Combustibili Per Motori

8/18/2019 Combustibili Per Motori

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Combustibili perCombustibili permotorimotori

Università degli Studi di Catania - Facoltà diUniversità degli Studi di Catania - Facoltà diIngegneriaIngegneria

C.d.L. Ing. MeccanicaC.d.L. Ing. MeccanicaCorso di Progetto di macchineCorso di Progetto di macchine


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Requisiti

Disponibilitàacilità di preparaione

apidità di avviamento e sviluppo del processodi combustione

"

lto potere calori#co

Combustione completa Costi "dattabilità al sistemadi alimentaione

Facilità di trasportoe stoccaggio

"ssena di depositi carboniosi e prodotticorrosivi

"ssena di prodotti tossici


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Combustibili

Liquidi Solidi Gassosi

$PL

$as naturale

Idrogeno

Inconvenienti%unionali

Devono esseregassi#cati o

li&ue%atti

'enina

Cherosene

$asolio

(lio combustibile


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I combustibili li&uidi e gassosi derivanti dalladistillaione del petrolio sono attualmente i pi)

utiliati per i motori


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Idrocarburi neiprodotti petroliferi

ParaineCn*+n,+

NafteniCn*+n

AromaticiC

n*

+n- o C

n*

+n-+

Olene, diolene, acetileni

/ormali0catene dritte1

Isopara2ine0catene rami#cate1


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Combustibilialternatii

"lcoli0atomi di ossigeno nella molecola1

3tanolo C+

*4

-(*

Metanolo C*5-(*


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Aria necessaria per la combustione Aria necessaria per la combustione

c

a

mm=α

22222

2421

79

221

79

24 N

r mnO H

mnCO N O

r mnO H C

r mn

−+++→

+

−++

16008,1011,12

16,28217932

24

r mn

r mn

m

m

sc

a

s ++

+

−+

=

=α

De#niamo il rapporto di miscela o dosatura dei reagenti

!i%erendosi alla reaione di combustione completa di un idrocarbur

otteniamo la dosatura stechiometrica


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sα

α

φ λ ==

1

α

α φ s=

/ota la dosatura stechiometrica de#niamo i due seguenti paramet

!apporto die&uivalena

Indice di

eccesso d’aria

6 miscele povere in combustibile

7 miscele ricche in combustibile

6 miscele in di%etto d’aria

7 miscele in eccesso d’aria


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Calcolo diCalcolo di note le fra!ioni molari delle specie presentinote le fra!ioni molari delle specie presentinei prodotti della combustionenei prodotti della combustione

( )2222222

22222

21

79

24O x NO x N x H xO H x H C xCO xCO xn N O

r mnO H C O NO N H O H ba H C COCO pr mn ba +++++++→

+

−++λ

/ote alcune delle 89enendo conto della dissociaione di C(+ e *+( attraverso le costanti di

e&uilibrioConsiderati i bilanci di massa per i

&uattro elementi chimici presenti nei reagenti 0C: *: ( e /1

/oto o supposto tale il rapporto b;a

"ttraverso la risoluione del sistema che nescaturisce si perviene al valore di λ e &uindiil valore di α


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Potere caloricoPotere calorico

*I?hreagenti-hprodotti


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"emperatura adiabatica di"emperatura adiabatica dicombustionecombustione

/ota la dosatura: la temperatura adiabatica di/ota la dosatura: la temperatura adiabatica di

combustione A calcolata supponendo che tuttacombustione A calcolata supponendo che tuttall’’energia liberata dal combustibile incrementi laenergia liberata dal combustibile incrementi la

temperatura dei prodottitemperatura dei prodotti

Ipotesi di calcolo> "diabaticitàPressione costante Bolume costante

9ad:p9ad:v

9ad A massima in corrispondena di miscele leggermente


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Resisten!a alla detona!ioneResisten!a alla detona!ione0MCI ad accensione comandata1

Data la complessità del %enomeno e le numeroseData la complessità del %enomeno e le numerose

variabili in gioco: il valore antidetonante di un variabili in gioco: il valore antidetonante di uncombustibile viene misurato su un motore di provacombustibile viene misurato su un motore di prova

secondo metodologie #ssate da normesecondo metodologie #ssate da normeMotore di prova CF!>Monocilindro!apporto di compressione variabileCollegato ad un motore elettrico asincrono

Combustibili di ri%erimento>Isoottano C* NO#$%%

/ormaleptano C* NO#%

Il di tt l t l i l di


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Il numero di ottano la percentuale in volume diisoottano contenuto nella miscela normaleptano-isoottano che: nel motore campione detona per lo

stesso valore del rapporto di compressione al &uale

detona il combustibile in esame

Metodi di misuraMetodo Motor

Metodo !esearch

/(M

/(!


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Sensitività?/(!-/(M0tendena del combustibile a comportarsi in maniera diversa dalla miscela di ri%eria variare delle condiioni di %unionamento del motore1

Idrocarburi para2inici

Idrocarburi aromatici ed ole#nici

Sensitività bassa

Sensitività pi) elevata

Il numero d’ottano cosE calcolato non A rispondente al comportamedei combustibili nel motore

/umero d’ottano strada

/(strada?a0/(!1,b0/(M1,c

/(strada?a,b0/(!1,c∆!0GC1


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!ichiesta ottanica di un motore

Combustibili commerciali

Combustibili primari


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Procedure per migliorare la &ualità antidetonante dellebenine>

Scelta opportuna degli idrocarburi costituenti

Miscelaione con prodotti ad elevato /( 0metanolo:etanolo1

"ggiunta di additivi antidetonanti


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Accendibilit& Accendibilit&0MCI ad accensione per compressione1

Ritardo all’accensione

ondiioni di %unionamentodel motore

"ccendibilità delcombustibile

Prestaioni

!endimento

Dolcea di %unionamento

3missioni di %umo

!umore

Facilità d’avviamento del moto


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La misura dellLa misura dell’’accendibilità viene eseguita su unaccendibilità viene eseguita su unmotore e con modalità standardmotore e con modalità standard

Combustibili di ri%erimento>Cetano C*5H NC#$%%

3ptametilnonano C*5H 0isocetano1 NC#$'

Il numero di cetano A de#nito inbase alla composiione della

miscela di cetano edeptametilnonano: il cui ritardo

all’accensione risulta e&uivalente

a &uello del gasolio in esame:&uando il con%ronto A eseguito su

di un motore CF! Dieselnormaliato: secondo una

metodologia codi#cata


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Indice Diesel0Cerca di prevedere l’accendibilità del gasolio in %unione della percentuale

di idrocarburi normalpara2inici presenti1

Punto di anilina( pi) bassa temperatura GFK alla &uale un dato volume di gasolio A completamente miscibile in un eguale volumedi anilina

)ensit& API#$*$,'+ rel$-$,' ρrel?ρc;ρac&ua

100

anilinadi Punto API densità Diesel Indice

×=

Strumenti per migliorarel’accendibilità>

Scelta della composiione

idrocarburica 0petroliogreggio di partena eprocesso di ra2inaioneusato1

"dditivi nel combustibile

0perossidi e nitrati

l ili &. l ili &


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.olatilit& .olatilit&I combustibili li&uidi sono una miscela di idrocarburi che hanno

diverse temperature di ebolliione

Calcolo della volatilità

Dalla curva di distillaione Dalla tensione di vapore0Pressione esercitata dal vapore saturo in

e&uilibrio con il suo li&uido1

9ensione di vapore !eid>9ensione di vapore a 5:GC 0'omba il cui volume A &uattro v &uello del li&uido

La volatilità in=uena>Il comportamento del motore

"ll’avviametoIn acceleraione

Il corretto %unionamento del circuito di alimentaione


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)iesel Otto

"vviamento

Miscelaione del combustibile con l’aria

Penetraione in camera di combustione

"vviamento

"cceleraione

Funionamento del circuito di alimentaione

Fraioni pi) pesanti

Disuni%ormità della miscelatra i vari cilindri Depositi in cameradi combustione


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Altre caratteristic/e dei combustibili Altre caratteristic/e dei combustibili

'asso contenuto in gomme 0attuali e poteniali1'asso contenuto in gomme 0attuali e poteniali1 'assissimo tenore in ol%o'assissimo tenore in ol%o Biscosità del gasolio entro opportuni limiti Biscosità del gasolio entro opportuni limiti 'asso contenuto di sostane incrostanti 0residui'asso contenuto di sostane incrostanti 0residui

carboniosi e ceneri1carboniosi e ceneri1

'uona #ltrabilità dei gasoli alle basse'uona #ltrabilità dei gasoli alle bassetemperaturetemperature

Punto di intorbidimento0temperatura alla &uale cristalli di para2ine incomincianoad apparire disperse nella %ase li&uida: %ormando una sospen

che di2onde pi) luce del li&uido iniiale1

Punto di scorrimento0temperatura alla &uale il gasolio riprende a scorrere: dopoessere stato portato a temperatura su2icientemente bassada bloccare lo scorrimento delle molecole1

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