Cetanové číslo - Cetane number

Cetanové číslo ( cetanové hodnocení ) je indikátor rychlosti spalování motorové nafty a komprese potřebné k zapálení . U nafty hraje podobnou roli jako oktanové číslo u benzínu . CN je důležitým faktorem při určování kvality motorové nafty, ale není jediným; další měření kvality motorové nafty zahrnují (ale nejsou omezeny na) energetický obsah, hustotu , mazivost, vlastnosti za studena a obsah síry.

Definice

Cetanové číslo (nebo CN) z paliva je definována tím, že najde směs cetanového a heptamethylnonane se stejným zpoždění zážehu. Cetan má cetanové číslo definované jako 100, zatímco izocetanové naměřené cetanové číslo je 15, které nahrazuje dřívější referenční palivo alfa-methylnnaftalen , kterému bylo přiřazeno cetanové číslo 0. Jakmile je směs známá, je cetanové číslo vypočítáno jako objem -vážený průměr, zaokrouhlený na nejbližší celé číslo, cetanových 100 a heptamethylnonanových 15.

cetanové číslo = % n -cetan + 0,15 ( % heptamethylnonan)

Cetanové číslo je inverzní funkcí zpoždění zapalování paliva, časového období mezi začátkem zapalování a prvním identifikovatelným zvýšením tlaku během spalování paliva. V konkrétním dieselovém motoru budou mít vyšší cetanová paliva kratší zpoždění zapalování než nižší cetanová paliva. Cetanová čísla se používají pouze pro relativně lehké destiláty motorové nafty. Pro těžký (zbytkový) topný olej se používají dvě další váhy, CCAI a CII .

Typické hodnoty

Dieselové motory obecně fungují dobře s CN od 48 do 50. Paliva s nižším cetanovým číslem mají delší zpoždění zapalování, což vyžaduje více času na dokončení procesu spalování paliva. Proto dieselové motory s vyšší rychlostí pracují efektivněji s vyššími cetanovými čísly.

V Evropě byla čísla cetanů stanovena na minimálně 38 v roce 1994 a 40 v roce 2000. Současná norma pro naftu prodávanou v Evropské unii , na Islandu , v Norsku a ve Švýcarsku je stanovena v EN 590 s minimálním cetanovým indexem 46 a minimální cetanové číslo 51. Prémiové motorové nafty mohou mít cetanové číslo až 60.

Ve Finsku mají prémiová motorová nafta prodávaná řetězci čerpacích stanic St1 (Diesel Plus), Shell (obsahující GTL) a ABC (Smart Diesel) minimální cetanové číslo 60 s typickou hodnotou 63. Neste MY Renewable Diesel prodávaná ve Finsku má minimální cetanové číslo 70.

V Severní Americe většina států přijímá normu ASTM D975 jako svůj standard motorové nafty a minimální cetanové číslo je stanoveno na 40 s typickými hodnotami v rozmezí 42-45. Prémiové motorové nafty mohou, ale nemusí mít vyšší cetanové číslo v závislosti na dodavateli. Prémiová nafta často používá přísady ke zlepšení CN a mazivosti , čisticí prostředky k čištění vstřikovačů paliva a minimalizaci usazenin uhlíku , vodních dispergátorů a dalších přísad v závislosti na geografických a sezónních potřebách. Kalifornská motorová nafta má minimální cetan 53. Podle Texas Low V programu Emisní nafta (TxLED) existuje 110 krajů, kde motorová nafta musí mít cetanové číslo 48 nebo vyšší, jinak musí použít schválenou alternativní formulaci nebo splňovat stanovené alternativní limity.

Neste MY Renewable Diesel prodávaný v Severní Americe má cetanové číslo 75-85.

Aditiva

Alkylnitráty (hlavně 2-ethylhexylnitrát) a di - terc -butylperoxid se používají jako přísady ke zvýšení cetanového čísla.

Alternativní paliva

Bylo zjištěno, že bionafta ze zdrojů rostlinného oleje má cetanové číslo v rozmezí 46 až 52, a cetanová čísla na bázi bionafty na bázi živočišných tuků se pohybují od 56 do 60. Dimethylether je potenciální motorová nafta, protože má vysoké cetanové hodnocení (55- 60) a mohou být vyráběny jako biopalivo . Většinu jednoduchých etherů, včetně kapalných, jako je diethylether, lze použít jako motorovou naftu, i když může být problematická mazivost.

Chemický význam

Cetan je uhlovodík s chemickými vzorci C 16 H 34 a CH 3 (CH 2 ) 14 CH 3 . Pojmenovaný n-hexadekan je nerozvětvený nasycený alkan . Cetan se při kompresi vznítí s krátkým zpožděním a je mu přiděleno cetanové číslo 100. Alfa-methylnaphthalene , který má dlouhou dobu zpoždění, byl přiřazen cetanové číslo 0, ale byl nahrazen jako referenční palivo 2,3, 4,5,6,7,8-heptamethylnonan , jehož cetanové číslo je 15. Všechny ostatní uhlovodíky v motorové naftě jsou indexovány na cetan podle toho, jak rychle se zapalují při kompresi, tj . V podmínkách dieselového motoru . Protože stovky složek obsahují motorovou naftu, je celkové cetanové číslo tohoto paliva průměrnou cetanovou kvalitou všech složek. Složky s vysokým obsahem cetanu mají nepřiměřený vliv, a proto je použití přísad s vysokým obsahem cetanu.

Měření cetanového čísla

Cetanová čísla je poměrně obtížné měřit přesně, protože vyžaduje speciální vznětový motor nazývaný motor Cooperative Fuel Research (CFR). Za standardních zkušebních podmínek obsluha motoru CFR pomocí ručního kola zvyšuje kompresní poměr (a tedy špičkový tlak ve válci) motoru, dokud doba mezi vstřikováním paliva a zapalováním není 2,407 ms. Výsledný cetanové číslo se pak vypočítá určením, které směs cetanového čísla ( hexadekan ) a isocetane (2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonane), bude mít za následek stejné zpoždění zážehu.

Tester kvality zapalování (IQT)

Další spolehlivou metodou měření odvozeného cetanového čísla (DCN) motorové nafty je Tester kvality zapalování (IQT). Tento nástroj používá jednodušší a robustnější přístup k měření CN než CFR. Palivo se vstřikuje do spalovací komory s konstantním objemem při přibližně 575 ° C a 21 barech. Čas mezi začátkem vstřikování a obnovením tlaku ve spalovací komoře na 310 psi (21 bar) je definován jako zpoždění zapalování. Toto naměřené zpoždění zapalování se pak použije k výpočtu DCN paliva. DCN paliva se poté vypočítá pomocí empirického inverzního vztahu ke zpoždění zapalování. Vzhledem k reprodukovatelnosti, materiálovým nákladům a rychlosti IQT je toto od konce roku 2000 definitivním zdrojem pro měření paliv DCN.

Tester zapalování paliva

Další spolehlivou metodou měření odvozeného cetanového čísla motorové nafty je testér zapalování paliva (FIT). Tento přístroj používá jednodušší a robustnější přístup k měření CN než CFR. Palivo se vstřikuje do spalovací komory s konstantním objemem, ve které je okolní teplota přibližně 575 ° C. Palivo spaluje a vysoká rychlost změny tlaku v komoře definuje začátek spalování. Zpoždění zapalování paliva lze pak vypočítat jako čas, který uplynul mezi začátkem vstřikování paliva a začátkem spalování. Cetanové číslo odvozené od paliva lze pak vypočítat pomocí empirického inverzního vztahu ke zpoždění zapalování.

Cetanový index

Další metodou, kterou uživatelé paliv kontrolují, je použití cetanového indexu (CI), což je vypočítané číslo na základě hustoty a destilačního rozmezí paliva. Existují různé verze toho, v závislosti na tom, zda se používají metrické nebo imperiální jednotky a kolik destilačních bodů se používá. V současné době většina ropných společností používá „4bodovou metodu“, ASTM D4737, založenou na hustotě, 10% 50% a 90% regeneračních teplot. „ 2bodová metoda“ je definována v ASTM D976 a používá pouze hustotu a 50% regenerační teplotu. Tato 2bodová metoda má tendenci nadhodnocovat cetanový index a nedoporučuje se. Výpočty cetanového indexu nemohou zahrnovat aditiva zlepšující cetan, a proto neměří celkové cetanové číslo pro aditivovaná motorová nafta. Provoz dieselových motorů souvisí především se skutečným cetanovým číslem a cetanový index je pouze odhadem základního (neadititovaného) cetanového čísla.

Průmyslové standardy

Průmyslové standardy pro měření cetanového čísla jsou ASTM D613 (ISO 5165) pro motor CFR, D6890 pro IQT a D7170 pro FIT.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy