Cetan nummer - Cetane number
Cetantal ( cetanklassificering ) er en indikator for forbrændingshastigheden for dieselolie og den kompression, der er nødvendig for tænding . Det spiller en lignende rolle for diesel, som oktanklassificering gør for benzin . KN er en vigtig faktor for at bestemme kvaliteten af dieselbrændstof, men ikke den eneste; andre målinger af dieselbrændstoffets kvalitet omfatter (men er ikke begrænset til) energiindhold, densitet , smøreevne, koldstrømningsegenskaber og svovlindhold.
Definition
Den cetan nummer (eller CN) af et brændstof er defineret ved at finde en blanding af cetan og heptamethylnonan med samme tænding forsinkelse. Cetan har et cetantal defineret til 100, mens isocetans målte cetantal er 15, hvilket erstatter det tidligere referencebrændstof alfa-methylnaphthalen , som blev tildelt et cetantal på 0. Når blandingen er kendt, beregnes cetantallet som et volumen -vægtet gennemsnit, afrundet til nærmeste hele tal, af cetans 100 og heptamethylnonan's 15.
- cetantal = % n -cetan + 0,15 ( % heptamethylnonan)
Cetantal er en omvendt funktion af et brændsels antændingsforsinkelse, tidsperioden mellem starten af tændingen og den første identificerbare trykstigning under forbrænding af brændstoffet. I en bestemt dieselmotor vil højere cetanbrændstoffer have kortere antændingsforsinkelsesperioder end lavere cetanbrændstoffer. Cetantal bruges kun til de relativt lette destillatdieselolier. For tung (rest) fyringsolie bruges to andre skalaer, CCAI og CII .
Typiske værdier
Generelt fungerer dieselmotorer godt med en CN fra 48 til 50. Brændstoffer med lavere cetantal har længere tændingsforsinkelser, hvilket kræver mere tid, før brændstofforbrændingsprocessen er afsluttet. Derfor fungerer dieselmotorer med højere hastighed mere effektivt med brændstoffer med et højere cetantal.
I Europa blev diesel -cetantallet sat til minimum 38 i 1994 og 40 i 2000. Den nuværende standard for diesel, der sælges i EU , Island , Norge og Schweiz er fastsat i EN 590 , med et minimum cetanindeks på 46 og en minimum cetantal på 51. Premium dieselolie kan have et cetantal så højt som 60.
I Finland, premium dieselolie sælges af tankstation kæder ST1 (Diesel Plus), Shell (indeholdende GTL) og ABC (Smart Diesel) har et minimum cetantal på 60 med den typiske værdi er på 63. Neste MY Renewable Diesel solgt i Finland har et minimum cetantal på 70.
I Nordamerika vedtager de fleste stater ASTM D975 som deres dieselbrændstofstandard, og det mindste cetantal er sat til 40 med typiske værdier i området 42-45. Premium dieselolie har måske et højere cetantal, afhængigt af leverandøren. Premium diesel bruger ofte tilsætningsstoffer til at forbedre CN og smøreevne , rengøringsmidler til at rense brændstofindsprøjtningerne og minimere kulstofaflejringer , vanddispersanter og andre tilsætningsstoffer afhængigt af geografiske og sæsonmæssige behov. California dieselolie har et minimum cetan på 53. Under Texas Low Emission Diesel (TxLED) program Der er 110 amter, hvor dieselbrændstof skal have et cetantal på 48 eller derover, eller også skal bruge en godkendt alternativ formulering eller overholde de udpegede alternative grænser.
Neste MY Renewable Diesel, der sælges i Nordamerika, har et cetantal på 75-85.
Tilsætningsstoffer
Alkylnitrater (hovedsagelig 2-ethylhexyl nitrat) og di- tert -butyl peroxid anvendes som additiver til at hæve cetantallet.
Alternative brændstoffer
Biodiesel fra vegetabilske oliekilder er blevet registreret med et cetantalinterval på 46 til 52, og animalsk fedtbaserede biodiesels-cetantal spænder fra 56 til 60. Dimethylether er et potentielt dieselbrændstof, da det har en høj cetanklassificering (55- 60) og kan produceres som et biobrændstof . De fleste simple etere, herunder flydende, såsom diethylether, kan bruges som dieselbrændstoffer, selvom smøreevnen kan være bekymrende.
Kemisk relevans
Cetan er kulbrinte med kemiske formler C 16 H 34 og CH 3 (CH 2 ) 14 CH 3 . Navngivet n-hexadecan, det er en uforgrenet mættet alkan . Cetan antænder med en kort forsinkelse under komprimering, og tildeles et cetantal på 100. Alpha-methylnaphthalen , som har en lang forsinkelsesperiode, fik tildelt et cetantal på 0, men er blevet udskiftet som referencebrændstof med 2,3, 4,5,6,7,8-heptamethylnonan , hvis cetantal er 15. Alle andre kulbrinter i dieselbrændstof er indekseret til cetan, hvor hurtigt de antænder under kompression, dvs. dieselmotorforhold . Da hundredvis af komponenter i omfatter dieselolie, er det samlede cetantal for dette brændstof den gennemsnitlige cetankvalitet for alle komponenterne. Høj-cetankomponenter har uforholdsmæssig stor indflydelse, hvorfor brugen af høj-cetan-tilsætningsstoffer.
Måling af cetantal
Cetantal er ret vanskeligt at måle præcist, da det kræver en særlig dieselmotor kaldet en Cooperative Fuel Research (CFR) motor. Under standard testbetingelser bruger operatøren af CFR-motoren et håndhjul til at øge kompressionsforholdet (og derfor spidstrykket i cylinderen) af motoren, indtil tiden mellem brændstofindsprøjtning og tænding er 2.407 ms. Det resulterende cetantal beregnes derefter ved at bestemme hvilken blanding af cetan ( hexadecan ) og isocetan (2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonan), der vil resultere i den samme antændelsesforsinkelse.
Ignition Quality Tester (IQT)
En anden pålidelig metode til måling af det afledte cetantal (DCN) for dieselolie er Ignition Quality Tester (IQT). Dette instrument anvender en enklere og mere robust tilgang til CN -måling end CFR. Brændstof indsprøjtes i et forbrændingskammer med konstant volumen ved cirka 575 ° C og 310 psi (21 bar). Tiden mellem starten af injektionen og genindvindingen af forbrændingskammerets tryk til 310 psi (21 bar) er defineret som tændingsforsinkelsen. Denne målte tændingsforsinkelse bruges derefter til at beregne brændstoffets DCN. Brændstofets DCN beregnes derefter ved hjælp af et empirisk omvendt forhold til tændingsforsinkelse. På grund af IQT's reproducerbarhed, materialeomkostninger og hastighed har dette været den endelige kilde til DCN -målinger af brændstoffer siden slutningen af 2000'erne.
Brændstof tændingstester
En anden pålidelig metode til måling af det afledte cetantal for dieselbrændstof er Fuel (Ignition Tester). Dette instrument anvender en enklere og mere robust tilgang til CN -måling end CFR. Brændstof injiceres i et forbrændingskammer med konstant volumen, hvor omgivelsestemperaturen er cirka 575 ° C. Brændstoffet forbrænder og den høje trykændring i kammeret definerer starten på forbrændingen. Brændstoffets tændingsforsinkelse kan derefter beregnes som den tid, der er gået mellem starten af brændstofindsprøjtningen og forbrændingens start. Brændstofets afledte cetantal kan derefter beregnes ved hjælp af et empirisk omvendt forhold til antændelsesforsinkelse.
Cetanindeks
En anden metode, som brændstofbrugere kontrollerer kvaliteten ved at bruge cetanindekset (CI), som er et beregnet tal baseret på brændstofets densitet og destillationsområde. Der er forskellige versioner af dette, afhængigt af om metriske eller kejserlige enheder bruges, og hvor mange destillationspunkter der bruges. I disse dage bruger de fleste olieselskaber '4-punktsmetoden', ASTM D4737, baseret på densitet, 10% 50% og 90% genvindingstemperaturer. '2- punktsmetoden ' er defineret i ASTM D976 og bruger kun densitet og 50% genvindingstemperatur. Denne 2-punkts metode har en tendens til at overvurdere cetanindeks og anbefales ikke. Cetanindeksberegninger kan ikke redegøre for cetanforbedrende tilsætningsstoffer og måler derfor ikke det samlede cetantal for tilførte dieselbrændstoffer. Dieselmotordrift er primært relateret til det faktiske cetantal, og cetanindekset er simpelthen et skøn over basen (uaditiseret) cetantal.
Industri standarder
Industristandarderne for måling af cetantal er ASTM D613 (ISO 5165) for CFR -motoren, D6890 for IQT og D7170 for FIT.
Se også
Referencer
Yderligere læsning
- John B. Heywood (1988). Grundlæggende om forbrændingsmotor . McGraw Hill. ISBN 0-07-100499-8.
- Keith Owen, Trevor Coley SAE (1995). Bilbrændstof Referencebog . ISBN 1-56091-589-7.