ای حرفه

منظور از گازولین همان بنزین است , عبارت Gasoline عمدتا در آمریکای شمالی به کار می‌رود که معمولاً در کاربردهای محاوره‌ایgas  گفته می‌شود .این سوخت را برای اولین بار در آلمان بنزین نامیدند. واژه گازولین، (Gasoline) در سال ۱۸۶۵ از کلمه گاز گرفته شد. املای کنونی این کلمه ابتدا در سال ۱۸۷۱ به کار رفت. شکل کوتاه شده گاز در انگلیسی آمریکایی و برای اولین بار در سال ۱۹۰۵ ثبت شده‌ است.

پیش از اختراع موتورهای درون سوز در نیمه‌های قرن نوزدهم، بنزین را در بطری‌های کوچک برای کشتن شپش و تخم آن می‌فروختند. در آن زمان کلمه پترول یک نام تجاری بوده و این روش درمان بعلت خطر شعله ورشدن و خطر ایجاد حساسیت پوستی برای مدت طولانی به کار نرفت.

در طول جنگ فرانسه – پروس در سال۱۸۷۱-۱۸۷۰ در پاریس جهت استفاده علیه حمله احتمالی پادشاه پروس در شهر بنزین ذخیره شد. بعدها در سال ۱۸۷۱ در طول کمون پاریس  مخالفان انقلاب شایع کرده بودند که در شهر زنانی (که آن‌ها را نفتی ها می‌نامیدند) با استفاده از بطری‌های بنزین ساختمان‌های شهر را به طور عمدی آتش می‌زنند.

همچنین از آن به عنوان گاز استنشاقی فرح ‌بخش استفاده می‌شد.

ترکیب بنزین

بنزین مخلوطی است از هیدروکربنهایی با نقطه جوش حدود℃ ۲۰۰-۴۰ که در نفت و گاز طبیعی وجود دارد.ترکیب بنزین تحت تاثیر طبیعت نفت خامی است که از آن تهیه شده است.بنابراین میتواند پارافینیک , نفتینیک و یا آروماتیک باشد.بعلت وجود تعداد زیادی از هیدروکربنهای احتمالی در محدوده ی C4-C12 بنزین مخلوط پیچیده ای است. در این محدوده ۶۶۱ مورد پارافین و ۳۸۳۹ مورد الفین وجود دارد.

به این مقادیر باید آروماتیک ها و هیدروکربنهای نفتینیک را نیز اضافه نمود.علاوه بر این بنزین خام شامل مقادیر کمی ترکیبات آلی گوگرد و مقدار ناچیزی ترکیبات اکسیژن و نیتروژن میباشد که ترکیبات نیتروژن توسط پالایش جدا میشود ولی جدا کردن ترکیبات گوگرد دار نمیتواند کامل انجام گیرد.

طبقه بندی خصوصیات سوخت

بعضی از خصوصیات سوخت که بر نحوه ی عملکرد آن تاثیر میگذارد عبارتست از :

فراریت سوخت , روشی که تحت آن سوخت در مراحل احتراق سوزانده میشود و ارزش حرارتی سوخت .

یکی از خصوصیات مهم بنزین خورندگی آن و تمایل برای تشکیل سرب در موتور در هنگام کار میباشد.این عوامل از این جهت که بر مسئله تمیزی موتور تاثیر میگذارد مهم میباشد. یکی دیگر از خصوصیات لازم برای بنزین این است که در هنگام نگهداری هیچگونه تغییر فیزیکی یا شیمیایی که باعث تغییر در خصوصیات آن گردد در بنزین ایجاد نشود.

فراریت

یکی از مهمترین ویژگیهای لازم برای بنزین , فراریت آن در هنگام استفاده میباشد.فراریت معیاری برای نشان دادن تمایل تبدیل مایع به بخار در شرایط عمل میباشد.بنزین محلول پیچیده ای از هیدروکربن های نسبتا” فرار است که دارای محدوده وسیعی از نقطه جوش و فشار بخار میباشد.در موتورهای احتراق جرقه ای بنزین در شکل مایع اندازه گرفته می شود و در کاربراتور با هوا مخلوط شده و قسمتی از آن تبخیر می شود.کاربراتور بنزین را در شکل اسپری به جریان هوایی که بوسیله پیستونها به داخل موتور کشیده شده است تخلیه می کند.در واقع بنزینی که در فرم اسپری است تبخیر می شود تا مخلوط بخار خشکی از هوا و سوخت داشته باشیم.در عمل پروسس کامل نیست و قسمت قابل توجهی از مایع از میان مانیفولید ورودی بداخل سیلندر بصورت قطره یا فیلم متحرک در طول دیواره ها منتقل می شود. در صورتیکه اتمایز شدن را ثابت در نظر بگیریم مقدار تبخیر با عواملی از قبیل افزایش زمان , تماس با هوا , بالابردن دمای مخلوط و استفاده از سوخت با فراریت بیشتر افزایش پیدا می کند.عامل اول دارای محدودیت هایی در رابطه با طراحی و عملکرد موتور , عامل دوم افزایش افت بازده حجمی و عامل سوم از نظر اقتصادی محدود می باشد.

برای انجام احتراق بنزین نسبت بخار / هوا باید ۱/۲۰-۱/۶ باشد. واحد بخار /هوا , پوند هوا به پوند سوخت میباشد.

وقتی یک موتور سرد بوسیله ساسات شروع بکار می نماید ابتدا نسبت سوخت / هوا ممکن است ۱/۱ باشد . اگر نسبت هوا به سوخت ۱/۱۰ باشد موتور خیلی سریع روشن میشود.برای ایجاد شتاب سریع زمان که دریچه کنترل بخار یا بنزین سریعا” باز شود کاربراتور اتومبیل برای نسبت سوخت /هوا حدود ۱/۸ تنظیم شده است.برای داشتن بیشترین قدرت فراریت بنزین باید در حدی باشد که بتواند نسبت سوخت / هوا برابر ۱/۱۲٫۵ را سریعا” فراهم نماید.

اگر عمل تبخیر بنزین خیلی سریع انجام شود در کاربراتور و لوله های سوخت با مشکل پر کردن این لوله ها با بخار مواجه خواهیم بود که منجر به کاهش جریان سوخت گردد.اگر تبخیر بنزین به اندازه کافی سریع انجام نگیرد با مسئله شروع بکار مشکل , کند گرم شدن , شتاب کم , توزیع نا مرتب سوخت به سیلندر و رقیق شدن بیش از اندازه روغن موجود در کارتر مواجه می شویم . در بنزین باید بین هیدروکربنهای با فراریت بالا  برای شروع آسان و شتاب خوب و هیدروکربنهای با فراریت کمتر برای اقتصادی بودن تعادلی برقرار باشد.

برای بیشتر اقتصادی بودن , حداکثر غلظت دی اکسید کربن ۱۳٫۸ در صد است در صورتیکه طبق تئوری ۱۴٫۷ درصد میباشد.چرا که در عمل فقط ۹۴٫۵-۹۴ درصد از سوخت به آب و دی اکسید کربن تبدیل میگردد و باقیمانده هیدروکربنهای سوخته نشده در گازهای خروجی ظاهر می شوند.اکسید نیتروژنی که در طی عمل احتراق با قرار گرفتن نیتروژن تشکیل میشود مقدار کمی در گازهای خرجی وجود دارد.بقیه مواد قابل احتراق طبق واکنش مونواکسید کربن با آب که احتمالا” طبق تعادل زیر انجام می گردد واکنش انجام می دهند .

CO+H₂O ↔ CO₂+H₂

چون اطلاعات موثقی در دست نمی باشد میتوان گفت که کاربراتور مخلوطی را که بیش از نصف آن بخار است تحویل می دهد و باقیمانده آن به شکل اسپری یا یک فیلم مایع که از حرارت خروجی برای تبخیر آن استفاده می شود حرکت می کند.در مورد اینکه مخلوطی که در سیلندر تحت تراکم می باشد به صورت بخار است یا که نه اطلاعاتی در دست نیست.خوراک غیرهمگن هوا – سوخت باعث توزیع نادرست در سیلندر های موتور می گردد.این عمل بخصوص در مورد سوخت هایی که شامل تترا اتیل سرب که دارای نقطه جوش نسبتا” بالایی℃ ۲۰۰ است مهم می باشد.در نتیجه بعضی سیلندرها ماده Anti-knock بیشتری دریافت می کنند و بعضی کمتر.

در صورتیکه تمام فاکتورهای موثر ثابت باشد عملکرد سوخت در موتور بستگی به فراریت موثر آن دارد که از فراریت کلی نتیجه گیری می شود که خود بوسیله منحنی تقطیر تعیین می شود.به علت لزوم وجود فراریت گستره ی محدوده جوش وسیع می باشد و معمولا” در محدوده℃ ۲۱۰-۳۲ قرار دارد.

منحنی تقطیر یک بنزین رابطه بین درجه حرارت تقطیر و درصد بنزین تقطیر شده را نشان می دهد.این شکل همچنین محل تقریبی قسمتهای مختلفی از منحنی را که بنحوی بر کارایی بنزین تاثیر داشته و تاثیر شکل منحنی بر این خصوصیات را نشان می دهد.استفاده از منحنی تقطیر به عنوان وسیله ای برای اندازه گیری فراریت بنزین دارای محدودیت هایی است چرا که شرایط تبخیر در بالن تقطیر با آنچه در کاربراتور می باشد تفاوت زیادی دارد.

به علت تبخیر ناقص احتمال دارد مخلوطی که توسط کاربراتور ایجاد می شود مرطوب می باشد و بعلت سرعتی که بنزین تازه فراهم می شود مایع شامل قطراتی از بنزین است و حتی یک مخلوط مرطوب نیز با سوخت کامل نسبت به سوختی که قسمتی از آن تبخیر شده است در تعادل کاملی می باشد.بنابراین بهترین روش برای اندازه گیری کل فراریت موثر بنزین در حضور مقادیری هوا نقطه شبنم است.نقطه شبنم بنزین معمولی در مخلوط هوا-سوخت ۱۵:۱ در محدوده ℉ ۱۴۰-۵۰ قرار می گیرد.

عدد اکتان

مهمترین خاصیت بنزین عدد اکتان آن است که نشان دهنده میزان مقاومت بنزین در برابر انفجار زودهنگام در سیلندر موتور  است که باعث ضربه زدن به موتور و آسیب‌های جدی به موتور می‌شود. این عدد نسبت به مخلوط ۲ و ۲ و ۴- تری متیل پنتان ایزومر اکتان و n – هپتان اندازه‌ گیری می‌شود. معیارهای قراردادی مختلفی برای بیان عدد اکتان وجود دارد بنابراین بسته به سیستم مورد استفاده سوخت‌های مشابه ممکن است اعداد اکتان متفاوت داشته باشند.

ارزش حرارتی بنزین

موتور دستگاهی است که انرژی شیمیایی سوخت را به کار مکانیکی تبدیل می کند.بنابراین ارزش حرارتی سوخت دارای اهمیت زیادی است.پارافینها دارای بیشترین ارزش حرارتی برمبنای Btu/lb هستند.بعد از آنها اولفینها , نفتنیکها و آروماتیک ها می باشند , بر مبنای Btu/gal آروماتیک ها بیشترین و پارافینها کمترین ارزش حرارتی را دارند.

پایداری شیمیایی

بنزین هایی که در حال حاضر فروخته می شوند به علت پالایش صحیح و افزودن ماده افزودنی ممانعت کننده اکسیداسیون از نظر شیمیایی پایدارند.ناپایداری در اثر حضور هیدروکربنهای اشباع نشده ای در بنزین است که دارای بیش از یک بند دوگانه در ساختمان  مولکولی می باشد.این هیدروکربن ها در پروسس های پالایش مثل کراکینگ و پلیمریزاسیون ایجاد می شود.بنزین هایی که از نظر شیمیایی ناپایدارند در هنگام نگهداری با هوا با یکدیگر واکنش انجام می دهند و تشکیل مواد صمغی را می دهند که این مواد بنزین را اشباع کرده و مازاد آن در مخزن ته نشین می گردد.تشکیل مواد صمغی بعضی مولکولهایی را که دارای مقاومت knock بالا می باشند را خارج نموده و باعث کاهش عدد اکتان می گردد.

خوردگی بنزین

خورندگی بنزین های تصفیه نشده یا بنزین هایی که مورد تصفیه صحیحی واقع نشده اند بوسیله گوگرد آزاد یا ترکیبات گوگردی که شامل سولفید هیدروژن , اسید سولفوریک یا هر ترکیب گوگردی آلی دیگر باشد ایجاد می گردد.بسیاری از ترکیبات گوگرد دار خورنده نیستند ولی گازهای حاصل از احتراق ترکیبات گوگردی به خصوص در حضور رطوبت خورنده می باشد.علاوه برا ین ترکیبات گوگرددار تاثیر تترا اتیل سرب را که جلوگیری کننده knock است از بین میبرند.

نکاتی در مورد این سوخت:

مشخصات بنزین که بوسیله Natural gasoline Association America تهیه شده است عبارتند از :

بنزین مصرفی در هواپیما

بنزین های هواپیما از مخلوط بنزین پایه , اجزا , با اکتان بالا (ایزو اکتان – الکیل بنزین- ایزو پنتان – هیدروکربن های بنزن و غیره ) و تترا اتیل سرب و مواد افزودنی دیگر جهت افزایش عدد اکتان و ممانعت کننده ها مثل موادی که از اکسیداسیون سوخت جلوگیری میکنند ( در بنزینهای هواپیما اکسی دی فنیل آمین برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد) تشکیل شده است.این اجزا با نسبت های لازم برای تهیه بنزین با کیفیت مناسب بکار برده میشوند.

منابع: ماهنامه ی پیام بهران –سال پنجم دی ماه ۱۳۷۲ از انتشارات شرکت نفت بهران – پریوش دانش، ماهنامه ی پیام بهران – فروردین ۱۳۷۳ از انتشارات شرکت نفت بهران – پریوش دانش، سایت اینترنتی ویکی پدیا