Dlaczego samochody jeżdżą na benzynie, ciężarówki na oleju napędowym, samoloty na nafcie, a statki na ciężkim oleju opałowym?
W skrócie: jeśli dane paliwo najlepiej odpowiada potrzebom eksploatacyjnym danego środka transportu, to jest to paliwo najbardziej odpowiednie dla tego pojazdu.
Czy to brzmi nieco mylące? Pozwól, że ci to rozbiję.
1
Benzyna i samochody
Benzyna jest stosunkowo lekką frakcją ropy naftowej; ma niską gęstość, niską wartość opałową i dużą lotność. Spala się niezwykle szybko w porównaniu do ciężkich olejów.-Pomyśl o różnicy między zapaleniem prochu a rozpaleniem ogniska.
Obraz
Silnik benzynowy
Jeśli chodzi o same silniki: w porównaniu z silnikami stosowanymi na statkach (statkach wycieczkowych lub okrętach wojennych) lub samolotach (samolotach pasażerskich lub myśliwcach) specyfikacje techniczne wymagane dla silników samochodowych są dość skromne. Jednak samochody wymagają szybkiego przyspieszenia i kompaktowych rozmiarów silnika. Na przykład samochody sportowe-wyczynowe często przyspieszają od 0 do 100 km/h w mniej niż pięć sekund. W związku z tym silnik musi szybko reagować, dzięki czemu benzyna-ze swoimi „wybuchowymi” właściwościami spalania-idealnie pasuje do samochodów.
2
Nafta i samoloty
Nafta lotnicza jest rafinowana w wielu procesach z substancji takich jak benzyna ciężka i oleje parafinowe. W porównaniu z benzyną,-która oddestylowuje się wcześniej w procesie rafinacji,-nafta jest znacznie stabilniejsza; ma niską gęstość, wysoką wartość opałową i niską lotność. Jednak w wyjątkowym środowisku spalania silnika turbinowego spala się on tak samo szybko jak benzyna.
Obraz
Pięciocylindrowy silnik gwiazdowy-
Obraz
Silnik turbowentylatorowy
Istnieje wiele typów samolotów. Większość samolotów-z czasów II wojny światowej korzystała z promieniowych silników spalinowych-głównie tłokowych-, które przeważnie były zasilane benzyną. Nowoczesne silniki turbinowe zaczęły pojawiać się w samolotach (począwszy od myśliwców) dopiero pod koniec II wojny światowej, co oznaczało ogromny skok wydajności.
Benzyna jest niebezpieczna dla samolotów, ponieważ łatwo odparowuje na dużych wysokościach (co oznacza, że trafienie ogniem wroga może spowodować eksplozję). Zamiast tego używana jest nafta, która zapewnia doskonałą wydajność (obsługującą prędkości obrotowe powyżej 10 000 obr./min). Kolejną przewagą nafty nad benzyną jest to, że jest mniej podatna na gromadzenie się węgla,-co jest czynnikiem kluczowym w-precyzyjnych silnikach lotniczych.
Dlaczego nie używać diesla? To proste: pali się zbyt wolno (szczególnie w niskich temperaturach panujących na dużych wysokościach), co poważnie pogarszałoby manewrowość statku powietrznego. 3
Diesel i ciężarówki
Jeśli benzynę określa się jako „lotną”, a naftę jako „żywą”, charakter diesla najlepiej opisać jako „stały”. Występuje w dwóch odmianach: lekki olej napędowy (do samochodów osobowych i ciężarówek) i ciężki olej napędowy (do ciężkich maszyn i małych-i-średnich statków). W porównaniu do wersji lekkiej, ciężki olej napędowy jest gęstszy, ma wyższą wartość opałową i temperaturę zapłonu oraz jest bardziej lepki.
Dzięki swojej stabilnej charakterystyce i właściwościom zapłonowym olej napędowy może ulegać zapłonowi samoczynnemu bez ryzyka niekontrolowanej detonacji (stukania). Pozwala to na projektowanie dużych komór spalania,-co jest niewykonalne w przypadku silników benzynowych.
Obraz
Duży silnik diesla
W przypadku niektórych statków i ciężkich maszyn przemysłowych priorytetem jest obsługa dużych ładunków, a nie szybkie przyspieszanie; zamiast tego wymagana jest duża moc i-co najważniejsze-wysoki moment obrotowy. Wysoka wartość opałowa oleju napędowego w połączeniu z wysokim stopniem sprężania silników wysokoprężnych pozwala na efektywne wykorzystanie energii. Choć nie osiągają wysokich obrotów, dostarczają ogromną moc, której silniki benzynowe po prostu nie są w stanie dorównać.
Obraz
Lekki silnik diesla
W przypadku samochodów ciężarowych i niektórych pojazdów osobowych korzystających z lekkiego oleju napędowego brak konieczności szybkiego przyspieszania pozwala na wykorzystanie zalet lekkich silników wysokoprężnych,-takich jak prostsza konstrukcja, wysoka niezawodność i niskie zużycie paliwa-w porównaniu z silnikami benzynowymi. Ponadto, chociaż silniki wysokoprężne rzeczywiście gromadzą osady węgla, są stosunkowo niewrażliwe na negatywne skutki tego osadzania; Szczególnie ciężkie-silniki wysokoprężne są przez to prawie niewrażliwe.
4
Statki i ciężki olej opałowy
Ciężki olej opałowy to lepka pozostałość pozostająca po oddestylowaniu większości lżejszych składników ropy naftowej. Jest gęsty i-bogaty w energię-małą butelkę, która może palić się przez ponad godzinę-chociaż niewystarczająca ilość tlenu powoduje, że wydobywa się z niego czarny dym (złożony z cząstek węgla powstałych w wyniku niecałkowitego spalania).
Obraz
Turbina parowa
W przeszłości tego typu oleju nie można było stosować w silnikach spalinowych ze względu na brak możliwości skutecznego wtrysku; zamiast tego spalano go bezpośrednio w kotłach, aby wytworzyć parę do napędzania turbin. Jednak wraz z rozwojem technologii ciężki olej opałowy może być obecnie stosowany w masywnych dwusuwowych-silnikach wysokoprężnych stosowanych na statkach komercyjnych. Silniki te działają przy niskich prędkościach-zaledwie powyżej 100 obr./min-ale ponieważ niższe prędkości zapewniają wyższą wydajność, są one znacznie bardziej wydajne niż silniki stosowane w samochodach. Co najważniejsze, ciężki olej opałowy jest bardzo tani-i warto zauważyć, że zużycie paliwa przez statek mierzy się w tonach. Jednak silniki spalające ciężki olej opałowy mają słabą reakcję; w związku z tym statki przy wejściu do portu muszą przejść na silniki wysokoprężne, aby poradzić sobie z częstymi wymaganymi przyspieszania, zwalniania i zmiany kursu.
