Окиснення вуглеводнів - Алкани як паливо. Октанове та цетанове число

Взаємодія вуглеводнів з киснем супроводжується виділенням енергії. Цей процес є основою використання бензину в якості палива для двигунів внутрішнього згоряння. Кількість тепла, що виділяється при згорянні 1 моль речовини зростає із збільшенням розмірів молекули, і в наведеному ряді сполук середнє збільшення складає 156 ккал на кожну групу СН2. Кількість тепла, віднесена до 1 г речовини, дозволяє порівняти ефективність рівних мас палива. Метан має найбільшу теплоту згоряння у розрахунку на 1 г речовини, а далі відповідні величини зменшуються спочатку доволі різко, а потім, починаючи з вуглеводню С8, стають майже постійними. Це відношення узгоджується з вмістом водню, який також є найбільшим у метану, і потім знижується по суті до постійної величини. Поясненням цього явища є те, що теплота згоряння водню складає 33,9 ккал/г, тоді як для вуглецю ця величина дорівнює тільки 8,08 ккал/г.

Таблиця 4. Теплоти згоряння алканів

Назва

Формула

Теплота згоряння

Вміст водню

Ккал/моль

Ккал/г

Ккал/мл

%

Метан

СН4

212,8

13,3

5,6

25,1

Етан

С2Н6

372,8

12,4

6,7

20,1

Пропан

С3Н8

530,6

12,2

6,9

18,3

Ізобутан

С4Н10

688,0

11,9

6,8

17,3

Н-Пентан

С5Н12

845,2

11,6

7,3

16,8

Н-Гексан

С6Н14

995,0

11,6

7,6

16,4

Н-Гептан

С7Н16

1151,3

11,5

7,8

16,1

Н-Октан

С8Н18

1307,5

11,5

8,0

15,9

Н-Декан

С10Н22

1620,1

11,4

8,3

15,6

Н-Гексадекан

С16Н34

2559

11,3

8,8

15,1

Н-Ейзокан

С20Н42

3183

11,3

8,8

15,0

Таким чином, вуглеводні з більш високим вмістом водню мають певну перевагу. Якби мала значення тільки маса даного палива, рідкий метан або етан були б більш ефективними видами палива, ніж вищі вуглеводні. Однак ємність резервуара для палива є звичайно важливішим обмежуючим фактором, ніж маса, а речовинам з низькою молекулярною вагою властива мала густина, і вони займають більший об'єм. З величин теплоти згоряння, розрахованих на 1 мл палива (п'ятий стовпчик), видно, що підвищена густина вищих членів гомологічного ряду цілком компенсує дещо понижену теплоутворюючу здатність, розраховану на одиницю маси. При згорянні 1 мл вищих вуглеводнів, що містять від 16 до 20 атомів вуглецю, виділяється на 57% більше тепла, ніж при згорянні 1 мл метану. Цистерна для палива, без сумнівів, буде містити більший запас палива, якщо в неї вмістити вищі вуглеводні, а не нижчі члени ряду. Слід, проте, підбирати оптимальні співвідношення між кількістю палива і його здатністю до займання.

Циклоалкани киплять на 10-200С вище нормальних алканів з тим же вмістом вуглецю і трохи більшою молекулярною вагою. Найсуттєвішою відмінністю в фізичних властивостях циклічних і аліциклічних алканів є те, що густина перших приблизно на 20% вища. Теплота згоряння, розрахована на одиницю маси, дещо нижча для циклогексана, ніж для н-гексана, вона дорівнює 939 ккал/моль, або 11,2 ккал/г. Проте завдяки значно більшій густині циклогексана теплота його згоряння, розрахована на одиницю об'єму (8,7 ккал/мл), значно вище відповідної величини (7,6 ккал/мл) для нормальних вуглеводнів.

Похожие статьи




Окиснення вуглеводнів - Алкани як паливо. Октанове та цетанове число

Предыдущая | Следующая