为何飞机烧煤油?

如题所述

首先,柴油的自燃温度肯定比汽油低。关于自燃,这里给出一个定义(可能与教科书不尽相同),即燃料由于温度达到某一阈值,分子动能足够,进而发生快速氧化反应(发光发热的快速氧化反应即为燃烧)过程。这个温度阈值即为自燃温度。显然,发生快速氧化反应需要分子动能少的燃料自然温度低。相比于汽油,柴油中含有更多直链结构。在柴油燃烧模拟计算中,通常使用正庚烷(C7H16),一种直链烷烃代替柴油(柴油为混合物,准确获得其分子组成困难,并且需考虑计算耗时及动力学机理确定的问题)。而汽油则使用异辛烷代替(C8H18),辛烷的异构体,空间结构复杂。当温度达到700K,正庚烷开始裂解放热,开启燃烧过程,随后经历负温度系数区、氢氧环路反应、一氧化碳氧化反应后结束。在负温度系数区之前,正庚烷经历低温缓慢氧化过程。负温度系数区是指在这一过程发生的反应为吸热反应,其消耗前一阶段产生的热量,如果此时热量散失过多(取决于燃烧区域与外界热交换的情况),则整个燃烧反应终止。对于异辛烷当温度达到900K,其开始氢氧环路反应,经历一氧化碳氧化反应后结束。正庚烷的裂解反应由分子内部的小分子团相对震动产生,由于正庚烷的长链结构特征,其能量需求低(想象手握一根不怎么结实的竹竿的一端,用力甩动,竹竿断掉的过程)。异辛烷结构复杂,一定温度下,内部的小分子团相对震动不足以使其断裂(想象将上面断成好多段的竹竿捡起,让每小段竹竿的中心点重合并紧紧绑在一块,握住这个组合体的一端用力甩动),当其温度(以及周围氧分子的温度)继续升高,通过与氧分子之间的激烈碰撞开启燃烧反应之旅。以上,以正庚烷代替柴油,以异辛烷代替汽油说明了为什么柴油的自燃温度低。至于为什么上面所列的温度与教课书的自燃温度有差别原因有三:

1、不同实验条件,不同批次燃油获得的数据不同                                                                   

2、正庚烷和柴油的差别

3、压力不同。

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第1个回答  2018-01-03

不想看公式,不要看数据又想搞懂问题的人,就交给我吧,虽是外行,也请放心,教你然也教你所以然。重点:越短链的烃蒸气,燃烧速度越快,越适合低负荷而灵活又高速的场合,但可耐受压缩比越低,热效率越差。所以,轻小快用短链烃,沉大慢用长链烃。汽油机,转速可达10000转以上,常规民用车也可达6000,转速高,响应快,但不适合重负荷,也就是说,扭距低,经济性差,但清洁性好,不易产生碳污。(划重点了,为什么响应快?汽油燃气传播速度快,汽油机机件运动惯量小)。但有限的压缩比限制了它的热效率,同时,也是较低的压缩比,让汽油机有较低的震动和噪音,明显比较适合用于乘用车。柴油机相对而言,扭距大,适合重负荷,为什么扭距大?主要是因为,1,压缩比高,2,增压比大(柴油机几乎都是带涡轮增压的),为毛能这样?还是因为不容易爆燃,能用高压缩比。同时,高压缩比也是其经济性好的主要原因。和汽油机先喷油再燃烧不一样,柴油机是边喷油边燃烧,进一步降低了柴油机的转速。现在的柴油电控,高压共轨技术,让柴油机的经济性,舒适性提高,更广地用于小型乘用车。但是,柴油作为比汽油更长链的燃料,火焰传播速度和较长的行程,决定了它转速只有汽油机的一半,所以,升功率还是要低于汽油机。船用重油机,大家都知道,用重油,油粘,便宜,转速极低,但是,有一个问题你们都没提到,很多重油机是二冲程的,为什么用落后的二冲程?能量密度大,同功率两台大型船用机,二冲比四冲轻几十吨。没有配气机构,保养简单。同时也说明,二冲重油机也有良好的经济性,为啥,只因为其比柴油机还要高的压缩比。飞机用煤油,这话不科学,应该是,使用涡轮机做动力的飞机才用航空煤油。包括,涡轮喷气,涡轮风扇,涡轮螺旋桨,涡轮轴发动机,(就是不包括涡轮增压发动机),煤油烃链长度介于汽柴油之间,对于涡轮机来说,汽油太爆了,闪点太低,挥发性太高,不安全,柴油流动性太差,不适合涡轮机的“蒸发式油喷咀”。还有一点很重要,(划重点了),涡轮机和活塞机不同,涡轮机的燃烧室是连续燃烧的,对火焰稳态要求高,这点,煤油比汽柴油都好。再说个极端的情况,(注意了),军用涡喷涡扇机,有些带加力燃烧室的,把煤油直接喷到尾喷管内燃烧,煤油行,你喷汽油试试?分分钟炸成一朵花。同时,高空温度很低,柴油冻上了真的好吗?高空气压很底,汽油沸腾了真的好吗?

第2个回答  2018-01-03

首先要知道,它们都是石油分馏的产物,按汽油、煤油、柴油、重油的顺序,沸点逐渐升高,密度逐渐增加,组分的碳原子数逐渐增加,燃烧耗氧量增加,粘稠度逐渐增加。所以汽油流动性好,易燃,适合点火式的汽油机,汽油机本身体积小噪音小,用在小型车辆上。飞机使用的煤油是特制的“航空煤油”,和点煤油灯的煤油有一些差别。最开始的低空低速飞机还是用汽油机的。高空中气压低,油箱里的汽油容易挥发,而且汽油过于易燃易爆,很不安全。喷气发动机需要用喷嘴把油喷进燃烧室,柴油低温下流动性差,且积碳较严重。综上,使用煤油。柴油抗爆性好,可以获得更高的压缩比,所以用在压燃式的柴油机上,热效率更高,通常用在重型机械上。重油烧起来也是黑烟滚滚,所谓黑烟就是没有燃烧的碳单质,会淤积在燃烧室内。所以重油只能用在体积庞大、对积碳不敏感的轮船发动机上。

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