Καύσιμα

Α΄μέρος


[ Β' μέρος - καύσιμα glow ]
[ Γ' μέρος - καύσιμα diesel και ignition ]
[Δ' μέρος - ερωτήσεις - αναμίξεις - προφυλάξεις ]
[ Τύποι κινητήρων ] - [ Τα μέρη των κινητήρων ] - [ Αρχή λειτουργίας ] - [ Ο κυβισμός ] - [ Η εκκίνηση ] - [ Το στρώσιμο ] - [ Κινητήρες ABC ] - [ Το καρμπυρατέρ ] - [ Σιγαστήρες ] - [ Συντονιζόμενες εξατμίσεις ] - [ Ροπή και Ισχύς ] - [ Φροντίδα - Συντήρηση ] - [ Βάσεις ] - [ Ψύξη ] - [ Δεξαμενές υγρών καυσίμων ] - [ Το μπουζί πυράκτωσης ] - [ Η έλικα ]

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τα καύσιμα είναι ένας παράγοντας από τον οποίο εξαρτάται η απόδοση, η φήμη και η ζωή των κινητήρων μας.

Τα υγρά καύσιμα αναφλέγονται, με κάποιο τρόπο, και καίονται μέσα στον θάλαμο καύσης, αποδίδοντας την ενέργειά τους. Για να γίνει αυτή η καύση χρειάζεται οξυγόνο, που περιέχεται στον αέρα που εισάγεται και αυτός στον θάλαμο με διαφορετικές τεχνικές.

Αποδιδόμενη θερμότητα

Οταν μία συγκεκριμένη ποσότητα ουσίας καεί πλήρως, αποδίδει πάντα την ίδια θερμότητα, χαρακτηριστική ένδειξη της ενέργειας που κρύβει μέσα της. Διαλέγοντας λοιπόν καύσιμο που αποδίδει περισσότερες θερμίδες, εξασκούμε μεγαλύτερες πιέσεις στο έμβολο και θα διαγνώσουμε μεγαλύτερη ενδεικνυόμενη ισχύ.

Αναφλέξιμα όρια μίγματος

Το μίγμα αέρος καυσίμου, είναι αναφλέξιμο μόνον εφ' όσον οι ατμοί του καύσιμου αναμιχθούν με τον αέρα σε αναλογία που κυμαίνεται σε ορισμένα όρια (διαφορετικά για κάθε καύσιμο ύλη). Οταν οι ατμοί του καύσιμου βρίσκονται σε μικρή περιεκτικότητα στον όγκο του αέρα, το μίγμα λέγεται "πτωχό", όταν συμβαίνει το αντίθετο το μίγμα λέγεται "πλούσιο".

Σημείο ανάφλεξης (flash point)

Η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό καύσιμο εξατμίζεται τόσο ώστε οι ατμοί του να δώσουν το πτωχότερο όριο αναφλέξιμου μίγματος με τον αέρα, παρουσία φλόγας ή σπίθας λέγεται σημείο ανάφλεξης.

Αλλα υγρά (π.χ. παραφίνες) πρέπει να θερμανθούν για να φθάσουν το σημείο ανάφλεξής τους ενώ άλλα (π.χ. αιθέρας) το έχουν ήδη ξεπεράσει στην συνήθη θερμοκρασία δωματίου. Αν και συνάγεται εύκολα από τα παραπάνω, διευκρινίζουμε ότι σε θερμοκρασία χαμηλότερη από αυτή που αντιστοιχεί στο σημείο ανάφλεξης δεν είναι δυνατή η παραγωγή αναφλέξιμου μίγματος.

Σημείο αυτανάφλεξης (spontaneous ignition temperature)

Η θερμοκρασία στην οποία το μίγμα αέρος καυσίμου θα αναφλεγεί μόνο του, χωρίς την καταλυτική βοήθεια φλόγας ή σπίθας, λέγεται σημείο αυτανάφλεξης. Και εδώ πρέπει να τηρηθούν τα όρια ανάξιμης των ατμών του υγρού με τον αέρα ώστε το μίγμα να είναι αναφλέξιμο.
Είναι γνωστό ότι συμπιέζοντας κάποιο αέριο, αυξάνουμε την θερμοκρασία του. Αρα μπορούμε να πετύχουμε την αυτανάφλεξη ενός μίγματος αέρος- καυσίμου συμπιέζοντάς το έως την θερμοκρασία αυτανάφλεξής του .
Οπως είναι φυσικό, άλλα καύσιμα παρουσιάζουν σημείο αυτανάφλεξης σε μικρές πιέσεις (θερμοκρασίες) και άλλα σε ψηλές.
Διευκρίνηση: Το σημείο ανάφλεξης είναι ανεξάρτητο από το σημείο αυτανάφλεξης.

Χρόνος καθυστέρησης ανάφλεξης (ignition lag)

Οταν ένα μίγμα καυσίμου - αέρος βρεθεί στην θερμοκρασία αυτανάφλεξης, πιθανόν να μην αυταναφλεγεί αμέσως. Αυτό λέγεται καθυστέρηση ανάφλεξης και για την ομαλή λειτουργία του κινητήρα η καθυστέρηση αυτή πρέπει να είναι μικρή.
Τον χρόνο καθυστέρησης της ανάφλεξης μπορούμε να τον μειώσουμε προσθέτουμε στο καύσιμο διάφορες ουσίες σε μικρές ποσότητες. Αν μειώσουμε πολύ τον χρόνο της καθυστέρησης αντί για ομαλή ανάφλεξη θα έχουμε εκτόνωση (ανώμαλη ανάφλεξη) που φυσικά δεν είναι επιθυμητή.

Ομαλή καύση - ανώμαλη καύση

Οταν το μίγμα αέρα-καύσιμου αναφλεγεί σε ένα σημείο του θαλάμου, η καύση του αναπτύσσεται σε ένα μέτωπο που κινείται πολύ γρήγορα έως ότου φθάσει στις άκρες του θαλάμου. Αυτή η καύση είναι ομαλή.

Αν η καύση δεν ακολουθήσει την προηγούμενη διαδικασία, αλλά μετά την αρχική ανάφλεξη το υπόλοιπο καύσιμο αναφλεγεί όλο μαζί τότε μιλάμε για εκτόνωση (detonation). Αυτό μπορεί να προέλθει από την πρόσθετη αύξηση της πίεσης στον θάλαμο που συμβαίνει καθώς αρχίζει η καύση (με την καταλυτική βοήθεια του μπουζί).

Αλλη μία περίπτωση ανώμαλης καύσης, είναι το διπλό μέτωπο. Το δεύτερο μέτωπο καύσης μπορεί να προέλθει από άλλη καταλυτική βοήθεια π.χ. από ένα πιό θερμό σημείο των μετάλλων του θαλάμου. Οταν τα δύο μέτωπα καύσης συγκρουσθούν, ακούγεται χαρακτηριστικός θόρυβος.

Για να αναφερθούμε στον θόρυβο που προέρχεται από διάφορες ανωμαλίες της καύσης, χρησιμοποιούμε ονομασίες όπως "πυράκια", knocking, pinging κ.α.

Κλίμακα "Οκτανίου"

Η ισχύς ενός συγκεκριμένου κινητήρα εξαρτάται και από τον βαθμό συμπίεσης του μίγματος αέρος - καυσίμου στον θάλαμο καύσης. Μεγαλύτερη συμπίεση θα δόσει μεγαλύτερη ισχύ. Το καύσιμο δεν πρέπει να αυταναφλεγεί πριν την ώρα του, εξ αιτίας της μεγαλύτερης και πρόωρης αύξησης της θερμοκρασίας που προκύπτει από την μεγαλύτερη συμπίεσή του.

Για να συγκρίνουμε τα σημεία αυτανάφλεξης των διαφόρων ουσιών, αναφερόμαστε στην κλίμακα οκτανίου. Η κλίμακα οκτανίου ορίζεται με βάση τα χαρακτηριστικά σημεία αυτανάφλεξης δύο υλών, του επτανίου το οποίο παίρνει τον αριθμό μηδέν (0) και ενός ισο-οκτανίου (2,2,4-τριμέθυλο πεντάνιο) το οποίο παίρνει τον αριθμό εκατό (100). Μίγματα των δύο αυτών ουσιών δίνουν αριθμούς οκτανίου μεταξύ 0 και 100. Για παράδειγμα το καύσιμο που αποτελείται από μίγμα 10% επτάνιου και 90% ισο-οκτάνιου είναι 90 οκτανίων.

Με βάση αυτή την κλίμακα συγκρίνουμε τα σημεία αυτανάφλεξης των άλλων καυσίμων. Για να προσδιορίσουν λοιπόν οι ειδικοί τον οκτανιακό αριθμό ενός άγνωστου καύσιμου, λειτουργούν με αυτό ένα πρότυπο κινητήρα, με βάση ειδικό πρωτόκολλο που καθορίζει τις ενέργειες και τις παραμέτρους. Ο κινητήρας αυτός έχει την δυνατότητα να μεταβάλει τον λόγο συμπίεσης.
Σε κάποιο λόγο συμπίεσης το υπό έλεγχο καύσιμο σταματάει να παρουσιάζει αυτανάφλεξη. Το καύσιμο αυτό έχει λοιπόν τον ίδιο αριθμό οκτανίων με το αντίστοιχο μίγμα επτανίου/ισο-οκτανίου που σταμάτησε να παρουσιάζει προανάφλεξη στον ίδιο λόγο συμπίεσης.

Η βασική κλίμακα οκτανίου προεκτείνεται (υπολογιστικά) κάτω από το 0 όπως και επάνω από το 100, αφού υπάρχουν καύσιμα που έχουν μικρότερα ή μεγαλύτερα σημεία αυτανάφλεξης από τα δύο πρότυπα καύσιμα. Γνωρίζοντας τον αριθμό οκτανίου κάθε καύσιμου μπορούμε να επιλέξουμε το κατάλληλο για τον βαθμό συμπίεσης του κινητήρα αποφεύγοντας την αυτανάφλεξη.

Ο αριθμός οκτανίων δεν συνδέεται με την θερμιδική απόδοση του καύσιμου. Δηλαδή ένα καύσιμο με 99 οκτάνια, δεν είναι υποχρεωτικά αποδοτικότερο από ένα καύσιμο με 95 οκτάνια κ.ο.κ.

Διευκρινίσεις:

  • Τα οκτάνια δεν είναι κάποιο συστατικό που περιέχεται στο καύσιμο.
  • Τα οκτάνια δεν είναι τρόπος ψεκασμού του καύσιμου στον θάλαμο καύσης.
  • Τα οκτάνια δεν αυξάνουν την απόδοση του κινητήρα.

Κλίμακα "Κητανίου"

Σε κινητήρες χωρίς καταλυτική ανάφλεξη επιθυμούμε το αντίθετο, δηλαδή το καύσιμο να αυταναφλέγεται με την συμπίεσή του.

Για να συγκρίνουμε αυτές τις περιπτώσεις ορίσθηκε η κλίμακα κητανίου, με βάση τα χαρακτηριστικά αυτανάφλεξης των ουσιών α-μεθυλο-ναφθαλίνιου (μέθυλο-ισοναφθαλίνιου) που παίρνει τον αριθμό μηδέν (0) και του κ-δεκαεξάνιου (κητάνιου) που παίρνει τον αριθμό εκατό (100).

Στην κλίμακα κητανίου το 100 αντιστοιχεί σε αυτανάφλεξη σε μικρότερη συμπίεση από αυτό που αντιστοιχεί στο 0 της κλίμακας, αντίθετα απ' ότι ισχύει στην κλίμακα οκτανίου.

Αρα σε κινητήρες χωρίς καταλυτική ανάφλεξη, με μεγάλη συχνότητα λειτουργίας, απαιτούνται καύσιμα με μεγάλο αριθμό κητανίου, δηλαδή καύσιμα που να αυταναφλέγονται σε χαμηλότερη συμπίεση

 

ΤΥΠΟΙ ΚΑΥΣΙΜΩΝ για ΑΕΡΟΜΟΝΤΕΛΙΣΤΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Συναντάμε τρείς τύπους αερομοντελιστικών κινητήρων, που ξεχωρίζουν από τον τρόπο ανάφλεξης του καυσίμου. Ο κάθε τύπος από αυτούς χρησιμοποιεί διαφορετικό καύσιμο.
  • Στους κινητήρες GLOW το καύσιμο αναφλέγεται με την παρουσία θερμής εστίας και χημικού στοιχείου (καταλυτική ανάφλεξη). Το καύσιμο αυτό που έχει σαν βάση την "μεθυλική αλκοόλη" ονομάζεται glow fuel δηλαδή καύσιμο για κινητήρες glow.
  • Στους κινητήρες IGNITION το καύσιμο αναφλέγεται με την παρουσία σπινθήρα (καταλυτική ανάφλεξη). Το καύσιμο αυτό που έχει σαν βάση την "αμόλυβδη βενζίνη" ονομάζεται ignition fuel δηλαδή καύσιμο για κινητήρες ignition.
  • Στους κινητήρες DIESEL το καύσιμο αυταναφλέγεται μόνο του, με αύξηση της θερμοκρασίας του από απότομη συμπίεση. Το καύσιμο αυτό που έχει σαν βάση το "φωτιστικό πετρέλαιο" ονομάζεται diesel fuel δηλαδή καύσιμο για κινητήρες diesel.

Τι συστατικά περιέχει το "καύσιμο";

Το υγρό που τελικά βάζουμε στην δεξαμενή, και που ονομάζουμε "καύσιμο" περιέχει υποχρεωτικά εκτός από την βασική καύσιμο ύλη και το λιπαντικό (ή μίγμα περισσότερων λιπαντικών).

Προαιρετικά το καύσιμο μπορεί να περιέχει:

  • ουσίες που προσφέρουν με κάποιο τρόπο στην αύξηση της ισχύος του κινητήρα
  • ουσίες που επηρεάζουν τον χρόνο ανάφλεξης
  • αντισκωριακά
  • αφυγραντικά
  • οξειδωτικά
  • αντιαφριστικά
  • ουσίες που διευκολύνουν την μίξη του λιπαντικού με τα άλλα συστατικά
  • χρωστικές για την οπτική διάκριση του καύσιμου
Το καύσιμο ΔΕΝ πρέπει να περιέχει άλλες ουσίες που μειώνουν την απόδοση του κινητήρα όπως νερό, η άλλες χημικές προσμίξεις και κυρίως αδιάλυτα σωματίδια που θα μπλοκάρουν το φίλτρο ή το καρμπυρατέρ.

Αναλογίες συστατικών

Οι αναλογίες των συστατικών δίδονται πάντα σε σχέσεις όγκου και όχι βάρους.

Ποιός φτιάχνει καύσιμο;

Τα εργαστήρια που φτιάχνουν αερομοντελιστικά καύσιμα, είναι πρότυπα χημικών εργαστηρίων με δυνατότητα φυσικών και χημικών ελέγχων, και συνθήκες ανάμιξης και εμφιάλωσης, που καλύπτουν τους κανόνες ασφάλειας, και εγγυώνται για ένα άριστο προϊόν.
Για λόγους κόστους όμως πολλά μαγαζιά λιανικής (Hobby Shops) εισάγουν τα καύσιμα από τα ανωτέρω εργαστήρια σε μεγάλους περιέκτες (βαρέλια 200 λίτρων), και τα μεταγγίζουν σε μικρότερα σε μη ελεγχόμενες συνθήκες. Σ' αυτή την περίπτωση το καύσιμο μπορεί να προσροφήσει υγρασία κατά την μετάγγιση, ή να μπεί σε ακατάλληλο περιέκτη και να αλλοιωθεί σύντομα.
Τέλος, καύσιμα μπορεί να φτιάξει ο κάθε αερομοντελιστής στο σπίτι του, αναμιγνύοντας τα βασικά συστατικά που θα αγοράσει μεμονωμένα. Αυτή η περίπτωση τείνει να ατονίσει αφού τα έτοιμα καύσιμα είναι και καλύτερα και φθηνότερα.
Μία καθημερινή περίπτωση είναι η ανάμιξη από τον αερομοντελιστή διαφορετικών ποιοτήτων καυσίμων για να πάρει την ζητούμενη περιεκτικότητα σε λάδι ή νιτρομεθάνιο.

ΠΡΟΣΟΧΗ:

κανείς δεν πρέπει να επιχειρήσει να φτιάξει ή να αναμίξει καύσιμα αν δεν έχει τις απαραίτητες γνώσεις, ή αν δεν πάρει τις απαραίτητες προφυλάξεις.

[ Β' μέρος - καύσιμα glow ]
[ Γ' μέρος - καύσιμα diesel και ignition ]
[Δ' μέρος - ερωτήσεις - αναμίξεις - προφυλάξεις ]


[ Τύποι κινητήρων ] - [ Τα μέρη των κινητήρων ] - [ Αρχή λειτουργίας ] - [ Ο κυβισμός ] - [ Η εκκίνηση ] - [ Το στρώσιμο ] - [ Κινητήρες ABC ] - [ Το καρμπυρατέρ ] - [ Σιγαστήρες ] - [ Συντονιζόμενες εξατμίσεις ] - [ Ροπή και Ισχύς ] - [ Φροντίδα - Συντήρηση ] - [ Βάσεις ] - [ Ψύξη ] - [ Δεξαμενές υγρών καυσίμων ] - [ Το μπουζί πυράκτωσης ] - [ Η έλικα ]

 

Πρώτη σελίδα/Home Περιεχόμενα