Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги абу райхон беруний номидаги

4.14–расм. Ядроси қаттиқ модда (а), эримайдиган суюқлик (б) ёки газ (в) ҳолатларда бўлган моддалар нефть дисперс системаларининг ССБ моделлари схемаси
1– R–радиусли ядро (муртак); 2– – қалинликдаги сольват қобиқ;
3-дисперс муҳит

ССБ ядросининг ўзига хослиги муҳитнинг молекулалараро ўзаро таъсирини ўзгара бориши, уларда ҳажмий энергияни юзадаги энергияга нисбати мос равишда уларни диаметри ва сольват қобиғининг қалинлиги  ўзгаради.

Мураккаб структурали бирликни (МСБ) вужудга келиши НДС ларда нефтни қазиб олиш технологияси ва қайта ишлаш учун таъсир қилувчи янги хоссаларни юзага келтиради. Нефтни қазиб олишда МСБ ни вужудга келиши тартибга солинмайдиган жараёнлар (парафин кристалларини тушиши, асфальтенлар ассоциатларини ҳосил бўлиши, газли пуфакчаларни ажралиб чиқиши ҳисобига) қатламини нефть бериш кўрсаткичини пасайтиради.
Келтирилган жараёнлар нефтни ташишда ва сақлашда чўкмалар тушиб қолишига ва улар билан қувур ва резервуарларда тиқинларни, нефтни қайта ишлашда эса, иссиқлик узатгич ва катализатор юзаларида қатламларни ҳосил бўлишига олиб келади.
Нефть дисперс системани мураккаб структурали бирикмалар билан тўлатишнинг турли босқичларида куллар (эркин дисперс тизимлар), илвиралар ва геллар (боғланган дисперс тизимлар) юзага келиши мумкин. Ҳосил бўлган НДС нинг турига боғлиқ ҳолда унинг мустаҳкамлиги ҳам турличадир. НДСлар гравитация таъсирида қаватланишга қаршилик қилиш қобилиятига, яъни барқарорликка эгадир. Уларни ташқи кучлар деформациялайди, эластикликнинг ички кучлари (уловчи механизм кучлари) унинг шаклини сақлаб қолишга интилади (мустаҳкамлик беради). Мураккаб панжарали бирлик тузилиши НДС ларнинг механик хоссалари – қовушқоқлик, эластиклик, пластикликни ҳам белгилайди ва шу боис ушбу хоссаларни кўпинча структуравий– механик ҳоссалар деб атайдилар.


4.4. Мотор ёқилғилари ва сурков материалларининг эксплуатацион хоссалари
Ички ёниш двигателларида ёқилғи детонацияси

Учқундан аланга олиб ишловчи авиацион, автомобиль ва тракторларнинг поршенли ички ёниш двигателлари тўрт тактда ишлайди. Биринчи тактда – сўриш, ёқилғи-ҳаво ишчи аралашмаси двигатель цилиндрини тўлатади ва такт охирида бензинда ишловчи двигателларда 80÷130⁰С гача, керосинда эса 140÷205⁰С гача қизийди. Иккинчи такт-сиқишда аралашма босими 10-12 бар гача (1 бар= 10⁵ н/м²), ҳарорати эса 150÷350⁰С гача кўтарилади. Сиқиш йўли сўнггида аралашма бирмунча илгарироқ электр учқундан алангаланади. Ёқилғини ёниш вақти жуда кам– сониянинг мингдан бир улушларида бўлса ҳам, у ёниш камераси бўйича аланга фронтини олға аста-секин силжитиб ёнади. Аланга фронти деб ёниш реакцияси кетувчи юпқа газ қатламига айтилади. Нормал ёнишда аланга фронти 20÷30 м/сония тезликда тарқалади. Ёниш ҳарорати 2200÷2800⁰С га, газларнинг босими эса автомобиль двигателларида 30÷50 баргача, авиацион двигателларда 80 баргача бир текис кўтарилади. Учинчи тактда (иш бажариш) сиқилган ёниш маҳсулотларини энергияси реализация қилинади ва тўртинчи тактда двигатель цилиндри ёниш маҳсулотларидан холос бўлади.

Поршенли авиацион ва автомобиль двигателларида ёқилғи сифатида бензинлар, тракторда эса керосинлар қўлланилади. Мотор ёқилғиларини ушбу кўринишлари учун энг зарур эксплуатацион талаб ушбу ёқилғилар мўлжал қилинган двигателларда уларни детонациясиз нормал ёнишини таъминлашдир.
Детонация деб ёқилғининг двигателда ўзига хос ғайри табиий характерда ёнишига айтилади. Детонацияда аралашмани фақат бир қисми учқундан алангалангач, одатдаги тезликда нормал ёнади. Ёқилғи зарядини аланга фронти олдида турган охирги порцияси (15÷20%) бир сонияда ўз-ўзидан алангаланиб кетади, натижада алангани тарқалиш тезлиги 1500÷2500 м/сония гача етади, босим эса бир текис эмас, балки кескин сакрашлар билан ортади. Ушбу босимнинг кескин кўтарилиб тушиши урилувчи детонация тўлқинини вужудга келтиради. Бундай тўлқинни цилиндрлар деворига урилиши ва улардан кўп марталаб қайтиши титрашга олиб келади ва детонацион ёнишнинг бош ташқи нишонаси бўлмиш характерли металга алоқадор тақиллаган овозни юзага чиқаради. Детонациянинг бошқа ташқи нишонлари: ташланма (чиқарилаётган) газларда қора тутуннинг пайдо бўлиши, ҳамда цилиндр девори ҳароратини кескин кўтарилишидир.
Детонация– жуда зарарли ҳодисадир. Детонацион режимларда двигатель қуввати тушиб кетади, ёқилғи нисбий сарфи ортади, двигатель иши “қаттиқ” ва нотекис бўлиб қолади. Ундан ташқари, детонация поршенлар ва ташланма газлар чиқиш клапанларини куйиб ва қийшайиб кетишига, ўта қизиб кетиш оқибатида электр свечаларини ишдан чиқишига ва бошқа носозликларга олиб келади. Двигателнинг емирилиши тезлашади, таъмирлаш муддатлар қисқаради. Интенсив детонация режимида узоқ муддат ишлаш аварияли оқибатларга ҳам олиб келиши мумкин.
Детонация авиацион двигателларда айниқса хавфлидир.
Детонация ҳодисаси углеводородли ёқилғиларни оксидланиш ва ёниш реакцияларининг кинетик ва кимёвий ўзига хослиги орқали ҳам тушунтирилиши мумкин. Ушбу реакциялар жуда мураккаб, радикал занжир механизми бўйича кетади ва ҳароратга кучли даражада боғлиқдир. Ёқилғи аралашмаси сўрилиш ва сиқилиш вақтидаёқ унинг ёнишга олдиндан кимёвий тайёрлиги амалга ошади. Ёқилғи углеводородлари ҳаво кислороди билан оксидланиш реакцияларига киришади. Биринчи оралиқ маҳсулотлар– гидропероксидлар (ROOH) дир. Улар беқарор, юқори фаол моддалардир; эркин радикаллар ҳосил қилиб парчаланадилар, реакцияга янгидан-янги углеводородлар молекулаларини ҳосил бўлишига олиб келади. Натижада, оксидлаш реакциялари ўз-ўзидан тезланиш билан кетади. Янги фаол марказлар юзага келади, янги занжир реакциялар ривож топади.
Мисол тариқасида метанни оксидланиш схемасини кўриб чиқамиз:
СН₄ + О₂ → СН₃• + НО₂• радикалларни юзага келиши
СН₄ → СН₃• + Н•
СН₃• + О₂ → СН₃ОО• гидропероксидни
ва эркин
СН₃ОО• + СН₄ → СН₃ООН + СН₃• радикални ҳосил бўлиши
Ҳарорат кўтарилиши билан гидропероксидлар альдегидларни ҳосил қилиб парчаланади:
СН₃ООН → СН₂О + Н₂О
Пероксид радикалини парчаланиши ҳам альдегид ва гидроксил радикалини ҳосил бўлишига олиб келади:
СН₃ОО• → СН₂О + • ОН
Реакцион аралашмада йиғилиб бораётган СН₃• , • ОН, СН₃ОО• ва бошқа радикаллар жуда фаол бўлиб, илк углеводородларни кейинги оксидланишини автокатализлайди.
Ёнилғининг юқори молекуляр углеводородлари, ўз-ўзидан кўриниб турибдики, улар енгил оксидланадилар ва реакциялар углеводородли занжирни парчаланиши билан бирга содир бўлади.
Ишчи аралашма учқундан алангаланганидан сўнг, аланга олди оксидланиш занжир реакциялари ҳарорат ва босимни ортиши боис кескин тезлашади. Ишчи аралашмадаги пероксидлар концентрацияси аланга олди фронтида ортади ва «совуқ аланга» деб аталувчи аланга вужудга келади. “Совуқ аланга” деб реакцион аралашмани оксидлаш реакциясида ажралиб чиқаётган иссиқлик ҳисобига реакцияга киришаётган молекулаларнинг тўлқинланиши (фаолланиши) ва йиғилиб қолган пероксидларнинг портлаб парчаланиши натижаларида ўзига хос нурланишига айтилади. Ишчи аралашмада совуқ аланганинг тарқалиши натижасида пероксидлар, альдегидлар, эркин радикаллар миқдорлари ортиб бориши давом этади.
Аралашманинг бундай активланиши, иккиламчи совуқ алангани юзага келишига олиб келади. Ҳарорат ундан ҳам кўтарилади. Аралашмани ёнмай қолган қисмида углерод оксиди ва турли актив заррачалар концентрацияси ортади. Оксидланиш реакциясига ёнмай қолган молекулаларнинг ярмидан кўпи тортилади. Натижада ёнилғи зарядининг охирги қисми ҳосил бўлган углерод оксиди билан бирга бир лаҳзада ўз-ўзидан алангаланиб кетади. “Совуқ аланга” қайноқ алангага айланади, бу эса детонацион тўлқинни вужудга келтиради ва босимни сакраб ошишига олиб келади. Демак, қисқа қилиб айтганда, ёнилғи зарядининг охирги қисмини детонацион ёниши, портлаш тезлиги билан реакцияга киришувчи юқори актив заррачаларни маълум чегаравий концентрациясигача йиғилиши оқибатида амалга ошади. Натижада қайноқ аралашманинг ёнмай қолган қисмининг ҳаммаси бир сонияда ўз-ўзидан алангаланиб кетади (Соколик назарияси). Берилган ишчи аралашмада пероксидларни ҳосил бўлиш тезлиги қанчалик юқори бўлса, портлаб ёниш ҳам шунчалик тез юзага келади, аланга фронтини нормал тарқалиши шунчалик аввалроқ детонацияга ўтади ва детонация оқибатлари кучлироқ намоён бўлади. Бундан келиб чиқадики, детонациянинг вужудга келиши ва интенсивлигининг асосий фактори– ёнилғининг кимёвий таркиби эканлигидир, чунки ўзаро таққосланадиган шароитларда турли тузилишга эга бўлган углеводородларда оксидланишга мойиллик турличалиги маълумдир. Агар ёнилғида аланга олди оксидланиш шароитларида анчагина миқдорда пероксидлар ҳосил қилмайдиган углеводородлар кўпини ташкил қилса, портлаб парчаланиш амалга ошмайди, аралашма актив заррачалар билан ўта тўйиниб кетмайди ва ёниш детонациясиз, одатдаги тезликларда амалга ошади.
Детонацияни ривожига ёнилғининг кимёвий таркиби билан бир қаторда двигателнинг конструкцияси ва унинг эксплуатация режими анчагина таъсир ўтказади. Ушбу муаммога ўта чуқурлашмаган ҳолда яна айтиш мумкинки, детонацияга сиқилиш даражасини ва наддув босимини ошириш энг кўп даражада таъсир қилади, ушбу иккала ҳолда ҳам ҳарорат ва босимлар ортади. Юқорида кўрганимиздек, бу эса пероксидларни йиғилишига ва парчаланишига имкон беради. Сиқиш даражаси ( ) двигатель цилиндри тўла ҳажмини ёниш камерасининг ҳажмига нисбати билан характерланади. Сиқиш даражаси қанчалик юқори бўлса, двигателларнинг термик фойдали иш коэффициенти шунчалик катта бўлиб, унда ёниш доимий ҳажмда амалга ошади:

бу ерда: К – адиабата С_р/С_v нинг кўрсаткичи.
Замонавий автомобиль двигателларида =6,5÷8 бўлиб, уни ошириш тенденцияси мавжуд, чунки бу двигателларнинг литрли қувватини кейинги оширилишига ва иқтисодий кўрсаткичларини яхшилашга олиб келади.
Наддув деб, двигателни ҳаво билан мажбурий таъминланишига айтилади. Наддув ёрдамида поршенли авиация двигателларида атмосферанинг энг юқори қатламларида босимнинг камайиши билан боғлиқ бўлган ҳавонинг етишмовчилигини компенсациялайди. Худди шу йўл билан двигателлар энг юқори қувватга эришиши учун самолётларнинг кўтарилишида ва бошқа зарурий ҳолларда наддув кучайтирилади. Двигатель цилиндрида ҳаво миқдорини оширишда кўпроқ ёнилғи ҳам берилиши мумкин. Бунда двигателнинг литрли қуввати ортади, наддув босими қанчалик кўп бўлса, у шунчалик юқори бўлади.
Шундай қилиб, мажбурлаб ёқиш двигателлари конструкциясини яхшилаш зарурияти билан бундай двигателларни детонациясиз эксплуатация қилиш мумкин эмаслиги орасида қарама-қаршилик юзага келади. Ушбу қарама-қаршилик ёқилғи сифатини яхшиланиши ва антидетонаторлар қўллаш йўли билан ҳал этилади.
Детонацияга ҳавони ортиқчалик коэффициенти билан характерланувчи ҳаво-ёнилғи аралашмасининг таркиби катта таъсир этади:
= L/L₀
бу ерда: L – двигателга кираётган ҳавонинг ҳақиқий миқдори (кг да); L₀ – 1 кг ёнилғи тўла ёниши учун керак бўлган ҳавонинг назарий миқдори (кг да).
Тўйинган углеводородлар ва бензин учун L₀=15 кг, ароматик углеводородлар учун эса L₀ =13,5 кг.
Аралашма ёнилғи билан бойитилганда ( <1) ҳам, у кучли қашшоқлаштирилганда ( >1) ҳам детонация пасаяди. Детонацияга энг катта мойиллик =0,95÷1,05 бўлганда, яъни ёнилғи ва ҳаво нисбатлари назарийга яқин бўлган аралашмаларда кузатилади. Амалиётда бой аралашмалар деб
<0,6÷0,8 , қашшоқ деб >0,9÷1,1 бўлган аралашмаларга айтилади.
Учқун орқали ишлайдиган поршенли авиадвигателларда ердан кўтарилишда режим наддув ёрдамида кучайтирилади. Бунда вужудга келиши мумкин бўлган детонациянинг олдини олиш учун ишчи аралашмани бойитишга тўғри келади (ёнилғини ортиқча сарф қилинади). Крейсер режимида автомобиль ва авиацион двигателлар қашшоқ аралашмада эксплуатация қилинадилар.
Детонация ёндиришда илгарилаб кетиш бурчаги оширилганда ортади, чунки бунда ёқилғи оксидланишининг аланга-олди даври узаяди. Детонацияга ёниш камерасининг конструкцияси, айланиш сони, двигатель цилиндрида сўхталар чўкинди қатламини ҳосил қилиниши ва бошқа факторлар ҳам таъсир этади.
Углеводородлар ва ёнилғиларни детонацияга турғунлиги (ДТ) ёки антидетонацион хоссаларини баҳолаш бир цилиндрли стационар двигателларда амалга оширилади. ДТ ни баҳолаш ҳамма усуллари асосида ўрганилаётган ёнилғини эталон ёнилғи аралашмаларига таққослаш принципи ётади. Асосий эталон ёнилғи сифатида 2,2,4–триметилпентан (изооктан)– детонацияга турғунлик мезони қилиб октан сони танлаб олинган.
Октан сони деб синовни стандарт шароитларида аниқланган детонацияга турғунликнинг ўлчов-сон бирлигида ифодаланувчи изооктан (2,2,4-триметилпентан) нинг нормал гептан О.С.=О билан аралашмасидаги фоиз миқдорига айтилиб, у синалаётган ёнилғининг детонацион турғунлигига эквивалент бўлади.

СН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–СН3 Н- гептан

Изооктаннинг октан сони 100 га тенг деб қабул қилинган, нормал гептанники эса – 0. Демак, агар стандарт шароитларда 70% изооктан ва 30% н-гептандан таркиб топган аралашмага эквивалент бўлган бензин синалганда, унинг октан сони 70 га тенг бўлади.

Турли усуллар билан аниқланган октан сонлари ўзаро фарқ қилади. Шу боис, октан сони қайси усул билан топилганига қараб белги қўйиш қабул қилинган. Масалан, мотор усули билан аниқланган бўлса – МУ (ёки русча адабиётларда – ММ), изланиш усулида – ИУ (ёки ИМ), ҳароратий усулда – ТУ (ёки ТМ). Изланиш ва мотор усуллари билан топилган октан сонлари қийматларининг фарқи– «бензинни таъсирчанлиги» деб номланади. Бензин таркибига кирувчи углеводородларнинг октан сонлари ва таъсирчанликлари қийматлари 4.4-жадвалда келтирилган.