combustibilului, iar prin analiza tehnica se
determina umiditatea, materiile volaitle, cenusa si carbunele fix
.
Combustibili lichizi, cu cateva exceptii, provin din titei si
sunt de trei tipuri:
gaze lichefiate,
combusitbili distilati,
combustibili reziduali
Combustibilii lichizi distilati sunt:
benzina,
petrolul lampant
motorina
Acestia contin in principal hidrocarburile C5 – C10, C10 – C15 si
respectiv C12 – C1.
Combustibilii reziduali: sunt formati, in general, din
reziduul obtinut la distilarea primara a titeiului si din reziduurile
obtinute la craacarea termica a pacurilor sau a motorinelor.Acestia au o
compozitie foarte complexa.
Combustibilii gazosi : au o compozitie foarte variata, ce
depinde de originea acestora.Astfel, gazele naturale din tara noastra
contin peste 99 % CH4, iar gazele combustibile artificiale constau
dintr-un amestec de gaze combustibile si necombustibile.
Compozitia combustibililor gazosi: se exprima obisnuit in
procente volumetrice. Principalele componente combustibile ale acestora
sunt:CO, H2, CH4, alte hidrocarburi si H2S,iar componentele
necombustibile insotitoare sunt: CO2, O2 si N2.
Puterea calorica
Puterea calorica exprima cantitatea de caldura care rezulta prin
arderea completa a unei unitati de combustibil.
Puterea calorica a combustibililor solizi si lichizi se exprima in
kj/kg sau kcal/kg,iar a celor gazosi in kj/m3N.
Majoritatea combustibililor contin in compozitia lor hidrogen,
component care prin ardere se transforma in apa.In afara de acestea,
inainte de ardere, combustibilii contin o cantitate mai mare sau mai
mica de apa, care exprimata procentual reprezinta umiditatea initiala a
acestora.Apa rezulta prin arderea hidrogenului si apa sub forma de
umiditate poate sa se gaseasca in produsele de ardere sub forma de
vapori sau sub forma lichida.
Intrucat calitatea de caldura determinata de arderea combustibililor
depinde de starea de agregare a apei din produsele de ardere, in
practica se deosebeste puterea calorica superioara si puterea calorica
inferioara.
Puterea calorica inferioara (Qi ): reprezinta cantitatea de caldura
obtinuta prin arderea
unei cantitati de combustibil, in cazul cand produsele de ardere au
temperatura de 20 C;
in acest caz, apa din produsele de ardere fiind lichida, in puterea
calorica determinata se include si caldura lanenta de condensare a
vaporilor de apa .
Puterea calorica inferioara (Qi) reprezinta cantitatea de caldura
determinata la arderea unei unitati de combustibil in conditiile in care
produsele finale sunt evacuate la o temperatura mai mare de decat
temperatura de condensare a vaporilor de apa.
In practica se ia in considerare numai puterea calorica inferioara,
intrucat din instalatiile industriale se elimina produsele de ardere
continand apa sub forma de vapori.
Arderea combustibililor
In vederea arderii unui combustibil, trebuie sa se asigure mai intai,
prezenta simultana si a oxigenului si apoi sa se produca aprinderea.
Arderea oricarui combustibil este precedata de aprindere. Pentru
aprinderea unui combustibil trebuie se existe o anumita proportie locala
intre combustibil si oxigen si sa existe o sursa de energie pentru
incalzirea combustibilului pana la temperatura de aprindere. Temperatura
de aprindere de natura combustibilului si reprezinta cea mai joasa
temperatura la care incepe arderea interna. Aprinderea combustibilului
este precedata intotdeauna de o perioada de timp, numita perioada de
inductie, pe durata careia, sub influenta temperaturii inalte si a altor
factori, combustibilul sufera procese de descompunere si oxidare, cu
formare de combinatii mai simple, produse intermediare active ca
radicali, atomi sau molecule semi-stabile, cu o energie de activare
mica, care participa la propagarea reactiilor de ardere.
Aprinderea si arderea combustibililor gazosi: are loc prin reactii
inlantuite,initiate termic.
Combustibili gazosi: oferind cea mai mare suprafata de contact intreei
si oxigen, se aprind foarte usor; arderea are loc in intreg volumul
amestecului de combustibil – aer.
Arderea combustibililor lichizi: se realizeaza marindu-se suprafata
de contact cu oxigenul sau aerul, in care scop, acestia se pulverizeaza.
Arderea combustibililor solizi: este un proces eterogen si se compune
din urmatoarele etape:
incalzirea si uscarea combustibililor;
descompunerea pirogenica a combustibilului cu formare de materii
volatile si a cocsului;
arderea materiilor volatile;
arderea cocsului
Combustibili pentru motoare cu ardere interna
Motoarele termice utilizeaza drept sursa de energie un combustibil care
arzand in anumite conditii in prezenta aerului furnizeaza o cantitate de
caldura ce se transforma in energie mecanica.
Combustibili cei mai des folositi pentru motoarele cu ardere interna
prvin din titei, care este supus unui ansamblu de tratamente chimice si
fizice.Acesti combustibili datorita caracteristicilor functionale ale
motoarelor in care se folosesc, sunt diferentiati in
benzine – pentru motoarele cu aprindere prin scanteie
motorine – pentru motoarele cu aprindere prin compresie
petroluri in amestecuri pentru turbomotoare
Benzinele: din punct de vedere chimic sunt un amestec de hidrocarburi C5
– C10 din clasa alcanilor (parafinice),cicloalcanilor (naftenice)
aromatice si nesaturate liniare (olefinice). In benzina procentul de
carbon este de 80 – 82% iar cel ce hidrogen de
14 – 15%.
Motorinele(combustibili Diesel): sunt fractiuni petroliere cu densitate
cuprinsa intre
850 – 890 kg/cm3 si cu temperatura de fierbere cuprinsa intre 200 –
370 C.
Ele provin, in general, de la distilarea atmosferica a titeiului si
constau din amestecuri de hidrocarburi ce au in moleculele lor de la 12
pana la 18 atomi de carbon.
Combustibilii pentru motoarele Diesel se caracterizeaza prin proprietati
opuse benzinei, respectiv, hidrocarburile componente trebuie sa se
oxideze cu usurinta cu
formare de peroxizi si alte produse de oxidare incompleta, pentru ca
autoaprinderea
sa se produca usor.
Petrolurile turbo (combustibilii pentru turbomotoare): intrebuintate in
industrie, transporturi terestre, aeriene, navale, cuprind o mare
varietate de produse: produse petroliere, suspensii de pulberi metalice
in fractiuni de titei, combustibili gazosi etc.
In cazul turbomotoarelor de aviatie se utilizeaza fractiuni de titei cu
intervalul de distilare cuprins intre 163 si 302 C, kerosen si petrol
lampant, precum si fractiunea larga in intervalul temperaturilor de
distilare cuprins intre 52 si 302 C.
Cifra octanica
Principalul criteriu pentru determinarea calitatii antidetonante a
benzinelor este cifra octanica (CO). Cu cat valoarea cifrei octanice
este mai mare, cu atat benzina are o rezistenta mai mare la
detonatie.Cifra octanica se determina prin compararea benzinei cu un
combustibil etalon cu o cifra octanica cunoscuta.
Caracteristici ale motorinelor:
Motorinele trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
rezistenta mica la autoaprindere;
vaporizare usoara;
punct de congelare scazut.
Aditivi pentru combustibili
Aditivii sunt substante introduse in carburanti in vederea imbunatatiri
acestora.
Aditivi pentru benzine:
aditivi antidetonanti (impiedica autoaprinderea, maresc cifra octanica)
aditivi anticorozivi (reduc coroziunea pieselor metalice ce intra in
contact cu benzinele)
aditivi degivranti (au rolul de a impiedica formarea ghetii pe
carburator,
produsa de evaporarea benzinei).
Aditivi pentru motorine:
aditivi acceleratori (maresc cifra cetanica,micsoreaza temperatura de
autoaprindere si favorizeaza procesul de ardere).
aditivi anticongelanti (impiedica formarea si dezvoltarea procesului de
cristalizare a hidrocarburilor parafinice).
aditivi contra fumului (fac ca emisia de fum sa fie mult mai redusa iar
consumul de combustibil sa se reduca si el)
ì¥Â@