Cetannummer

Cetantal ( cetantal ) är en indikator på förbränningshastigheten för dieselbränsle och den kompression som behövs för antändning . Den spelar en liknande roll för diesel som oktantalet gör för bensin . CN är en viktig faktor för att bestämma kvaliteten på dieselbränsle, men inte den enda; andra mätningar av dieselbränslets kvalitet inkluderar (men är inte begränsade till) energiinnehåll, densitet , smörjbarhet, kallflödesegenskaper och svavelhalt.

Definition

Cetantalet (eller CN) för ett bränsle definieras genom att hitta en blandning av cetan och isocetan med samma tändningsfördröjning. Cetan har ett cetantal definierat till 100, medan isocetans uppmätta cetantal är 15, och ersätter det tidigare referensbränslet alfa-metylnaftalen , som tilldelades cetantalet 0. När blandningen är känd, beräknas cetantalet som en volym -vägt medelvärde, avrundat till närmaste heltal, av cetans 100 och heptametylnonanens 15.

cetantal = % n -cetan + 0,15 (% heptametylnonan)

Cetantalet är en omvänd funktion av ett bränsles tändningsfördröjning, tidsperioden mellan start av tändning och den första identifierbara tryckökningen under förbränning av bränslet. I en speciell dieselmotor kommer bränslen med högre cetantal att ha kortare tändningsfördröjningsperioder än bränslen med lägre cetanhalt. Cetantal används endast för de relativt lätta destillatdieseloljorna. För tung (rest) eldningsolja används två andra vågar, CCAI och CII .

Typiska värden

Generellt fungerar dieselmotorer bra med en CN från 48 till 50. Bränsle med lägre cetantal har längre tändningsfördröjningar, vilket kräver mer tid för bränsleförbränningsprocessen att slutföras. Höghastighetsdieselmotorer fungerar därför mer effektivt med bränslen med högre cetantal.

I Europa sattes dieselcetantalet till minst 38 år 1994 och 40 år 2000. Standarden för diesel som säljs i Europeiska unionen , Island , Norge och Schweiz definieras av standarden EN 590 . Sedan 1 januari 2001 kräver EN 590 ett lägsta cetanindex på 46 och ett lägsta cetantal på 51. Premiumdieselbränsle kan ha ett cetantal så högt som 60.

I Finland har premiumdieselbränslen som säljs av bensinstationskedjorna St1 (Diesel Plus), Shell (innehållande GTL) och ABC (Smart Diesel) ett lägsta cetantal på 60 med ett typiskt värde på 63. Neste MY Renewable Diesel säljs i Finland har ett minsta cetantal på 70.

I Nordamerika använder de flesta stater ASTM D975 som sin dieselbränslestandard och det lägsta cetantalet är satt till 40, med typiska värden i intervallet 42-45. Premium diesel kan ha högre cetantal beroende på leverantör. Premium diesel använder ofta tillsatser för att förbättra CN och smörjbarhet , rengöringsmedel för att rengöra bränsleinsprutarna och minimera kolavlagringar , vattendispergeringsmedel och andra tillsatser beroende på geografiska och säsongsbetonade behov. [ citat behövs ] . Kaliforniens dieselbränsle har ett lägsta cetantal på 53. Under Texas Low Emission Diesel (TxLED)-programmet finns det 110 län där dieselbränsle måste ha ett cetantal på 48 eller högre, eller annars måste använda en godkänd alternativ formulering eller följa de angivna alternativa gränser.

Neste MY Renewable Diesel som säljs i Nordamerika har ett cetantal på 75-85.

Tillsatser

Alkylnitrat (huvudsakligen 2-etylhexylnitrat) och di- tert -butylperoxid används som tillsatser för att höja cetantalet.

Alternativa bränslen

Biodiesel från vegetabiliska oljekällor har registrerats ha ett cetantal på 46 till 52, och animaliskt fettbaserade biodiesel-cetantal varierar från 56 till 60. Dimetyleter är ett potentiellt dieselbränsle eftersom det har en hög cetanklass (55- 60) och kan tillverkas som biobränsle . De flesta enkla etrar, inklusive flytande sådana, såsom dietyleter kan användas som dieselbränsle, även om smörjigheten kan vara oroande.

Kemisk relevans

Cetan är kolvätet med kemiska formler C 16 H 34 och CH 3 (CH 2 ) 14 CH 3 . Den heter n-hexadekan och är en ogrenad mättad alkan . Cetan antänds med en kort fördröjning under kompression, och tilldelas cetantalet 100. Alfa-metylnaftalen , som har en lång fördröjningsperiod, tilldelades cetantalet 0, men har ersatts som referensbränsle med 2,3, 4,5,6,7,8-heptametylnonan , vars cetantal är 15. Alla andra kolväten i dieselbränsle indexeras till cetan för hur snabbt de antänds under kompression, dvs. dieselmotorförhållanden . Eftersom hundratals komponenter i innehåller dieselbränsle, är det totala cetantalet för det bränslet den genomsnittliga cetankvaliteten för alla komponenterna. Komponenter med hög cetanhalt har en oproportionerlig inverkan, därav användningen av tillsatser med hög cetanhalt.

Mätning av cetantal

Cetantal är ganska svåra att mäta exakt, eftersom det kräver en speciell dieselmotor som kallas en Cooperative Fuel Research-motor (CFR). Under standardtestförhållanden använder operatören av CFR-motorn ett manuellt hjul för att öka motorns kompressionsförhållande (och därmed topptrycket i cylindern) tills tiden mellan bränsleinsprutning och tändning är 2,407 ms. Det resulterande cetantalet beräknas sedan genom att bestämma vilken blandning av cetan ( hexadekan ) och isocetan (2,2,4,4,6,8,8-heptametylnonan) som kommer att resultera i samma tändningsfördröjning.

Ignition Quality Tester (IQT)

En annan pålitlig metod för att mäta det härledda cetantalet (DCN) för dieselbränsle är Ignition Quality Tester (IQT). Detta instrument tillämpar en enklare, mer robust metod för CN-mätning än CFR. Bränsle sprutas in i en förbränningskammare med konstant volym vid cirka 575 °C och 310 psi (21 bar). Tiden mellan starten av injektionen och återställandet av trycket i förbränningskammaren till 310 psi (21 bar) definieras som tändningsfördröjningen. Denna uppmätta tändfördröjning används sedan för att beräkna bränslets DCN. Bränslets DCN beräknas sedan med hjälp av ett empiriskt omvänt förhållande till antändningsfördröjning. På grund av reproducerbarheten, materialkostnaden och hastigheten hos IQT har detta varit den definitiva källan för DCN-mätningar av bränslen sedan slutet av 2000-talet.

Bränsletändningstestare

En annan pålitlig metod för att mäta det härledda cetantalet för dieselbränsle är Fuel Ignition Tester (FIT). Detta instrument tillämpar en enklare, mer robust metod för CN-mätning än CFR. Bränsle sprutas in i en förbränningskammare med konstant volym där den omgivande temperaturen är cirka 575 °C. Bränslet förbränns och den höga tryckförändringen i kammaren definierar förbränningens början. Bränslets antändningsfördröjning kan då beräknas som den tid som förflutit mellan starten av bränsleinsprutningen och starten av förbränningen. Bränslets härledda cetantal kan sedan beräknas med hjälp av ett empiriskt omvänt förhållande till antändningsfördröjning.

Cetanindex

Huvudartikel: Cetane index

En annan metod som bränsleanvändare kontrollerar kvaliteten är att använda cetanindex (CI), som är ett beräknat tal baserat på bränslets densitet och destillationsområde. Det finns olika versioner av detta, beroende på om metriska eller kejserliga enheter används, och antalet destillationspunkter som används. Idag använder de flesta oljebolag "4-punktsmetoden", ASTM D4737, baserad på densitet, 10 % 50 % och 90 % återvinningstemperaturer. '2-punktsmetoden' definieras i ASTM D976 och använder bara densitet och 50 % återvinningstemperatur. Denna 2-punktsmetod tenderar att överskatta cetanindex och rekommenderas inte. Cetanindexberäkningar kan inte ta hänsyn till cetanförbättrande tillsatser och mäter därför inte det totala cetantalet för tillsatta dieselbränslen. Dieselmotordrift är i första hand relaterad till det faktiska cetantalet och cetanindexet är helt enkelt en uppskattning av bastalet (oadditerat) cetantal.

Branschstandarder

Branschstandarderna för att mäta cetantal är ASTM D613 (ISO 5165) för CFR-motorn, D6890 för IQT och D7170 för FIT.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cetane_number&oldid=1142375979 "