Kezdőlap

Menü
Kezdőlap
Magunkról
Hírek - újdonságok
Szolgáltatások
Referenciák
Vendégkönyv
Oldaltérkép
Kapcsolat
Ajánld az oldalt
SPURI
Képviseleteink
Forgalmazóink
Termékek
Biztonsági adatlapok
Árlista
Technikai sport
Online felhasználók
Jelenleg 2 vendég online
Látogatottság
mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterMa178
mod_vvisit_counterTegnap517
mod_vvisit_counterEzen a héten695
mod_vvisit_counterEbben a hónapban6278

Keresés
Véletlen kép
Hírszolgáltatás
Hírszolgáltatás
Hirdetés
Derival Kft - Csarnokfűtés
Reznor hőlégfúvók, sötétsugárzók,
légkezelők, füstelszívók,
terem-, csarnok-, áruház-, nyitott térfűtés
06-56/390365; 06-20/4342427
Formel Kft
Bejelentkezés





Elfelejtett jelszó?
Még nincs azonosítód? Regisztrálj
5. Fűtőérték, égéshő PDF Nyomtatás E-mail

Image Látszatra, laikusan, sokan összetévesztik a két fogalmat. Mai szertelen kalandozásunk közepette fény derül arra, hogyan kell érteni ezeket? Továbbá mást jelentenek a szavak, de összefüggenek is egymással.
Kezdjük az előbbivel a fűtőértékkel, ami egyszerűnek tűnik. Rögtön az elején leszögezzük, hogy az égés megindításához is kell hozzáadnunk energiát, hiszen lokálisan, kis mennyiséget olyan helyzetbe kell hozni, hogy a folyamat az egész térfogatba elterjedjen! Ezt a hozzáadott hőmennyiséget ki kell vonni a fűtőértékből. Pld. ha egy szál gyufával égésbe hozunk a kémcsőbe egy kis mennyiségű benzint. A motor égésterébe is segíti kell a benzint a begyújtáshoz, ez a segítség az elektromos szikra! Dízelnél természetesen az összenyomásból eredő kompresszió gyújtás eredményezi.

Az alapok ott kezdődnek, hogy égéskor, egyesülési folyamatkor a fölösleges energia távozik a térfogatból, mégpedig hő formájában.
Először is alapoknál kell kezdeni.

Mi is a hő?
Az anyagot alkotó részecskék belső és külső energiaváltozása a környezetéhez képest. Vegyi átalakulás közben megváltozik a molekulák belső energiája. Oxidációval kisebb energia szintre kerül, felszabadulva a molekula, és atomi, és atomokon belüli részecskealkotók energia szintje. Legegyszerűbb az oxidációt elképzelni. Más molekuláris és atomi szakadások, egyesülések is történnek a benzin égése közben, mivel több száz szénhidrogén származék egymásra hatásának dominó elven működő átalakulásáról van szó! Roppant bonyolult átszerveződésnek hívnám.
Ez ám az igazi logisztika. Kis hasonlattal élve, több ezer fiókba újra kell pakolni az anyagokat!
Lényeg, hogy az egész folyamat végén minden a molekula nagyobb térfogatot szeretne felvenni, segítve azt a hőfelszabadulás. A magas hő, az elégett gázok mozgási energiája okozzák a motorok hengerébe a túlnyomást.
Kérdés az, hogy mekkora ez a túlnyomás, és milyen ütemezéssel folyik le időben elosztva! A hengerben lejátszódó folyamatokat csak modellezni, számítani, elméleti elemzést lehet végezni, de még senkinek nem sikerült a kb. 400 féle molekula több tízmillió átalakulási folyamat ábráját leírni!
Mondhatnánk senki nem látta, hogy miként alakulnak át egymásba a molekulák. És milyen sebességű változásokkal! A hengerben köztes molekula konfigurációk is megjelennek, melyeket a mai üzemanyag gyártók figyelembe sem vesznek.
Pedig óriási jelentősége van félig átalakul, egymásba öltődő folyamatok között! Ezeket csak nagyon sok fizikai teszt, kísérleti módszerrel lehet igazolni. A jó üzemanyag hatékony tulajdonságáig sokat kell dolgozni. Mivel elméleti sík, nem mindig válik be, ezért a valódi anyagtesztekkel sokkal hamarabb lehet előre jutni! Elismerem, ezt rengeteg pénzt, és emberi erőforrást, valamint gépi technikát igényel.

Image

Ezek ugye a lángterjedési sebességgel, égéstér kialakítással, és utoljára, de nem utolsó sorban az üzemanyag összetételétől is függ. Nagyon fontos szempont. Javítani kell utólag hozzáadott anyagokkal az üzemanyagot. Kizárt dolog, a benzin, gázolaj gyártásban megoldható legyen egyszerre az ellentétes folyamat. Nos a kutak üzemanya ezért tartalmaz úgynevezett nagy térfogat százalékú fejadalékot, mely olcsó, és vele elérik a szabványon belüli minőséget. De csak azt! Mert nagyon drága hozzáadott értéket kizárt dolog, hogy ezen óriás árréssel be tudják apportálni az üzemanyagba a multik.
Más szempontok szerint pedig az expanziót előidéző és kiszolgáló mechanikai környezeten is múlik a motorok hatékonysága. (Pld. elektronikai, és mechanikai vezérlés, ütemek fázis összehangolás, keverék képzés, stb.)
Ezen leírtakon felül a fűtőérték bizony nagyon lényegre törő tulajdonsága az üzemanyagnak.
Még van egy kis hiba, azaz módosítani való eltérés, ami a víz miatt megkülönbözteti fűtőértéket az égéshőtől.
Ezt a tételt majd az utolsó sorokban írom le!

Addig is folytassuk a sorokat az égéshővel.
Én úgy hívnám, hogy egy bruttó hő. Jellemző egy kg éghető anyag hőfelszabadulására. Azonban az égéshő függ a atomi szintű szén és a hidrogén arányától, az anyag sűrűségétől, a molekulák változatos izomerjeitől is.
Összefüggés mutatkozik, de az égéshőt nem befolyásolja az égési sebesség! Viszont a motor hatékonyságát az égési sebesség meghatározza. Pontosabban a kezdeti, és a végsebességet.
Tehát ha azt tudjuk, hogy a hidrogén atomi szinten gyorsabb égésű, mint a szén, akkor már csak azt kell összerakni, hogy a változatos szénhidrogén származékok milyen formában, sorrendben és időben ég el!
 
Gondoljunk egy talán mindenki által ismert durranógáz égetésre még az általános iskolából. Ugye a hidrogén és az oxigén milyen gyorsan ég?
A szén egyéb hidrogénnel van kapcsolva rögtön nem olyan heves az égés. Lám a metán (CH4) és a levegő elegye. A tojásszén, vagy a koksz pedig lassan ég.  Továbbá vegyük figyelembe a szén nagyobb energiát képvisel, mint a hidrogén. Igaz az egyikből végtermékként víz lesz, a másikból széndioxid! Az utóbbi sokkal környezet szennyezőbb. Visszatérve a vízre minden kommunikációba a pozitívan értékelik a kipufogó vizét, ám az erősen szennyezett, nem is annyira szende szűz az a víz! Az a kis kondenzvíz!
De erről egy másik cikkben majd egyszer! Ez is megér egy misét!
Az égéshőre visszatérve azt a bruttó hőt tekintjük az üzemanyagoknál, ami az ideális levegő/üzemanyag keverési aránya után keletkezik, és a 3.fázisba a robbanási ütem gáztágulásába besegít!
Innen jön a fordulat:
A levegő 78 % nitrogént tartalmaz, mely nem vesz részt elvileg az égésben. Már régen rossz, ha nitrogén oxidok tömkelege jön létre! Nem kedvez a hatékonyságnak a semleges gázzal hígított üzemanyag levegő keverék. Miért is?
Mert hátráltatja az égést a puffer anyag.  Lehet, hogy jobb is a mai motorok technikai gyenge színvonala miatt. Ellenkező esetben, szétégnének. Szétrobbannának! A heves égéstől. Lehet, hogy az alternáló motorok nem is felelnének meg a tiszta oxigénnel való üzemanyag égetésnek. Gondoljunk arra, hogy amikor kicsit emeljük a motorba juttatott oxigén szintet dinitrogén, azaz nitrogázzal, akkor valószínű, hogy elégnek a szelepek, szétég a dugattyú stb.
Miért is?
Mert égéshőt nem korlátozták a levegőben lévő 78 % nitrogénnel. Pedig még így is van bőven a kipufogógázban nitrogén. Ami ugye arról híres, hogy a nitrogén hő közlésre jobban immunis, mint a levegő. A verseny szférában, például a rallyban pont ezért is tiltott a gumiabroncsok nitrogénnel való töltése. Nem mindenki teheti meg, hogy használja, így nem egyenlő esélyeket ad!

Levegővel töltött abroncsot, melegíteni kell, míg el nem éri a megfelelő guminyomást. Nitrogénnél szinte ugyanaz 20 és 60 oC fokon a guminyomás. Ezt a hátrányt okozza a nitrogén a belső égésű motorokban. Hő közlésre a részecskék megnövekedett ütközése által nő a nyomás, így expanzívan terjeszkedik az elégett gáz. A dugattyú lefelé halad, munkát végez. A nitrogén pedig tompítja ezt a hatást!
Egyszer majd bizonyára az üzemanyagot oxigén bevezetéssel égetjük el. Ezt azonban technikailag nehéz elérni! Bizonyára eljön az idő erre is.
Másrészt vizsgáljuk meg, hogy az égéstérbe keletkező gázok közül melyik tölti ki jobban a térfogatot. A CO2, vagy a H2O az expanzívabb? Az oxigén nagy méretű atomi része a molekulának. Mivel a széndioxidba kettő is van, így ez nagyobb molekula, ezért a víz alatta marad rendesen. Tehát akkor van nagyobb térfogat tágulás, ha több széndioxid keletkezik, és kevesebb vízgőz! Ráadásul a felszabaduló energia is a vízgőznél kevesebb.
Mégis arra törekednek környezetvédelmi okokból, hogy víz legyen a legnagyobb részben a kipufogó gázban. Értelem szerűen abból az üzemanyagból több kell, amiben több a hidrogén arány. Ezt úgy oldják meg az üzemanyag gyártás közben, hogy direkt hidrogénezik az alkotó komponenseket, hidrokrakkolással. Nincs azzal semmi baj, csak csökken az üzemanyag folyadék egy literre vetített égési energiája.  De még ez is kevesebb baj. A fő gond ott keletkezik, hogy az égéstérbe az egymásba öltődő vegyi folyamat nem lesz permanens.
Úgy tudnám szemléltetni, hogy megyünk a lépcsőn fel, és egyszer csak a 300db lépcsőfokból hiányzik egy. Ekkor nem gond átlépjük. Aztán hiányzik három, már ezt át kell ugorni nagy energiát pocsékolva. Ha öt-hat hiányzik, akkor óriási az energia veszteség, mert az időbeni és térbeni folyamat lendülete megtörik, egy lassú hegymászás lesz belőle. A jó üzemanyag adalékoknak az a feladata, hogy ezeket a lépcsőket kitöltse. Így érzi a sofőr, hogy nyomatékosabb, jobban húz az autó.

Az üzemanyag anyag minél több ilyen foghíjat  tölt ki, több komponensével, annál inkább hatékony. Mind ehhez pedig folyamatosan kell a piacon lévő benzint és gázolajat tesztelni! Mindig változik a kőolaj feldolgozási eljárása. Állandóan illeszteni kell az adalék gyártási módszerét is!
Azért vannak határok is. Ha óriási túlsúlyban vannak lépcső hiányok, vagy sok a hidrogén, akkor az adalék is csak kevésbé hatékony! Sajnos!
Más fontos jellemzőt, is felvet a hidrogén égéséből keletkező kondenzvíz. Az égéstérbe vízgőz alakjában van jelen, mely egyrészről a benzinnél az oktánszámot csökkenti, másrészről a égési részecske térfogatból párolgási energiát vesz el. Ami a hengerbe történik, még nem jelentős, ám a kipufogó rendszerbe ismét lecsapódik, majd a katalizátor, és egyéb kipufogó elemnél ismét gőzzé kellene váljon. Hideg indításkor, üzemi hő eléréséig sajnos láthatjuk, hogy vízszerű anyagot köpköd ki a kipufogó vége!
Tehát az égéshőből le kell vonni a párolgásra fordított energiát, így kapjuk az igazi fűtőértéket!
Ez így van a szilárd tüzelőknél is. Gondoljunk arra, hogy a záraz fának is van víztartalma, mely korlátozza a fűtőértéket. A magas hőmérsékleten vízkiszorított brikettálás ezért hasznos. Nyilván ezért nagyobb a brikettek egységnyi fűtőértéke!

Vissza térve a pillanatnyi égéshő és a fűtőérték viszonyára, ez akkor lenne kiemelt jelentőségű, amikor olyan heves égés lenne a motorokba, hogy tompítani is kellene. A mai üzemanyagoknál, és motor fejlettségi szinten még csak azon lehet javítani, hogy a fűtőérték minél nagyobb legyen. Az égéstérbe lévő nyomás fokozása a egyrészt a több elégetett üzemanyaggal, valamint a részecskék minél nagyobb mozgási energiává tételével tehető hatékonnyá! A hő általi tágulási késztetés a legfontosabb fegyvere az alternáló motoroknak. És azt se feledjük, hogy a négyütemű motor működésénél 3 féle ütem az energia teljesen energia fogyasztó, sőt zabáló ütem. Míg a mellette lévő henger dolgozik, munkaütemben van, addig a főtengely lendületéből nyert energiát hasznosítva készíti elő az ismételt robbanást a henger! Az ütemek eltolásával ezért vált be leginkább a négyhengeres motor! Az egyhengeresnél arra kell figyelni, hogy belendített főtengely és mozgó alkatrészei jussanak túl a holtponton. Különben megáll a motor! Ehhez negy súlyú alkatrészek kellenek. Ez nem teszi gazdaságossá a motort.
Azt azonban ne feledjük, míg egy dugattyút, vagy más alkatrészt homlok egyenest más irány változtatására kényszerítjük, addig a tehetetlenségi törvény alapján jelentős energiát pocsékolunk el!
Küzdhetünk a minél optimálisabb energia bevitellel, a szén és a hidrogének kötési, és az oxidációval felszabaduló energiáinak számításaival, egyet azonban meg kell jegyezni.
Sokat fejlődött a belső égésű alternáló motorok hatásfoka, de kezdjük elérni az elérhető maximumot, ami nem valami jó! 
Egyet figyelembe kell venni, a tömeg mozgásba hozásához energia kell, a mozgási irány változtatáshoz még több elpocsékolt energia vész el! A robbanómotor dugattyúi, hajtókarok pedig ezt végzik!
Új módszerek szerint, megpróbálja a mai technika a oxidációs eljárást minél kevesebb tágulási hővel megoldani, de csak 1-2 %-os az eredmény. Ebben is segít a jól konstruált üzemanyag, melyet okosan adalékolunk!
Egy cél van, csak a szükséges, de minimális hőt termelje a motor, a többi felszabaduló expanziós erő, mozgási energia formában hasznosuljon. Mivel a világ mozgásban, fejlődésben van, ezért az adalékokat is folyamatosan illeszteni kell a felhasználhatóság érdekében. A hatékony, gazdaságos felhasználás ekkor válik mindenki számára elfogadhatónak! 
A fűtőérték és az égéshő így nyer újabb értelmet az autózás világában!
Az alábbi táblázatban megtekinthető, és elgondolkoztató adatokat tettünk közzé!


Folyékony tüzelőanyagok (25 °C hőmérsékleten)

Fűtőanyag Égéshő (MJ/kg) Fűtőérték (MJ/kg) Fűtőérték (kWh/kg)
Biodízel 40 (Repceolaj-metilészter) 37 10,2
Metilalkohol 22,7 19,9 5,5
Etilalkohol 29,7 26,8 7,4
Izopropanol 33,6 30,7 8,5
Benzol 41,8 40,1 11,1
Fűtőolaj 43–46 40–43 11,1-11,9
Gázolaj 46 43 11,9
Benzin 47 43 11,9
Paraffinolaj 49 45 12,5


Ezen látszik, hogy mennyire más a két adat. Mutatja a hidrogén arányát, melyből víz keletkezik, és a párolgási hő kivonva kapjuk a fűtőértéket! Persze a motoroknál ez 100%-ban nem vonható le, mert a hengeren kívüli részbeni párolgáshő nem érinti termodinamikai egyensúlyt. Ez a víz kondenzációs levonás csak a különbség 40-60 %-át érinti üzemanyag fajtától és gyártmánytól függően.

Remélem sikerült felkelteni az érdeklődést az üzemanyagok egy fontos minőségi meghatározójára! 

Kisújszállás,2016.11.23.    

                                                                
Farkas Kálmán
SZAKI Kft.

 
< Előző   Következő >
Spuri használat
A SPURI üzemanyagadalék mindkét fajtája bármilyen típusú és üzemű belső égésű motorhoz ajánlott folyamatosan, minden tankolásnál!
Language

English

Deutsch

JG-2 Racing Team
A csapat hivatalos honlapja:
JG2-RACING.HU
Spuri webáruház
Spuri Webshop
Hírlevél
Spuri hírlevél


HTML formátum?

Népszerű hírek
Facebook
 Grafika és tervezés Magic Consulting