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

Углеводородлар ва дизель ёқилғиларининг алангаланиш хусусиятлари

Дизель двигатели деб аталувчи, сиқишдан алангаланувчи ички ёниш двигателларида, 4 тактли иш жараёни учқундан аланга олувчи двигателларникидан бир мунча бошқачароқ кечади. Дизель двигателида биринчи икки тактларда тоза ҳаво сўрилади ва сиқилади. Ҳавонинг ҳарорати сиқиш йўлининг сўнггида 550÷650⁰С га етади, босим эса 40 баргача кўтарилади. Сиқиш йўлининг сўнггида сиқилган ва қизиган ҳавога маълум вақт оралиғида катта босим остида ёнилғи порцияси пуркалади. Ёнилғининг ўта майда томчилари буғ ҳолатига ўтади ва ҳавода тақсимланади. Маълум, жуда кичик сония вақтда ёнилғи ўз-ўзидан алангаланади ва тўла ёниб битади. Пуркашнинг бошланиши билан ёнилғининг алангаланиши орасидаги вақт – ўз-ўзидан алангаланишнинг ушланиб қолиниш даври деб аталади. Замонавий тезюрар двигателларда ушбу давр 0,002 сониядан ортиқ эмас. Ёнилғи ёниши натижасида газларнинг босими 60÷100 бар га етади. Двигателнинг силлиқ, бир меъёрда ишлашини таъминлаш учун ўта аҳамиятли кўрсаткич – газлар босимининг ошиши тезлигидир. Амалиётдан маълумки, ушбу тезлик тирсак валининг бурилиш бурчагининг 1⁰ га босими 5 бардан ошмаслиги лозим. Акс ҳолда двигатель тақиллай бошлайди, унинг иши «дағал», подшипникларга юклама ўта кўп бўлиб қолади. Тақиллашларнинг юзага келиши ва двигателнинг “дағал” ишлаши ўз-ўзидан алангаланишни ушланиб қолиниш даврининг давомийлиги билан узвий боғлиқдир. Ушбу давр қанчалик давомий бўлса, шунча кўп миқдорда ёнилғи двигатель цилиндрига келиб урилади. Натижада кўпайтирилган миқдордаги ёнилғининг бир вақтда алангаланиши, ёнишни портлаш характерда бўлишига ва газлар босимини поғонали ошишига олиб келади. Кейинги икки тактларда, ишчи юриш ва ёниш маҳсулотлари, газларнинг ишчи кенгайиши ва двигатель цилиндрини ёниш маҳсулотларидан бўшаниши амалга ошади.

Тезюрар дизеллар учун ёнилғи сифатида нефтнинг керосин-газоил фракциялари қўлланилади. Кичик айланиш сонли секин юрувчи ва стационар двигателлар учун мазут туридаги оғирроқ ёнилғи қўлланилади.
Дизель ёқилғиларини энг асосий эксплуатацион хоссаси– уларни тезда алангаланиш қобилияти ва босимни бир маромда нормал ошиб боришини ҳамда двигателни тақилламай юмшоқ ишлашини таъминловчи бир текис ёнишидир. Ёнилғиларни алангаланиш хоссалари уларни кимёвий ва фракцион таркиби билан аниқланади. Бундан кўриниб турибдики, биринчи навбатда ёнилғи компонентларини ўз-ўзидан алангаланиш ҳароратига боғлиқдир.
Маълумки, ароматик углеводородлар жуда юқори алангаланиш ҳароратларига эга (500÷600⁰С). Дизель ёқилғиси сифатида кучли ароматлаштирилган фракциялари ишлатиш қулай эмас. Аксинча, қуйи парафинли углеводородлар ўз-ўзидан алангаланиш ҳарорати қуйи, шунинг учун парафинли нефтлардан олинган дизель ёқилғилари яхши эксплуатацион хоссаларни намоён этади.
Юқорида айтиб ўтилганидек, двигателни бир текис ишлаши ўз-ўзидан алангаланиш ҳароратини минимал ушланиб қолиш даврида таъминланади. Ушбу давр қийматига нафақат ёнилғининг ўз-ўзидан алангаланиб кетиш ҳарорати, оксидланишнинг алангаолди жараёнларининг характери ҳам таъсир этади.
Термик парчаланиш ва оксидланиш реакциялари қанчалик тез кетса, ҳаво-ёнилғи аралашмасида кўп пероксидлар, альдегидлар ва бошқа ўз-ўзидан алангаланиши қуйи ҳароратли кислород сақловчи бирикмалар йиғилиб қолишга улгурса, шунчалик ёнилғининг ўз-ўзидан алангаланишни ушланиб қолиш даври кам бўлади.
Алангаолди даврида ёнилғини оксидланишга бардошлиги, унинг кимёвий таркибига боғлиқдир. Очиқ занжирли углеводородлар осон парчаланадилар ва оксидланадилар, ҳаммасидан қийинроғи эса – ароматик углеводородлар.
Айтилганлардан, дизелларда «тақиллаш» ва карбюраторли двигателлардаги детонациялар ҳеч қандай умумийликка эга эмаслиги равшан, аксинча, улар қарама-қарши сабаблар оқибатида келиб чиқади. Детонацияга олиб келувчи ҳамма иллатлар, масалан; сиқиш даражасининг ошиши, аралашманинг қашшоқлашуви ҳамда ҳарорат ва босимни ошишига олиб келувчи қатор факторлар дизель двигателларида, аксинча, ёнилғини тезда ўз-ўзидан алангаланиб кетишига ижобий таъсир кўрсатади ва «тақиллаш» нинг юзага келиш эҳтимолини пасайтиради.
Худди шундай ёнилғининг кимёвий ва фракцион таркибига ҳам тааллуқлидир. Энг катта антидетонацион турғунликка эга бўлган углеводородлар ўз-ўзидан алангаланиш юқори ҳароратларига эгадир, алангаланишни ушланиб қолиш катта даври билан ёнади ва шу тариқа двигатель ишининг дағаллигига жавобгардир.
Углеводородлар ва ёнилғиларнинг алангаланиш хоссаларини, бензинларнинг детонацияга турғунликларини баҳолаш лаборатория синов қурилмаларида, эталон ёнилғиларда олинган натижаларга таққослаш орқали амалга оширилади.
Октан сонига аналогик ҳолда дизель ёқилғиларининг мотор хоссаларини баҳолаш учун цетан сони қабул қилинган.
Цетан сони деб ёнилғилар синови стандарт шароитларида цетаннинг (ҳажм бўйича) –метилнафталин билан аралашмасидаги фоиз миқдорига айтилиб, ўз-ўзидан алангаланувчанлик бўйича синалаётган ёнилғига эквивалентдир.
Цетаннинг (н-гексадекан, С₁₆Н₃₄) цетан сони 100 га тенг деб қабул қилинган, –метилнафталинники эса- 0. Цетан сонини аниқлаш, дизель головкали стандарт бир цилиндрли қурилмада бирдан ёнишларни устма-уст тушиши деб номланган усул билан амалга оширилади. Дизель ёқилғиларининг цетан сонлари 40-50 пунктлар оралиғида меъёрланади.
Цетан сони фақатгина алангаланиш хоссаларни характерламаслигини эътироф этиш лозим. У кенгроқ аҳамиятга эгадир, чунки у дизель ёқилғисини айрим бошқа эксплуатацион сифатларини ҳам етарли акс эттиради.
Дизель ёқилғисининг цетан сони қанчалик юқори бўлса, шунчалик моторни ишга тушириш хоссалари яхши бўлади, ўз-ўзидан алангаланишнинг ушланиб қолиниш даври шунчалик камроқ, ишланган газларнинг тутунланиши ва ёқилғининг ёниш камераси ҳамда форсункаларда сўхта ҳосил қилишга майли камроқ бўлади.
Цетан сонидан ташқари, дизель ёқилғиларининг алангаланувчанлик хоссаларини тахминан баҳолаш учун, дизель индекси (ДИ) деб номланувчи кўрсаткич қўллаш мумкин.
Ушбу кўрсаткич ёнилғининг алангаланувчанлиги билан унинг айрим физик доимийликлари, хусусан, зичлиги ва анилин нуқтаси ўртасидаги боғлиқликни ифодалайди.
Зичлик ва анилин нуқталар, ўз навбатида, ёнилғининг кимёвий таркибига боғлиқдир. Дизель индекси пасайиши кузатиладиган, таркибида ароматик углеводородлар мавжуд бўлган ёқилғи жуда қуйи анилин нуқтага ва юқори зичликга эга бўлишини тасаввур қилиш кифоя.

Тенгламадан кўриниб турибдики, ёнилғининг анилин нуқтаси қанчалик юқори, зичлиги эса қуйи бўлса, дизель индекси шунчалик юқори бўлади, яъни ёнилғининг алангаланиш хоссалари шунчалик яхши бўлади.
Дизель ёқилғиларининг цетан сонини ошириш учун турли присадкалар таклиф қилинган. Агарда антидетонаторлар аланга олди оксидланиш жараёнини шитоб билан ўсишига йўл қўймасликни эътироф этса, дизель ёқилғилари учун присадкалар қўшиш, аксинча, тескари мақсадни кўзлайди. Аланга олди оксидланишни тезлатиш учун ва ёнилғиларни ўз-ўзидан алангаланишининг ушлаб қолиш даврини пасайтириш учун турли органик пероксидлар ва углеводородларнинг нитро- ҳосилалари таклиф қилинган.
Дизель ёқилғиларни қабул қилувчанлиги, айниқса нефтни тўғридан-тўғри ҳайдаш йўли билан олинганлари, ушбу присадкаларга нисбатан етарли юқоридир ва цетан сони 15-20 пунктга етади. Ушбу турдаги присадкалардан амилнитрат АҚШ да саноат аҳамиятига эгадир. Мамлакатимизда ишлаб чиқарилаётган дизель ёқилғиларида ҳозирча цетан сонини оширувчи присадкаларни массавий қўлланилиш зарурати йўқ.
Дизель ёқилғиларининг бўлиши мумкин бўлган компонентларининг молекуляр массасига мос келувчи индивидуал углеводородларнинг цетан сонлари 4.3-жадвалда келтирилган.
Ушбу жадвал маълумотлари углеводородларнинг тузилиши ва уларни молекуляр массасининг алангаланиш хоссаларига таъсири ҳақида айрим хулосалар чиқаришга имкон беради.