Cetanové číslo

Definujte cetanové číslo paliva, ktorú vlastnosť paliva charakterizuje a ako sa zisťuje?

Palivá pre vznetové motory
Podľa frakčného zloženia rozoznávame pre vznetové motory palivá:
· ľahké, používané pre vozidlové motory,
· stredne ťažké pre niektoré motorové rušne,
· ťažké, ( sú lacnejšie, ale majú horšie vlastnosti ) používajú sa pre lodné a stacionárne motory.

Pre absolútnu väčšinu vznetových motorov sa používa motorová nafta vyrábaná z ropy.
Jej destilačné rozpätie je približne od 150 do 370 oC. Obsahuje prísady na zlepšenie nízkotepelných vlastností paliva. Okrem toho obsahuje aj prísady na zlepšenie úžitkových vlastností, ktoré sú overené a schválené výrobcami motorov. Bežne sa do nafty pridávajú farbivá a označovacie látky.

Podobne ako pre benzíny, existujú aj pre motorovú naftu predpísané teplotné rozsahy pri destilačnej skúške. Meradlom množstva pár, ktoré sa vytvoria pred vznietením paliva po jeho vstreknutí do stlačeného vzduchu, je 10 % bod destilácie. Teplota tohto bodu sa pre naftu vyrábanú u nás pohybuje okolo 170 oC. Stredný destilačný rozsah rozhoduje o tekutosti nafty (do 250 oC ľahká, 250 – 300 oC stredná a nad 300 oC ťažká nafta). Ťažké frakcie nad 350 oC majú negatívny vplyv na tvorbu usadenín v spaľovacom priestore.

Medzi najdôležitejšie vlastnosti motorovej nafty z hľadiska potrieb vznetového motora patrí vznietivosť, zápalná teplota, výhrevnosť a odolnosť voči nízkym teplotám. Je žiaduce, aby čas od okamihu vstrieknutia dávky paliva do spaľovacieho priestoru po jej vznietenie bol čo najkratší. Tento čas sa nazýva prieťah vznietenia (pred dané otáčky sa niekedy uvádza v stupňoch otočenia kľukového hriadeľa). Veľkosť prieťahu vznietenia významným spôsobom ovplyvňuje tvrdosť chodu motora. Čim je prieťah vznietenia väčší, tým má motor vyššiu tvrdosť chodu (t. j. strmosť nárastu tlaku v spaľovacom priestore), preto je snaha používať palivá s krátkym prieťahom vznietenia. Schopnosť vznietenia palív pre vznetové motory sa posudzuje cetanovým číslom. Zápalnosť paliva stúpa s rastúcim cetanovým číslom.

Cetanové číslo (CČ) vyjadruje, že palivo má rovnaké vlastnosti z hľadiska zápalnosti ako porovnávacia zmes zložená z dvoch referenčných palív.

Referenčnými palivami na určovanie cetanového čísla sú:
· cetán (C16H34), ktorému je priradené číslo 100,
· alfametylnaftalén (C11H10), ktorému je priradené cetanové číslo 0 a keďže sa v nafte nenachádza, v súčasnosti sa udáva heptametylnanon.

Hodnota cetanového čísla skúmaného paliva je daná percentuálnym podielom cetánu v porovnávacej zmesi, zloženej z cetánu a alfametylnaftalénu, pričom vlastnosti skúmaného paliva a porovnávacej zmesi musia byť z hľadiska zápalnosti totožné. To znamená, že musia mať rovnaký prieťah vznietenia.

Palivá s vyšším cetanovým číslom okrem krátkeho prieťahu vznietenia zlepšujú spúšťacie vlastnosti vznetových motorov, znižujú hluk zo spaľovania a zlepšujú aj čistotu spaľovania. V niektorých prípadoch veľmi vysoké cetanové číslo (nad 60) môže spôsobovať zvýšenú tvorbu škodlivých exhalátov, spôsobené zhoršeným priebehom spaľovania v zóne vstrekovaného lúča.

Hodnota cetanového čísla paliva má okrem iného aj vplyv na dymivosť motora. Na obrázku číslo 1.18 je znázornená informatívna závislosť medzi cetanovým číslom a dymivosťou, z čoho vidíme že optimum CČ spadá do intervalu hodnôt od 40 do 60. Pre rýchlobežné vznetové motory sa odporúčajú palivá s cetanovým číslom 40 až 55, pričom vyššie hodnoty platia pre motory s priamym vstrekom.

Veľmi dôležité sú vlastnosti nafty pri nízkej teplote. Vtedy môže v nafte nastať vylučovanie kryštálov parafínu alebo aj ľadu, čo je na použitie v spaľovacom motore neprípustné. Na zlepšenie tekutosti pri nízkej teplote sa používajú špeciálne prísady – depresanty, ktoré malé kryštály obalia, a tým zabraňujú ich ďalšiemu rastu. Letná nafta musí byť filtrovateľná pri teplote 0 oC, zimná minimálne do -15 oC. Teplota skladovania musí byť nad bodom tuhnutia a nesmie sa blížiť k bodu vzplanutia nafty.

Preto sa v Slovenskej republike vyrábajú jednotlivé motorové nafty podľa ročných období takto:
Diesel triedy B (letný druh) – výroba od 15.4. do 30.9.
Diesel triedy D (prechodný druh) – výroba podľa požiadaviek odberateľov od 1.3. do 14.4. a od 1.10. do 15.11.
Diesel triedy F (pre extrémne podmienky mierneho pásma) – výroba na zvláštnu objednávku odberateľa od 16.11. do 28.2.

Výhrevnosť motorovej nafty je približne 41800 – 43100 kj.kg-1, hustota pri 20 oC je 0,80 – 0,88 kg.dm-3 a bod vzplanutia stanovuje norma na 35 oC. Približné percentuálne zastúpenie jednotlivých prvkov je: C = 86,95 %, H = 13 %, S = 0,05%. Síra obsiahnutá v palive má negatívne vplyvy na koróziu motora pred spálením aj po ňom. Najčastejšie sa jej korozívne účinky prejavujú na vložkách valcov a výfukovom potrubí.

Snahou výrobcov je obsah síry v motorovej nafte neustále znižovať.

Tabuľka č.1 – ukazovatele akosti motorovej nafty
Ukazovatele akosti STN EN 590 Jednotky Diesel trieda B Diesel trieda D Diesel trieda F
Bod vzplanutia, najmenej oC 55 55 55
Obsah síry, najviac % hm. 0,05 0,05 0,05
Medzná teplota filtrovateľnosti oC 0 -10 -20
Hustota pri 15 oC kg/m3 820 – 860 820 – 860 820 – 860
Viskozita pri 40 oC mm2/s 2,0 – 4,5 2,0 – 4,5 2,0 – 4,5
Cetanové číslo, najmenej 49 49 49
Destilačná skúškado 250 oC predestiluje, najviacdo 350 oC predestiluje, najmenejdo 370 oC predestiluje, najmenej % obj% obj% obj 658595 658595 658595


V palivách pre vznetové motory je používanie prísad menej rozšírené ako pri benzínoch. Najčastejšie sú to prísady do motorovej nafty pre použitie v zimnom období, ktoré zabezpečujú jej dobrú tekutosť a tým spoľahlivosť prevádzky v zimnom období. Výnimočne sa používajú prísady na zvýšenie cetanového čísla, resp. katalyzátory horenia. Pre palivá s väčším obsahom síry sa používajú prísady zaručujúce alkalickú rezervu, t.j. schopnosť viazať chemicky síru. Alkalickú rezervu udáva číslo TBN, ktoré je v rozpätí 10 – 45, ale aj viac.

V našej republike sa motorová nafta vyrába hydrogenizáciou frakcií z atmosférickej destilácie ropy. Do distribúcie sa dostávajú tieto druhy motorových náft: NM-4B a NM-22B pre letné a zimné obdobie a NM-30A pre extrémne nízke teploty. Z celosvetového hľadiska sa uplatňuje tendencia používania ťažkých palív, osobitne v motoroch stredných a veľkých výkonov. Ťažké palivá sú podstatne lacnejšie ako motorová nafta. Napriek tomu sa tieto palivá v ostatných rokoch stále častejšie a v horšej kvalite používajú z dôvodov zníženia prevádzkových nákladov a lepšieho zhodnotenia ropy.

Zdroje:

Hlavňa - Motory -