Spezifische Verbrennungswärme von Kerosin

Die wichtigsten thermophysikalischen Eigenschaften von Kerosin

Kerosin ist das Mitteldestillat des Erdölraffinierungsprozesses, definiert als der Anteil des Rohöls, der zwischen 145 und 300 °C siedet. Kerosin kann aus der Destillation von Rohöl (Straight-Run-Kerosin) oder aus dem Cracken schwererer Ölströme (Crack-Kerosin) gewonnen werden.

Rohkerosin verfügt über Eigenschaften, die es für die Mischung mit verschiedenen Leistungsadditiven geeignet machen, die seinen Einsatz in einer Vielzahl kommerzieller Anwendungen, einschließlich Transportkraftstoffen, bestimmen. Kerosin ist ein komplexes Gemisch aus verzweigten und geradkettigen Verbindungen, das im Allgemeinen in drei Klassen eingeteilt werden kann: Paraffine (55,2 Gew.-%), Naphthene (40,9 %) und Aromaten (3,9 %).

Um wirksam zu sein, müssen alle Kerosinsorten eine möglichst hohe spezifische Verbrennungswärme und spezifische Wärmekapazität aufweisen und sich außerdem durch einen relativ breiten Zündtemperaturbereich auszeichnen. Für verschiedene Kerosingruppen sind diese Indikatoren:

• Spezifische Verbrennungswärme, kJ/kg – 43000 ± 1000.
• Selbstentzündungstemperatur, ⁰C, nicht niedriger - 215.
• Spezifische Wärmekapazität von Kerosin bei Raumtemperatur, J / kg K - 2000 ... 2020.

Es ist unmöglich, die meisten thermophysikalischen Parameter von Kerosin genau zu bestimmen, da das Produkt selbst keine konstante chemische Zusammensetzung aufweist und durch die Eigenschaften des Originalöls bestimmt wird. Darüber hinaus hängen Dichte und Viskosität von Kerosin von den Außentemperaturen ab. Es ist nur bekannt, dass die spezifische Wärmekapazität von Kerosin deutlich ansteigt, wenn sich die Temperatur der Zone stabiler Verbrennung des Ölprodukts nähert: auf 200⁰Damit sind es bereits 2900 J/kg K und bei 270⁰C - 3260 J/kg K. Dementsprechend nimmt die kinematische Viskosität ab. Die Kombination dieser Parameter bestimmt die gute und stabile Zündung von Kerosin.

Die Reihenfolge der Bestimmung der spezifischen Verbrennungswärme

Die spezifische Verbrennungswärme von Kerosin schafft die Bedingungen für seine Zündung in verschiedenen Geräten – vom Motor bis zur Kerosinschneidemaschine. Im ersten Fall sollte die optimale Kombination thermophysikalischer Parameter sorgfältiger ermittelt werden. Für jede der Kraftstoffkombinationen werden normalerweise mehrere Zeitpläne festgelegt. Diese Diagramme können zur Auswertung verwendet werden:

1. Das optimale Verhältnis der Mischung der Verbrennungsprodukte.
2. Die adiabatische Temperatur der Verbrennungsreaktionsflamme.
3. Durchschnittliches Molekulargewicht der Verbrennungsprodukte.
4. Spezifisches Wärmeverhältnis von Verbrennungsprodukten.

Diese Daten werden benötigt, um die Geschwindigkeit der vom Motor ausgestoßenen Abgase zu bestimmen, die wiederum den Schub des Motors bestimmt.

Das optimale Kraftstoffmischungsverhältnis ergibt den höchsten spezifischen Energieimpuls und ist eine Funktion des Drucks, bei dem der Motor arbeitet. Ein Motor mit hohem Brennraumdruck und niedrigem Abgasdruck weist das höchste optimale Mischungsverhältnis auf. Vom optimalen Mischungsverhältnis wiederum hängen der Druck im Brennraum und die Energieintensität des Kerosinkraftstoffs ab.

Bei den meisten Konstruktionen von Motoren, die Kerosin als Kraftstoff verwenden, wird den Bedingungen der adiabatischen Kompression große Aufmerksamkeit geschenkt, wenn der Druck und das Volumen, das das brennbare Gemisch einnimmt, in einem konstanten Verhältnis stehen – dies wirkt sich auf die Haltbarkeit der Motorelemente aus. In diesem Fall findet bekanntlich kein externer Wärmeaustausch statt, der den maximalen Wirkungsgrad bestimmt.

Die spezifische Wärmekapazität von Kerosin ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Gramms einer Substanz um ein Grad Celsius zu erhöhen. Der spezifische Wärmekoeffizient ist das Verhältnis der spezifischen Wärme bei konstantem Druck zur spezifischen Wärme bei konstantem Volumen. Das optimale Verhältnis wird bei einem vorgegebenen Kraftstoffdruck im Brennraum eingestellt.

Die genauen Wärmeindikatoren bei der Verbrennung von Kerosin sind normalerweise nicht bekannt, da es sich bei diesem Ölprodukt um eine Mischung aus vier Kohlenwasserstoffen handelt: Dodecan (C₁₂H₂₆), Tridecan (C₁₃H₂₈), Tetradecan (C₁₄H₃₀) und Pentadecan (C₁₅H₃₂). Selbst innerhalb derselben Originalölcharge ist das prozentuale Verhältnis der aufgeführten Komponenten nicht konstant. Daher werden die thermophysikalischen Eigenschaften von Kerosin immer mit bekannten Vereinfachungen und Annahmen berechnet.