Что это?
Керосин — это горючая смесь, состоящая из жидких углеводородов. Температура кипения керосина варьируется в пределах 150-250° по Цельсию. Это прозрачная, не имеющая цвет (в некоторых случаях желтоватая) жидкость, чуть маслянистая на ощупь.
Само слово произошло от англ. kerosene. В свою очередь, оно имеет греческие корни: κηρός — «воск».
Керосин получается путем прямой перегонки или ратификации нефти. Иногда — посредством ее вторичной переработки. В некоторых случаях продукт подвергают гидроочистке.
Вязкость растворителей
Растворители представляют собой химические соединения, способные преобразовывать различные вещества в раствор (гомогенную однородную систему, состоящую из 2 и более компонентов). Обычно они используются в роли среды для проведения химических реакций, для технологических целей. В связи с этим растворители востребованы в различных сферах производства (лакокрасочном, электротехническом, фармацевтике, парфюмерии, создании взрывчатых веществ), сельском хозяйстве.
Растворители классифицируются на органические и неорганические (важнейший из них — это вода). По степени вязкости они подразделяются на маловязкие (до 0,002 Па•с), средневязкие (0,002–0,01 Па•с), высоковязкие (свыше 0,01 Па•с).
Растворители в промышленности перекачивают разными типами насосов, например мембранными, вихревыми, плунжерными аппаратами.
Вязкость ацетона
К группе маловязких растворителей относится ацетон. Это бесцветная летучая жидкость органического происхождения, отличающаяся характерным резким запахом. Вязкость продукта составляет 0,000 33 Па•с.
Вязкость керосина
Растворитель керосин также имеет небольшую вязкость (0,001 49 Па•с при комнатной температуре). Это прозрачное вещество масляной структуры, прозрачное либо желтоватого оттенка. Получают керосин при прямой перегонке нефти.
Данная субстанция применяется и в других целях: как реактивное топливо в ракетах, самолетах, как горючее для бытовых осветительных приборов, при обжиге стекла и фарфора, в оборудовании для резки металлов.
Состав вещества
Мы разобрались с температурой кипения керосина. Теперь представим состав данного продукта. Он не является универсальным и эталонным, так как зависит от сырья — нефти, ее способа переработки и химического состава.
Итак, состав керосина по ГОСТ:
- Алифатические предельные углеводороды — 20-60% от общей массы.
- Углеводороды нафтеновые — 20-50%.
- Ароматические бициклические углеводороды — 5-25%.
- Углеводороды непредельные — до 2%.
- Незначительное содержание примесей — сернистых, кислородных или азотистых.
Представим теперь важнейшие свойства данного вещества.
Химические свойства керосина
Керосин – химические свойства топлива, такие как испаряемость и воспламеняемость, зависят от состава сырья и типа его переработки. Концентрация ароматических углеводородов разная, что обусловило такие группы керосина:
- Авиационная. В свою очередь делится на реактивное (РТ) и самолетное (ТС-1) горючее. Используется для смазки топливных систем в двигателях разной авиатехники. Также играет роль хладагент. Имеет повышенную термическую окисляемость и отметку сгорания. Характеризуется стабильностью и устойчивостью к низким температурам.
- Техническая. Все допуски регламентируются ГОСТом «Керосин для технических целей» 18499-73. Сорта КТ-1 и КТ-2 заменяют растворители или очистители для промывки узлов и запчастей автотранспорта, оборудования и механизмов.
- Осветительная. Типы КО-25, 25 или 30 используются для заправки керосиновых ламп. Применяют некоторые типы топлива для пропитки выделанных кож. Среди преимуществ – отсутствие нагара и копоти при горении.
К важным техническим характеристикам керосина можно отнести повышенную испаряемость. Содержание паров в воздухе до 300 мг/м 3 является не опасным для человека. При работе с топливом также необходимо учитывать его высокий уровень воспламеняемости – возгорание при t° 57°С, самовоспламенение при t° 216°С.
Керосин часто используют для промывки механизмов и их очистки от ржавчины
Если вам необходим керосин, характеристики различных видов узнать можно у специалистов ТК АМОКС. Оптимальный вариант будет подобран исходя из целей применения
Обратите внимание на каталог топлива, где представлены распространенные типы керосинов, солярки, бензинов и ГСМ. Звоните, мы ответим на все вопросы!
Кинематическая вязкость
При характеристике керосина по ГОСТу будет актуальной и эта позиция. Надо сказать, что вязкость углеводородов, входящих в состав данного продукта существенно изменяется с понижением/повышением его температуры. Чем последняя будет выше, тем меньше становится вязкость.
Это весьма важная характеристика. Вязкость керосинов оказывает большое влияние на ряд эксплуатационных особенностей топливных систем летательных аппаратов, а также процессы сгорания и смесеобразования в двигателе.
Так, вязкость керосина при 20 °С составляет 1,2 — 4,5 мм2/с.
Основные теплофизические характеристики керосина
Керосин — это средний дистиллят процесса нефтепереработки, определяемый как доля сырой нефти, которая кипит при температуре от 145 до 300°C. Керосин может быть получен путём перегонки сырой нефти (прямогонный керосин) или из крекинга более тяжёлых нефтяных потоков (крекинг-керосин).
Сырой керосин обладает свойствами, которые делают этот нефтепродукт пригодным для смешивания с различными эксплуатационными добавками, определяющими его использование в различных коммерческих целях, в том числе в транспортном топливе. Керосин представляет собой сложную смесь соединений с разветвлённой и прямой цепью, которые обычно можно разделить на три класса: парафины (55,2% по массе), нафтены (40,9%) и ароматические соединения (3,9%).
Для эффективности применения все марки керосина должны обладать максимально возможной удельной теплотой сгорания и удельной теплоёмкостью, а также характеризоваться достаточно широким диапазоном температур воспламенения. Для различных групп керосинов эти показатели составляют:
- Удельная теплота сгорания, кДж/кг — 43000±1000.
- Температура самовоспламенения, 0С, не ниже – 215.
- Удельная теплоёмкость керосина при комнатной температуре, Дж/кг·К – 2000…2020.
Точно установить большинство теплофизических показателей керосина невозможно, поскольку сам продукт не имеет постоянного химического состава и определяется характеристиками исходной нефти. Кроме того, плотность и вязкость керосина зависит от внешних температур. Известно только, что по мере приближения температуры к зоне устойчивого горения нефтепродукта, удельная теплоёмкость керосина существенно повышается: при 2000С она составляет уже 2900 Дж/кг·К, а при 2700С — 3260 Дж/кг·К. Соответственно снижается кинематическая вязкость. Совокупность этих параметров определяет хорошее и устойчивое воспламенение керосина.
Плотность
Одна из важнейших характеристик, используемых в отношении всех нефтепродуктов. И если сравнить плотность керосина и воды, мы увидим, что последняя будет выше. Приведем конкретные цифры:
- Плотность воды дистиллированной при «идеальной» температуре 3,7 °С — 1000 кг/м3.
- Плотность воды морской при «идеальной» температуре 3,7 °С — 1030 кг/м3.
- Плотность воды кипящей при 100 °С — 958,4 кг/м3.
Для дальнейшего сравнения плотности воды и керосина познакомимся с этой характеристикой уже касательно нефтепродукта. Это 800 кг/м3.
Надо сказать, что на первых этапах развития нефтяной промышленности плотность была единственной характеристикой керосина. Сегодня же на практике чаще всего используют такую величину, как относительная плотность. Это безразмерный показатель, равный соотношению истинных плотностей данного нефтепродукта и дистиллированной воды, взятых для сравнения при определенных температурах.
Так, плотность керосина при 20 °С будет составлять от 780 до 850 кг/м3.
Температура вспышки
Следующая после температуры кипения керосина характеристика — температура вспышки. Это параметр, по которому определяется степень пожарной опасности данной жидкости. Тут температура вспышки керосина будет варьироваться от 28 до 60 °С.
Надо сказать, что эта характеристика строго контролируется стандартами для предотвращения попадания в топливо бензина, который способен резко повысить его огнеопасность. Практическое определение температуры реактивных вспышек керосиновой жидкости предписывается стандартами всех государств мира.
Температура самовоспламенения
На очереди еще один тепловой показатель — температура воспламенения керосина. Под этой характеристикой следует понимать такое воспламенение паровоздушной смеси, которое приводит к горению. Однако воспламенение паров не всегда будет достаточным условием для возникновения устойчивого горения керосина.
Температурой самовоспламенения называется наименьшая температура, при которой пары нефтепродукта совместно с воздухом способны загореться без наличия источника воспламенения. Кстати, именно на таком замечательном свойстве и основано функционирование дизельных двигателей внутреннего сгорания.
Самовоспламенение керосина будет происходить при температуре в 300 °С.
Основные показатели физических свойств керосина
Поставщиками топлива для различных нужд являются ведущие нефтехимические компании. Нередко снабжение осуществляется частными производствами, работающими по направлению уникальных разработок. При формировании промышленных запасов учитывается целый ряд характеристик и свойств керосина. Физические параметры чаще всего изучаются в комбинации с химическими формулами. В связи с этим выделяют следующие смешанные свойства:
- Плотность;
- Вязкость;
- Теплота, выделяемая при сгорании;
- Температуры вспышки, кипения;
- Цвет жидкости. Бывает без цвета, желтоватого или светло-коричневого оттенка;
- Химический состав. Зависит от исходного сырья;
- Концентрационный предел воспламенения. По аналогии с природным газом изучается объем вещества в находящемся рядом воздухе, смешанном с парами керосина;
- Кислотность
Плотность керосина
Эта физическая величина напрямую зависит от температуры жидкости. Для составления таблицы плотности производят измерения при различных степенях разогрева взятого для исследований образца. Увеличение параметра достигается за счет применения различных технологий производства, наращивания содержания тяжелых углеводородов. При нагревании наблюдается прямая зависимость плотности, она начинает снижаться. Например, при температуре 20 градусов плотность находится на уровне 819 кг/м3, затем устремляется к значению 618 кг/м3 при нагреве до 270 градусов. Это свойство следует учитывать при практическом применении. Исходная плотность вещества меньше воды, именно поэтому практически все производные нефти образуют на поверхности водоемов сплошную пленку.
Приблизительные свойства в зависимости от того, где используется керосин:
- Авиационные марки ТС-1 -780 кг/м3, ТС-2 – 766 кг/м3;
- Осветительный – 840 кг/м3.
Кинематическая вязкость керосина
На практике этот показатель получают расчетным путем. Исходными данными для вычислений являются плотность и динамическая вязкость. Параметр используется для определения смазочных свойств вещества при использовании в качестве технической жидкости в промышленности и авиационной видах промышленности. Показатель кинематической вязкости учитывается при заполнении хранилищ, баков, резервуаров и других типов емкостей.
Параметр сохраняет прямую зависимость от степени нагрева, исходное значение принимается как 1,819·10-6 м2/с, сохраняющееся при температуре 20 градусов. Кинематическая вязкость снижается менее активно, чем динамическая (в соотношении 4.8 против 5.7).
Температура вспышки керосина
Нередко этот параметр изучается как горючесть жидкости. По определению это стартовая температура, при которой воспламеняются пары над баком (емкостью, трубопроводом). При этом уровень вспышки не обозначает детонацию всего объема используемого керосина. В качестве исходного параметра, применяемого для целей промышленного снабжения, принимается значение 28 градусов. При отклонении от этого параметра в сторону уменьшения топливо к продаже не допускается. На практике активное воспламенение керосина происходит при разогреве (например, сжатым воздухом) до 300 градусов. При этом температура вспышки учитывает именно несанкционированное возгорание (от посторонних источников).
Теплота при горении керосина
Исходным значением является 43 МДж на кг топлива. Параметр учитывается при сжигании сырья на обогрев помещений. Также изучается уровень влияния на смежные механизмы при активном сжигании топлива в реактивных двигателях.
ВНП
Под этой аббревиатурой понимается высота некоптящего пламени нефтепродукта. В частности, это важная характеристика для керосина КО-25. Определяет его способность гореть в фитильной стандартной лампе (с диаметром самого фитиля 6 мм) белым равномерным пламенем без образования копоти или нагара.
Это численный показатель, измеримый в миллиметрах. Он обязательно указывается на этикетках соответствующих осветительных марок продукта. На ВНП оказывают прямое влияние химический и фракционный составы керосина.
Контрационный предел воспламенения
КПВ — еще одна из значимых характеристик керосина. Так называется соотношение области воспламенения пара нефтепродукта и интервала концентрации этого горючего вещества, которое при этом равномерно распределено в окислительной среде (чаще всего — в воздухе). В границах последней вещество может воспламеняться от источников зажигания и распространять свое самостоятельное горение по всей смеси.
КПВ керосина будет равняться 1,2-8,0% объема вещества.
Применение вещества
Более всего нам известен топливный керосин. Нефтепродукт применяют в качестве реактивного топлива в ракетах и самолетах. Это и известное горючее, используемое при обжиге фарфоровых и стеклянных изделий. Керосин выпускается также и для бытовых осветительных и нагревательных приборов. Применяется для аппаратов по резке металлов. Еще это растворитель (как пример, для нанесения пестицидов), сырье в нефтеперерабатывающем производстве.
Керосин реально использовать в качестве заменителя арктического и зимнего топлива. Но в этом случае он не является равноценной альтернативой — необходимо добавление цетаноповышающих и антиизносных присадок. Для многотопливных моторов (на базе дизельного двигателя) возможно применение чистого керосина, но лишь кратковременное.
Зимой будет допустимым добавление керосина в доле 20 % в летнее дизельное топливо в целях снижения температуры застывания последнего. При этом эксплуатационные характеристики страдать не будут.
Что касается развлекательной сферы, то тут именно керосин выступает главным топливом при проведении различных фаер-шоу (представлений с «участием» огня). Тому способствует его отличная впитываемость и относительно низкая температура горения. В быту известно применение керосина в качестве средства для удаления ржавчины и промывки различных механизмов.
Последовательность определения удельной теплоты сгорания
Показатель удельной теплоты сгорания керосина устанавливает условия его воспламенения в различных устройствах – от двигателей до аппаратов керосиновой резки. В первом случае оптимальное сочетание теплофизических параметров следует определять более тщательно. Для каждой из комбинаций топлива обычно устанавливается несколько графиков. Эти графики могут быть использованы для оценки:
- Оптимального соотношения смеси продуктов сгорания.
- Адиабатической температуры пламени реакции сгорания.
- Средней молекулярной массы продуктов сгорания.
- Удельной теплоты соотношение продуктов сгорания.
Эти данные необходимы для определения скорости выхлопных газов, выбрасываемых из двигателя, что в свою очередь определяет тягу двигателя.
Оптимальное соотношение топливной смеси даёт самый высокий удельный импульс энергии и является функцией давления, при котором будет работать двигатель. Двигатель с высоким давлением в камере сгорания и низким давлением на выходе будет иметь самое высокое оптимальное соотношение смеси. В свою очередь, от оптимального соотношения смеси зависит давление в камере сгорания и энергоёмкость керосинового топлива.
В большинстве конструкций двигателей, использующих керосин в качестве топлива, большое внимание уделяется условиям адиабатического сжатия, когда давление и объём, занимаемый горючей смесью, находятся в постоянной взаимосвязи – это влияет на долговечность элементов двигателя. При этом внешний теплообмен, как известно, отсутствует, что определяет максимальный КПД.
Удельная теплоёмкость керосина — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус Цельсия. Коэффициент удельной теплоёмкости — это отношение удельной теплоёмкости при постоянном давлении к удельной теплоёмкости при постоянном объёме. Оптимальное соотношение устанавливают при заранее заданном давлении топлива в камере сгорания.
Точные показатели теплоты при сгорании керосина обычно не устанавливают, так как этот нефтепродукт представляет собой смесь четырёх углеводородов: додекана (C12H26), тридекана (C13H28), тетрадекана (C14H30) и пентадекана (C15H32). Даже в пределах одной партии исходной нефти процентное соотношение перечисленных компонентов не является постоянным. Поэтому теплофизические характеристики керосина всегда подсчитывают с известными упрощениями и допущениями.
Главные направления использования
В заключение представим самые распространенные направления эксплуатации вещества:
- Авиационный керосин. Так называется моторное топливо для газотурбинных двигателей, которыми оснащают различные летательные аппараты. Это керосиновые фракции прямой перегонки нефти. Часто они проходят гидроочистку, к ним добавляют присадки для улучшения эксплуатационных свойств. В России для дозвуковой авиации выпускают пять разновидностей такого топлива — ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ, а для сверхзвуковой — две (Т-6 и Т-8В).
- Ракетный керосин. Тут данный нефтепродукт выступает в качестве углеводородного экологически чистого горючего и рабочего тела гидромашин. Такое его применение в ракетных двигателях было предложено еще в 1914 году Циолковским. В паре с жидким кислородом используется на нижних ступенях многих ракетоносителей.
- Технический керосин. Это сырье для получения ароматических углеводородов, этилена, пропилена. Кроме того, это основное топливо при обжиге фарфора и стекла, растворитель для промывки деталей и механизмов.
- Осветительный керосин (КО-25, КО-30, КО-20, КО-22). Он применяется в осветительных приборах, используется в качестве топлива для некоторых кухонных плит (керосинки, примуса, керогаза). Еще одно использование — в отоплении. Это растворитель, средство для очистки (широко используется для удаления остатков термопаст, различных лакокрасочных покрытий), обезжириватель.
- Автотракторный керосин. Такое применение было характерно для зари развития двигателей внутреннего сгорания. Нефтепродукт широко применялся в качестве топлива для карбюраторного и дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Среди нетривиальных применений можно выделить следующее: народное средство избавления от вшей, лечения педикулеза и дифтерии. Кроме того, керосин помогал избавиться от клопов при протирке им мебели.
Как вы убедились, керосин определяет сразу комплекс характеристик. И это кажется естественным на фоне его множественных применений.
Отличие керосина от бензина
Способ получения авиационного керосина – прямая перегонка малосернистой и сернистой нефти. Для улучшения физико-химических свойств керосина применяются различные присадки и гидроочистка. Керосин имеет ряд преимуществ перед бензином:
- высокий показатель теплоты сгорания (как массовой, так и объёмной);
- низкая испаряемость;
- меньшая температура замерзания;
- небольшая кинематическая вязкость.
- Кроме того, керосин менее пожароопасен, чем бензин.
Существенный плюс в использовании керосина – широта применения. Кроме топлива для реактивных силовых установок, он используется на борту как хладагент или теплоноситель для радиаторов. Для управления сечением сопла двигателя используется гидросистема, рабочей жидкостью в которой также может быть керосин. Излишне напоминать, что данный вид топлива – прекрасный растворитель
Это крайне важно при организации процесса технического обслуживания реактивных авиадвигателей
Интересно: Почему китайцы не пьют молоко? Причины, фото и видео
