motori 5. predavanje

110
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 1 MOTORI 5. predavanje

Upload: zuzana

Post on 06-Jan-2016

52 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

MOTORI 5. predavanje. SVOJSTVA ČISTIH TVARI. Područje taljenja ili skrućivanja. Izoterma kritične točke. Tekućina. Kritična točka. Tlak. Krutina (led). Područje isparavanja ili kondenzacije. Plin. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 1

MOTORI

5. predavanje

Page 2: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 2

SVOJSTVA ČISTIH TVARI

Page 3: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 3

Spec. volumen Temperatura

Tla

k

Krutina (led)

Tekućina

Plin

Para

Kritična točka

Područje

isparavanja ili

kondenzacije

Područje sublimacije

Područje taljenja ili skrućivanja

Izoterma kritične točke

p-v-T dijagram za tvar kod koje se povećava volumen pri skrućivanju

tekućine (primjer: voda)

Page 4: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 4

Spec. volumen Temperatura

Tla

k Krutina (led) Tekućina Plin

Para

Kritična točka

Područje

isparavanja ili

kondenzacijePodručje

sublimacije

Područje taljenja ili skrućivanja

Izoterma kritične točke

p-v-T dijagram za tvar kod koje se smanjuje volumen pri skrućivanju

tekućine (primjer: parafini)

NAPOMENA

Razlika između plina i pare je u tome što para predstavlja plinovito stanje tvari, ali pri temperaturi nižoj od temperature kritična točke.

Ako pari povećavamo tlak pri konstantnoj temperaturi moguće je izvršiti kondenzaciju pare i prevesti je u stanje tekućine. To se koristi prilikom ukapljivanja plinova.

Plin možemo komprimirati po volji visoko pri konstantnoj temperaturi i nećemo ga moći dovesti u stanje kapljevine.

Page 5: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 5

Izvodi p-T i p-v dijagrama iz p-v-T dijagrama stanja

Kritična točka

Trojna točka

Page 6: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 6

T

p

Trojna točka

Para

Tekućina

Krutina

Plin

Kritična točka

Tkrit

pkrit

p-T dijagram za čistu tvar

Page 7: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 7

p-v-T dijagram za idealni plin

Page 8: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 8

Jednadžba stanja plina i odstupanje realnog i idealnog plina

p

v

T = TK = konst

T = konst mRTpV

RTpv Idealni plin

mZRTpV

tvar,,TpfZ

Realni plin

Z < 1

Z > 1

Z 1

Z = 1

Kritična točka

Z > 1

MMR

KJ/kmol51.8314

Pri niskim temperaturama u blizini kritične točke i ispod nje javljaju veliki

je utjecaj Z

Pri visokim temperaturama javlja se disocijacija plina, zbog čega se povećava R što nastojimo kompenzirati pomoću Z

Page 9: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 9

KR T

TT

KR p

pp

Faktor kompresibilnosti Zza tvari sa simetričnom molekulom

Page 10: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 10

Standardne promjene stanja idealnoga plina prikazane u p-V i T-s dijagramima

Izoterma

Adijabata

Izohora

Izobara

Adijabata

Izohora

Izobara

Izoterma

konstpV n Jednadžba promjene stanja

Page 11: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 11

PRETVORBA ENERGIJE

U

TOPLINSKIM STROJEVIMA

Page 12: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 12

Spremnik niske temperature

Spremnik visoke temperature

Pogonski stroj

Qdov

Qodv

W

odvdov QWQ

odvdov QQW

dov

odv

dov

odvdov

dov Q

Q

Q

QQ

Q

W

1

odvdov QQWP

Pretvorba energije u toplinskom stroju

Page 13: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 13

GORIVA

Page 14: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 14

Page 15: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 15

Kretanje cijene sirove nafte

Cijena sirove nafte u US$

Page 16: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 16

Oprema za bušenje nafte

Toranj

Rezervne cijevi

Osigurač protiv istjecanja Okretni stol

Motor za pogon okretnog stola

Oplata

Bušeća kolona

Bušeća cijev

Spremnik muljaEl. generator

Svrdlo

Page 17: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 17

Iscrpljivanje nafte pumpom iz bušotine

Pojačanje iscrpljivanja nafte injektiranjem pare

u bušotinu

Page 18: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 18

Uzorci sirove nafte iz različitih nalazišta

Page 19: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 19

Page 20: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 20

Shema rafinerijskog procesa prerade nafte

Page 21: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 21

Katalizatori koji se koriste za krekiranje ili reforming proces

Jedinica za krekiranje

Toplina ili katalizator

Teško gorivo

Dizelsko gorivo

Kerozin

Benzin

Postupkom krekiranja se molekule teških derivata nafte cijepaju na manje molekule

ugljikovodika, tj. na lakše derivate. Na taj se način u rafineriji povećava proizvodnja lakših derivata, pogodnih za proizvodnju goriva za

motore s unutarnjim izgaranjem.

Page 22: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 22

Vrste ugljikovodika

Page 23: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 23

Normalni parafini ili alkani su ravne, nerascijepljene lančane strukture sastavljene iz kostura od ugljika na koji se vežu atomi vodika. Sve slobodne valencije su popunjene pa ih stoga nazivamo i zasićeni ugljikovodici.

Normalni parafini su vrlo skloni samoupaljivanju te su pogodni kao sastojci goriva za dizelske motore.

plin

ovi

teku

ćine

Page 24: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 24

Izoparafini su također zasićeni ugljikovodici slični normalnim parafinima. Od njih se razlikuju po tome što lanac nije ravni već se račva u nekoliko ogranaka. Struktura molekule je kompaktnija i otpornost na samoupaljivanje je veća nego kod normalnih parafina, tako da su izoparafini pogodni za primjenu u Ottovim motorima. Prikazan je primjer izooktana s oktanskim brojem 100.

Olefini su nezasićeni parafini s jednom jednostruko ili dvostruko nezasićenom vezom. Ta je veza slabija, tako da su potrebne manje energije za aktiviranje reakcije, te oni izgaraju uz veće oslobađanje topline. Tako npr. Acetilen izgaranjem u kisiku daje najvišu temperaturu plamena, potrebnu za rezanje čeličnih limova.

Page 25: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 25

Nafteni su zasićene prstenaste strukture koje se sastoje iz prstena ugljika, na čije se slobodne valencije spajaju atomi vodika.

Page 26: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 26

Cikloolefini su nezasićene prstenaste strukture s jednom ili više nezasićenih veza među atomima ugljika.

Među njima su najpoznatiji aromati. Nezasićeni prsteni se često vežu, tako da tvore strukture s više prstena. Među takvim strukturama su i policiklički aromati kao vrlo opasni spojevi, obzirom da neki od njih imaju kancerogena svojstva.

Page 27: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 27

Page 28: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 28

Page 29: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 29

Page 30: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 30

Page 31: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 31

Kemijska svojstva goriva

Tekuća goriva rijetko su pojedinačni čisti kemijski sastojci. Čisti kemijski sastojci su npr. alkoholi kao goriva. Tekuća goriva su najčešće smjese više ugljikovodika. Tako se za motorni benzin procjenjuje da je to smjesa više od 200 različitih ugljikovodika, dok se za dizelsko gorivo procjenjuje da je smjesa od najmanje 400 različitih ugljikovodika.

Plinovita goriva su isto tako smjese dva ili više ugljikovodika.

Page 32: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 32

Maseni udio pojedinih ugljikovodika u uobičajenom dizelskom gorivu

Page 33: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 33

Potrebna svojstva goriva za primjenu u motorima s unutarnjim izgaranjem

Ottovi motori

Stupanj djelovanja Ottovih motora povećava se s povećanjem stupnja kompresije. Viši stupanj kompresije znači i viši tlak i temperaturu na kraju kompresije. Kako se u Ottovom motoru vrši kompresija gorive smjese (smjese para goriva i zraka), s višim stupnjem kompresije povećava se opasnost da će se tijekom kompresije goriva smjesa upaliti sama od sebe. Da do toga nebi došlo suviše rano, potrebno je da goriva za Ottove motore budu čim otpornija na samoupaljivanje. Ta se otpornost izražava oktanskim brojem. Što je gorivo otpornije na samoupaljivanje, to je oktanski broj goriva veći. Goriva koja se koriste u Ottovim motorima moraju imati oktanski broj 90 ili veći.

Dizelski motori

Kod dizelskih motora gorivo se u cilindar ubrizgava tek na kraju kompresije. Ubrizgano gorivo, koje se pri ubrizgavanju raspršuje u vrlo sitne kapljice, mora čim prije ispariti kako bi se stvorila goriva smjesa, koja se treba čim prije upaliti sama od sebe. Zbog toga se kod dizelskih motora traže karakteristike goriva koje su potpuno suprotne onima koje se traže kod Ottovih motora. Sklonost goriva samoupaljivanju izražava se cetanskim brojem. Goriva koja se koriste u dizelskim motorima imaju cetanski broj najmanje 35 kod sporohodnih motora, odnosno najmanje 45 kod brzohodnih motora.

Page 34: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 34

Page 35: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 35

Page 36: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 36

Područje podešavanja

Manji stupanj kompresije Veći stupanj kompresije

Page 37: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 37

Page 38: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 38

ROB MOB Osjetljivost

Page 39: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 39

ROB MOB Osjetljivost

Page 40: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 40

Page 41: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 41

Danas su olovni aditivi zabranjeni za korištenje u benzinima namijenjenim za Ottove motore s katalizatorom, kako bi se spriječilo bro "zagađivanje" katalizatora. Umjesto olovnih spojeva danas se koriste organski spojevi koji imaju viši oktanski broj, kao i organski spojevi s alkalnim metalima (K, Mg, ...)

Page 42: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 42

Page 43: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 43

Page 44: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 44

Page 45: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 45

Page 46: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 46

Svojstva ugljikovodika vezana za brzinu

aktivacije

Linija miješanja za određivanje

cetanskog brojaLinija miješanja za

određivanje oktanskog broja

Page 47: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 47

Page 48: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 48

Page 49: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 49

Page 50: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 50

Page 51: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 51

Page 52: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 52

Page 53: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 53

Page 54: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 54

Kristalizacija parafina u dizelskom gorivu

pri niskim temperaturama

Pri niskim temperaturama dolazi do zamućenja goriva. Ono više nije bistro, već se

čini zamućenim zbog kristalizacija parafina u

gorivu. Kristali parafina se grupiraju i mogu potpuno začepiti filter goriva i time

onemogućiti dotok goriva do motora, nakon čega se motor zaustavlja. Da se to spriječi, često se pribjegava tome da

se filter goriva smješta u blizinu motora, a povrat

goriva iz motora se dovodi pred filtar i tu se miješa s

dolazećim gorivom.

Page 55: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 55

Ukoliko rasprskač nije dovoljno hlađen, na izlazu sapnica dolazi do stvaranja truba od koksiranog goriva. Raspršivanje mlaza goriva u sitne kapljice je tada smanjeno. Gorivo zbog manjeg raspršivanja dospijeva na

stjenke prostora izgaranja. Zbog usporenog isparavanja goriva, izgaranje je usporeno. Gorivo koje dospijeva na sloj ulja na košuljici cilindra razrijeđuje ulje za podmazivanje, čime se smanjuje debljina sloja ulja.

Page 56: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 56

TEŠKA GORIVA

Goriva za sporohodne brodske motore

Page 57: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 57

Page 58: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 58

Značajke brodskih teških

goriva

Page 59: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 59

Page 60: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 60

Page 61: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 61

PROBLEMI S TEŠKIM GORIVIMA

• Visoka viskoznost,

• Sadržaj sumpora i niskotemperaturna korozija,

• Visokotemperaturna korozija zbog sadržaja vanadija,

• Ostaci katalizatora i abrazija.

Page 62: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 62

Cetanski broj za različite vrste brodskih goriva

Page 63: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 63

Dijagram promjene viskoznosti goriva u ovisnosti o temperaturi

Granica viskoznosti za mogućnost pumpanja goriva radi transporta: 1000 mm2/s

Maksimalna viskoznost za ubrizgavanje u 2T dizelske motore: 13 – 17 mm2/s

Maksimalna viskoznost za ubrizgavanje u 4T dizelske motore: 10 – 14 mm2/s

Page 64: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 64

Promjena viskoznosti goriva ovisno o temperaturi i tlaku

Page 65: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 65

Uobičajeni tlak ubrizgavanja goriva ovisno o viskoznosti

Page 66: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 66

SADRŽAJ SUMPORA

Sumpor izgaranjem stvara sumporni dioksid SO2 i sumporni trioksid SO3. Oba plina reagiraju s vodenom parom nastalom izgaranjem vodika. U spoju s molekulama vode stvaraju se:

SO2 + H2O H2SO3 sumporasta kiselina

SO3 + H2O H2SO4 sumporna kiselina

Ukoliko su stjenke hladnije od temperature kondenzacije, doći će do stvaranja kapljica kiseline. U dodiru s površinom metala započeti će korozija.

Da se spriječi korozija, ulju za podmazivanje cilindara dodaju se lužnati (alkalni) aditivi. Ovi aditivi s kiselinama stvaraju neutralne soli. Lužnatost ovih aditiva izražava se TBN brojem (Total Base Number). TBN 1 odgovara 1 mg KOH / litra ulja.

Page 67: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 67

Temperature kondenzacije plinova izgaranja u ovisnosti o sadržaju sumpora i tlaku plinova izgaranja

Page 68: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 68

VISOKOTEMPERATURNA KOROZIJA

Visokotemperaturna korozija pripisuje se djelovanju smjese vanadijevog pentoksida V2O5 i natrijeva sulfata Na2SO4. Vanadijev pentoksid nastaje oksidacijom vanadija pri izgaranju u motoru:

5O2 + 10V 5V2O5

Natrijev sulfat nastaje reakcijom soli iz morske vode sa sumpornom kiselinom:

2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl

Pri visokim temperaturama oba spoja su u stanju tekućine. Na vrelim površinama dolazi do nakupljanja kapljica koje izuzetno jako korozijski djeluju na površini feritnih materijala, koja djeluje po granicama među kristalnim zrnima i napada materijal po dubini. Najčešće napadnuta mjesta su sjedišta ispušnih ventila, a rijeđe i čelo klipa.

Djelovanju te korozije suprotstavljamo se dovoljno niskom temperaturom dijelova, odnosno hlađenjem dijelova kako njihova temperatura nebi prešla 400 oC.

Page 69: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 69

Temperature tališta za smjesu vanadijevog pentoksida V2O5 i natrijevog sulfata Na2SO4

(Kasnija istraživanja su ukazala da je minimalna temperatura taljenja 420 oC)

Page 70: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 70

Oštećenja sjedišta ventila zbog djelovanja visokotemperaturne korozije

Page 71: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 71

Oštećenja sjedišta ventila pod djelovanjem

visokotemperaturne korozije

Page 72: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 72

Stvaranje naslaga na usisnim ventilima i u usisnim kanalima

Page 73: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 73

OSTACI KATALIZATORA (Catalytic fines)

U procesu krekinga koristi se kao katalizator umiješani prah od sitnih kuglica silicijevog dioksida SiO2 i aluminijeva trioksida Al2O3. Promjer tih kuglica varira od 0.1 mm na manje. Oba materijala su vrlo tvrda.

Najveći dio katalizatora odvoji se u rafineriji nakon procesa krekinga. Dio koji ostaje u teškom gorivu pokušava se očistiti u centrifugalnim separatorima i filtrima, no mali dio dospijeva s gorivom u cilindar. Prilikom izgaranja goriva često dolazi do pucanja tih kuglica, tako da nastaju krhotine oštrih rubova.

Ako je debljina sloja ulja među kliznim površinama mala, tako da dolazi do zaglavljivanja krhotina, doći će do jake abrazije (struganja) i do oštećenja kliznih površina.

Sadržaj ostatka katalizatora u gorivu često se ograničava maksimalnim sadržajem aluminija u gorivu (koji je vezan u aluminijevom trioksidu Al2O3 u katalizatoru).

Abraziju sprječavamo dovoljno niskom temperaturom ulja za podmazivanje. Pri niskim temperaturama viskoznost ulja je veća i debljina sloja ulja na kliznim površinama je veća.

Page 74: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 74

Ostaci katalizatora iz kreking procesa

Povećanje 400x Povećanje 8000x

Page 75: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 75

Kuglica katalizatora s promjerom od 0.04 mm, cijela i puknuta

Page 76: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 76

Klipni prsten oštećen abrazijom (lijevo) i ostaci katalizatora u pukotini na klipnom prstenu (povećanje 1500x)

Page 77: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 77

Utjecaj teškoga goriva i temperature cilindarske košuljice na brzinu habanja klipnih prstena

Brzina habanja

Temperatura

Habanje zbog niskotemperaturne

korozije

Habanje zbog abrazije ostacima katalizatora zbog sve

manje debljine uljnog filma

Oko 180 oC Oko 230 oC

Minimalna debljina

sloja ulja

Najveća čestica katalizatora koja prolazi kroz filter

Page 78: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 78

PLINOVITA GORIVA

Page 79: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 79

PLINOVITA GORIVA

- tekući naftni plin (smjesa propana i butana LPG)

- zemni plin (ukapljen LNG ili komprimirani CNG)

- koksni plin

- generatorski plin

- bioplin

Page 80: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 80

Page 81: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 81

Rusija Sjeverno more

Volumni sastav zemnoga plina u ovisnosti o porijeklu

ROB = 130 ROB = 127

Page 82: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 82

Volumni sastav gorivih plinova iz industrijskih procesa

Generatorski plin Koksni plin

ROB = 111 ROB = 86

Page 83: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 83

Bioplin Deponijski plin

ROB = 143 ROB = 144

Volumni sastav gorivih plinova biološkoga porijekla

Page 84: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 84

2.7362.7072.5202.7972.5422.455

16.9715.381.6012.267.213.16

35.8937.268.7117.0623.3612.56

0.730.841.330.461.121.23

Zemni plin iz RusijeZemni plin iz Sjevernog moraGeneratorski plinKoksni plinBioplinDeponijski plin

Ogrjevna moć steh. gorive

smjeseMJ/kg

Stehiometrijska količina zraka

kg z / kg g

Donja ogrjevna

moćMJ/m3

N

Gustoća

kg/m3

Gorivo

Karakteristike plinovitih goriva i njihovih gorivih smjesa

Page 85: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 85

GORIVA BIOLOŠKOGA PORIJEKLA

Page 86: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 86

Tekuća goriva biološkoga porijekla za dizelske motore

• biljna ulja i masti (npr. repičino ulje, palmino ulje),

• ulja i masti životinjskog porijekla

• metil esteri biljnih ulja (npr. repičin metil ester RME)

• metil esteri masnih kiselina (FAME)

• otpadna ulja i masti biljnoga porijekla (npr. ulje iz friteza)

Page 87: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 87

Usporedba karakteristika bioloških goriva s dizelskim gorivom

• tekuća goriva biološkoga porijekla imaju mnogo veću kinematsku viskoznost, usporedivu s onom za teška goriva, tako da ih je prije ubrizgavanja potrebno zagrijati na cca 80 oC,

• bio-goriva imaju u svojoj mlekuli jedan ili više atoma kisika,

• ogrjevna moć je nešto manja,

• izrazita je termička nestabilnost (opasnost od koksiranja) pri višim temperaturama,

• zbog sadržaja masnih kiselina potrebno je vršiti neutralizaciju njihova djelovanja,

• pri izgaranju se izlučuju fosfati i soli koje tvore taloge na izloženim površinama,

• podložna su starenju, pri čemu im se mijenjaju karakteristike.

Značajka Dizelsko gorivo

Repičino ulje

Ulje suncokreta

Sojino ulje

Maslinovo ulje

Palmino ulje

RME

Gustoća, kg/m3

Kinematska viskoznost (20 oC), mm2/s

Donja ogrjevna moć, MJ/kg

Cetanski broj

Plamište

830

2.0

42.7

50

55

915

74

35.2

40

317

925

65.8

36.2

35.5

316

930

63.5

39.4

38.5

330

920

83.8

40.0

39

325

920

39.6

35.0

42

267

880

7.0

37.0

54

?

Page 88: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 88

OGRJEVNA MOĆ GORIVA I GORIVE SMJESE

Page 89: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 89

Page 90: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 90

Page 91: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 91

Page 92: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 92

Donja ogrjevna moć goriva za poznati maseni sastav goriva

Page 93: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 93

Page 94: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 94

POTREBNA MASA ZRAKA ZA IZGARANJE

Stehiometrijska količina zraka za izgaranje goriva u kg zraka / kg goriva za poznati maseni sastav goriva može se izračunati još točnije po jednadžbi:

Potrebna masa kisika za stehiometrijsko izgaranje 1 kg goriva je:

Ost = 2.66667 c + 8 h + s – o kg kisika / kg goriva

Potrebna masa zraka za stehiometrijsko izgaranje je:

232.0st

st

OL

Page 95: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 95

PRETIČAK ZRAKA

Za potpuno izgaranje goriva često puta dovodimo više zraka nego ga je stehiometrijski potrebno za izgaranje. Omjer dovedene mase zraka i stehiometrijski potrebne mase zraka nazivamo pretičak zraka:

stL

L

Pretičak zraka za gorivu smjesu je kod Ottovih motora jednak u cijelome području rada. Kod Ottovih motora s katalizatorom trostrukog djelovanja on mora biti strogo jednak jedinici. Kod dizelskih motora on je promjenljiv i ovisi o opterećenju motora. U motor se usisava otprilike jednaka masa zraka, a goriva se ubrizgava samo koliko je potrebno za razvijanje snage.

Motor: Puno opterećenje Prazni hod

Ottov motor = 0.9 do 1.3 (1.00) = 0.9 do 1.3 (1.00)

Brzohodni DM = 1.3 do 1.7 = 6 do 12

Sporohodni DM = 1.8 do 2 = 6 do 10

Page 96: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 96

PRETIČAK ZRAKA I GORIVA SMJESA

Englesko govorno područje vrlo se često koristi s drugačijim parametrom koji opisuje gorivu smjesu. Taj se parametar naziva omjer ekvivalencije “fuel-air equivalence ratio” i označava se sa . Njegova je vrijednost jednaka recipročnoj vrijednosti pretička zraka

1

“Bogatstvo” gorive smjese ovisi o pretičku zraka. Ovisno o pretičku zraka definiramo i naziv gorive smjese.

Pretičak zraka Omjer ekvivalencije Naziv za gorivu smjesu

< 1 > 1 bogata goriva smjesa (manjak zraka, višak goriva)

= 1 = 1 stehiometrijska goriva smjesa

> 1 < 1 siromašna goriva smjesa (višak zraka, manjak goriva)

Page 97: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 97

OGRJEVNA MOĆ GORIVE SMJESE

Ako zanemarimo entalpiju koju osjetnom toplinom donosi gorivo i zraka za izgaranje, možemo reći da je sva energija koja se dovodi izgaranjem samo energija koja se oslobađa izgaranjem goriva. Ova se energija dovodi gorivom smjesom goriva i zraka, koje moramo dovesti u prostor izgaranja. Ogrjevna moć takve gorive smjese je donja ogrjevna moć dovedenog goriva podijeljena s ukupnom masom gorive smjese:

st

dizgs L

HH

1

gdje je izg stupanj djelovanja izgaranja, Hd je donja ogrjevna moć goriva, je pretičak zraka i Lst je stehiometrijska masa zraka za izgaranje.

Page 98: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 98

STUPANJ DJELOVANJA IZGARANJA izg

Stupanj djelovanja izgaranja izg ima različitu ovisnost o pretičku zraka za Ottove i za dizelske motore.

Kod Ottovih motora goriva smjesa je potpuno pripremljena u trenutku izgaranja, svo gorivo je ispareno i pomiješano sa zrakom u homogenu smjesu. Ako je premalo zraka ili goriva u smjesi, upaljivanje električnom iskrom može izostati i gorivo može izaći neizgoreno iz procesa. Ako se gorivo i upali električnom iskrom, zbog nedostatka zraka ili goriva može doći do usporenih kemijskih reakcija i izgaranje može biti nepotpuno. Potpuno izgaranje se kod Ottovih motora postiže s nešto siromašnijom gorivom smjesom ( = 1.06 do 1.1). Tada je i specifična potrošnja goriva najmanja.

Kod dizelskih motora izgaranje započinje još prije nego se je izvršilo ubrizgavanje ukupne količine goriva. Tijekom izgaranja gorivo će isparavati i miješati se sa zrakom (kisikom). Sastav gorive smjese mijenja se po prostoru izgaranja, tako da ćemo uvijek naći mjesta gdje je lokalni sastav gorive smjese pogodan za izgaranje. Obzirom da se kisik iz zraka troši za izgaranje, da bi omogućili da tijekom kratkog vremena trajanja procesa sve čestice goriva nađu potrebni kisik za izgaranje, za izgaranje se dovodi više zraka od stehiometrijski potrebnog. Minimalni potrebni pretičak zraka ovisi o uvjetima strujanja u prostoru izgaranja i on ovisno o motoru i uvjetima rada iznosi min = 1.3 do 2. Što smo više zraka doveli, to će izgaranje biti potpunije.

Page 99: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 99

Temperatura

Samo zrak ili kisik

Samo gorivo

= 0 =

Područje samoupaljivanja za smjesu goriva i kisika

Područje samoupaljivanja za smjesu goriva i zraka

= 1

Područje samoupaljivosti gorive smjese

Page 100: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 100

GRANICE PODRUČJA UPALJIVOSTI GORIVA U SMJESI SA ZRAKOM

Metan Etan Propan Butan Pentan Vodik Ugljični monoksid

Vo

lum

ni u

dio

go

riv

a u

sm

jesi

sa

zra

kom

, %-v

ol

Page 101: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 101

Stupanj djelovanja izgaranja u ovisnosti o pretičku zraka

Page 102: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 102

OGRJEVNA MOĆ GORIVE SMJESE Hs

Ogrjevna moć gorive smjese kod motora s unutarnjim izgaranjem jako ovisi o pretičku zraka s kojim se može postići zadovoljavajuće izgaranje. Snaga motora izravno ovisi o unesenoj toplini u proces, tj. o ogrjevnoj moći gorive smjese.

Kod Ottovih motora područje koliko toliko potpunog izgaranja je vezano uz područje stehiometrijske smjese. Katalizator trostrukog djelovanja, koji se koristi za obradu štetnih sastojaka u ispušnim plinovima je djelotvoran samo u području strogo stehiometrijske smjese i uvjetuje korištenje samo takve smjese. Ako imamo slobodu odabira sastava smjese, najveća ogrjevna moć gorive smjese postiže se za blago bogatu gorivu smjesu s pretičkom zraka = 0.9 do 0.95. Tada će snaga motora biti najveća.

Kod dizelskih motora potpuno izgaranje možemo postići tek kod pretička zraka min = 1.3 do 2, ovisno o motoru i opterećenju. Izgaranje s manjom količinom zraka odrazilo bi se u jako povećanoj emisiji čađe u ispušnim plinovima. Zbog višeg potrebnog pretička zraka, smjesa je siromašnija u usporedbi s Ottovim motorom, tako da je i snaga motora, za isti stapajni volumen i brzinu vrtnje, manja kod dizelskog motora. Kako ćemo kasnije vidjeti, primjenom prednabijanja ćemo ovaj nedostatak eliminirati, tako da će snaga dizelskog motora premašiti snagu Ottovog motora za istu geometriju motora i istu brzinu vrtnje.

Page 103: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 103

Page 104: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 104

Page 105: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 105

Page 106: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 106

Ogrjevna moć goriva i ogrjevna moć gorive

smjese za različita goriva

Nitrometan

Ugljični monoksid Metan

Metanol EtanolBenzol

Dizel

Zemni plin

Benzin

Acetilen Vodik

Page 107: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 107

Page 108: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 108

Page 109: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 109

Page 110: MOTORI 5. predavanje

Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka

Motori 5. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 110

Zahvaljujemo Vam na pozornosti