Состав и характеристики керосина, основные свойства разных видов

Что такое керосин

Находящийся в агрегатном состоянии жидкости, представляет собой смесь различных углеводородов. Основным сырьем для получения керосина остается нефть, как основной источник различных горючих и смазочных фракций. В современных промышленных масштабах топливо получается путем классической перегонки или ректификации. Основное применение керосина определяется его физико-химическими свойствами. Температура кипения находится в интервале от 150 до 250 градусов, более устойчив к детонации, безопасен при использовании на больших высотах. Спектр задействования достаточно широк: используется в осветительных приборах, садовой технике, дизельных электростанциях, авиационных двигателях и ракетах.

На вид керосин представляет собой прозрачную маслянистую жидкость. Может иметь желтоватый оттенок, который зависит от способа получения (сферы применения).

Кто открыл керосин

Изобретение этой углеводородной жидкости приписывается древнему ученому из Персии – Рази Мухаммеду. Открытие керосина произошло в результате простой дистилляции, когда из сырой нефти фактически была выпарена одна из ее фракций. С учетом развития точных наук на то время точно было определить состав керосина не возможно. По этой причине жидкость вплоть до 19 века применялась по своему элементарному свойству – горючести в составе осветительных архитектурных элементов.

Использование керосина как запатентованного вещества датируется 1854 годом. В этот период начинается эра изобретений, поэтому Авраам Геснер поспешил закрепить за собой патент за светлым маслянистым веществом.

Почему эта жидкость называется керосином

Своим названием керосин обязан древним грекам. Перевод слова Keros звучит как воск. Именно так воспринимали далекие предки человечества то вещество. Достаточно простой способ получения позволил накапливать внушительные запасы маслянистой жидкости. Получаемый параллельно мазут, однако не нашел такого широкого применения как керосин по температуре горения в составе ламп или простейших обогревателей. Нередко излишки «древнего воска» сжигались прямо в хранилищах. Так происходило до тех пор, пока не была досконально изучена химическая структура вещества.

Применение

Керосин применяют как реактивное топливо, горючий компонент жидкого ракетного топлива, горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов, в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например для нанесения пестицидов), сырьё для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, однако необходимо добавить противоизносные и цетаноповышающие присадки; цетановое число керосина около 40, ГОСТ требует не менее 45. Для многотопливных двигателей (на основе дизеля) возможно применение чистого керосина и даже бензина АИ-80. Допускается добавление до 20 % керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики. Также керосин — основное топливо для проведения фаершоу (огненных представлений), из-за хорошей впитываемости и относительно низкой температуры горения. Применяется так же для промывки механизмов, для удаления ржавчины.

Состав керосина

Учитывая возможность получения способом дистилляции, эта жидкость встречается в природе в чистом виде. В простой структуре это смесь углеводородов в различном процентном содержании. Объем компонентов зависит от месторождения нефти.

Состав жидкости:

• Углеводороды: Алифатические. В объеме от 20 до 60 процентов;
• Ароматические – до 25 %;
• Нафтеновые – до 50%.

В зависимости от процентного содержания того или иного компонента керосин по химическому составу может показывать превалирование тех или иных качеств. Именно поэтому при ответственном применении проводят лабораторные испытания, учитывают качество сырья. В современных условиях для получения жидкости с точным компонентным составом модифицируется технология изготовления топлива.

Плотность керосина и температура

Керосин по плотности «тяжелее» бензинового топлива. Солярка и обычная вода имеют большую плотность, чем керосин. Чем ниже температура вещества, тем керосин плотнее. Нагревание состава увеличивает его удельную теплоемкость.

Снижение плотности жидкости вследствие нагрева способствует и уменьшению вязкости. Меняются и коэффициент внутреннего трения, и кинематическая вязкость, прямо зависящая от плотности.

Способность керосина сохранять высокую плотность в условиях снижения температуры и изменения давления делает топливо предпочтительным для авиации.

Способ получения керосина

В настоящее время жидкость, используемая в качестве топлива, вырабатывается из нефти. В небольших масштабах используется традиционный метод перегонки. При нагреве сырья в специальных кубах углеводородные соединения начинают активно отделяться от мазутной основы. Метод основывается на физических свойствах керосина, когда более легкие фракции при нагреве отделяются от тяжелых. Способ не является секретным, поэтому с легкостью может быть воспроизведен в бытовых условиях.

С ростом потребности в передовом топливе и предъявлении требований к качеству появляются промышленные методы получения смеси углеводородных соединений. Так, начиная с 1866 года появился метод крекинга (или расщепления). На самом деле перспективный американец использовал несколько модифицированную перегонку под давлением. Настоящий крекинг, который заложил основу получения марок керосина, появился в 1981 году благодаря российскому инженеру Гаврилову. С этого момента начинает свой отсчет промышленное производство топлива, при котором существенно увеличилась глубина переработки (уменьшились объемы отходов).

История распространения керосина в России

Формула керосина, его плотность, горючесть и прочие характеристики позволили заменить светильный газ и всевозможные жиры. Его начали активно использовать еще в XIX веке. Это привело к увеличению спроса на нефть, а керосиновый промысел повлиял на усовершенствование методов добычи и увеличение объемов потребления черного золота.

Востребованность керосина резко возросла с появлением примуса и керосинки, которые применялись повсеместно для приготовления еды

В начале ХХ века сельхозтехнику с карбюраторными и дизельными двигателями стали заправлять керосином. Но это вызывало некоторые сложности.

Октановое число керосина ниже 40 единиц, а испаряемость хуже, чем у бензина, поэтому запуск холодного двигателя был весьма затруднителен. В связи с этим машины оборудовались дополнительным небольшим бензобаком.

Масса керосина, расходуемого автотехникой в качестве топлива, была высока, и вскоре его вытеснил бензин и солярка.

Популярность керосина возобновилась в середине ХХ века, с развитием авиационной и ракетной отрасли

Для чего применяется керосин

Сегодня этот вид топлива используется по своему прямому назначению. Применение напрямую зависит от марки, разновидности, сферы, от которой идет спрос. При закупках для промышленных нужд проверяется соответствие смеси действующим стандартам консистенции, плотности, углеводородному составу и другим физико-химическим свойствам.

Кроме технического назначения, известно применение определенных марок керосина в медицинских целях. Жидкость используется для выведения вшей, в качестве основы для примочек, мазей для лечения заболеваний кожи. При определенном компонентном составе применяется в составе препаратов для лечения заболеваний легких, нервной системы или желудочно-кишечного тракта.

Условия хранения

Как и другие марки керосинов – ТС-1, КО-25 и др. – технический керосин КТ-1 и КТ-2 требователен к условиям своего хранения. ГОСТ 18499-73 ограничивает продолжительность хранения одним годом, после чего, с целью выяснения пригодности технического керосина к применению, необходимы дополнительные испытания. Отметим, что в процессе хранения технический керосин способен расслаиваться и образовывать механические примеси, а содержание смолистых веществ в нём увеличивается.

Помещение, в котором хранятся герметизированные ёмкости с техническим керосином КТ-1 или КТ-2, должно быть оборудовано исправными средствами пожаротушения (пенными или углекислотными огнетушителями), иметь исправную электроарматуру и постоянно действующую приточно-вытяжную вентиляцию. Работать в помещении необходимо со средствами индивидуальной защиты и используя только искробезопасный рабочий инструмент.

Основные разновидности керосина

Горючая вязкая жидкость, получаемая из нефти, классифицируется по сферам применения. Существуют технический, осветительный, ракетный и авиационный виды фракций. Если говорят, что керосин — это топливо для автомобилей, это не совсем соответствует действительности. Для заправки машин используется дизель.

Технический

Один из самых популярных типов вещества. Известно применение согласно химической формуле керосина в качестве сырья для получения отдельных групп углеводородов. Это пропилены, этилены и более сложные цепочки, на базе которых вырабатываются растворители, пластик, пластификаторы, порошковые составы для получения гидроизоляции. Нередко керосин применяется в качестве технического топлива для обогрева производственных помещений, цехов, мастерских. Ведущим отличием от остальных разновидностей остается содержание ароматических углеводородов. Их объем не должен превышать 7 процентов от общей массы.

Ракетный

Как основное горючее топливо керосин практически в чистом виде задействуется для запуска космических и военных аппаратов. Параметры удельной теплоты сгорания обеспечивают эффективную тягу, достаточную для придания внушительной кинетической силы различным объектам. При этом достаточно высокая температура воспламенения керосина создает безопасные условия в критических условиях пилотирования.

Авиационный

Гражданские, военные и специальные виды сообщений на пилотируемых воздушных аппаратах работают именно на этом виде топлива. Различные марки авиакеросина используются для заправки и в качестве технической жидкости. Известна высокая устойчивость к воспламенению от случайных электрических разрядов. При соблюдении условий может храниться в качестве неприкосновенных запасов (оборонная промышленность, удаленные объекты).

Осветительный

Благодаря уникальным физическим свойствам керосина в процессе сгорания (при температуре в диапазоне от 35 до 75 градусов) выделяется минимальное количество побочных продуктов. Особенно ценится качественное сырье, обеспечивающее эффективное и продолжительное свечение.

Характеристики авиационного керосина РТ

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.

Характеристики топлива для реактивных двигателей Джет-А

Является ли керосин опасным для человека

Как и в случае с любыми техническими жидкостями, все зависит от количества. Учитывая тот факт, что керосин получают из нефти как природного ресурса, в небольших объемах он безвреден. Нередко вещество используют в медицинских целях, но по большей части в качестве наружного применения. При попадании в пищевод, тяжелые фракции могут вызвать ухудшение самочувствия, аллергические реакции. В таких случаях следует принять дезактивирующие элементы.

Говоря о том, что такое керосин, следует вспомнить про крайне интересный для изучения набор химических элементов и активных соединений. Практические свойства как топлива, технической жидкости, исходного сырья для различных видов промышленности сохраняют это вещество на уровне глобального потребительского спроса.

Температура открытого огня: температурный режим огня в зажигалке, влияющие факторы и классификация

Пламя — это явление, которое вызвано свечением газообразной раскалённой среды. В некоторых случаях оно содержит твёрдые диспергированные вещества и (или) плазму, в которых происходят превращения реагентов физико-химического характера. Именно они и приводят к саморазогреву, тепловыделению и свечению.

В газообразной среде пламени содержатся заряженные частицы — радикалы и ионы. Это объясняет существование электропроводности пламени и его взаимодействие с электромагнитными полями.

На таком принципе построены приборы, которые могут приглушить огонь, изменить его форму или оторвать его от горючих материалов при помощи электромагнитного излучения.

Свечение огня делится на два вида:

• несветящиеся;
• светящиеся.

Почти каждое свечение видимо для человеческого глаза, но не каждое способно испускать нужное количество светового потока.

Свечение пламени обуславливается следующими факторами.

1. Температурой.
2. Плотностью и давлением газов, которые участвуют в реакции.
3. Наличием твёрдого вещества.

Наиболее общая причина свечения — это присутствие в пламени твёрдого вещества.

Многие газы горят слабо светящимся или несветящимся пламенем.

Из них наиболее распространены сероводород (пламя голубого цвета как при горении), аммиак (бледно-жёлтое), метан, окись углерода (пламя бледно-голубого цвета), водород.

Пары летучих некоторых жидкостей горят едва светящимся пламенем (спирт и сероуглерод), а пламя ацетона и эфира становится немного коптящим из-за небольшого выделения углерода.

Температура пламени

Для разных горючих паров и газов температура пламени неодинакова. А ещё неодинакова температура разных частей пламени, а область полного сгорания имеет более высокие показатели температуры.

Некоторое количество горючего вещества при сжигании выделяет определённое количество теплоты. Если строение вещества известно, то можно рассчитать объём и состав полученных продуктов горения. А если знать удельную теплоту этих веществ, то можно рассчитать ту максимальную температуру, которую достигнет пламя.

Стоит помнить о том, что если вещество горит в воздухе, то на каждый объём вступающего в реакцию кислорода приходится четыре объёма инертного азота. А так как в пламени присутствует азот, он нагревается теплотой, которая выделяется при реакции. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что температура пламени будет состоять из температуры продуктов горения и азота.

Невозможно точно определить температуру, но можно это сделать приблизительно, так как удельная теплота изменяется с температурой.

Вот некоторые показатели по температуре открытого огня в разных материалах.

1. Горение магния — 2200 градусов.
2. Горение спирта не превышает температуры 900 градусов.
3. Горение бензина — 1300−1400 градусов.
4. Керосина — 800, а в среде чистого кислорода — 2000 градусов.
5. Горение пропан-бутана может достигать температуры от 800 до 1970 градусов.
6. При сгорании дерева температурный показатель колеблется от 800 до 1000 градусов, а воспламеняется оно при 300 градусах.
7. Температурный параметр горения спички составляет 750−850 градусов.
8. В горящей сигарете — от 700 до 800 градусов.
9. Большинство твёрдых материалов воспламеняется при температурном показателе в 300 градусов.

Пламя, которое каждый человек может наблюдать при горении свечи, спички или зажигалки, представляет из себя поток раскалённых газов, которые вытягиваются вертикально вверх, благодаря силе Архимеда.

Фитиль свечи вначале нагревается и начинает испаряться парафин. Для самой нижней части характерно небольшое свечение синего цвета — там мало кислорода и много топлива.

Именно из-за этого топливо не полностью сгорает и образуется оксид углерода, который при окислении на самом крае конуса пламени ему придаёт синий цвет.

За счёт диффузии в центр поступает немного больше кислорода. Там происходит последующее окисление топлива и температурный показатель растёт. Но для полного сгорания топлива этого недостаточно. Внизу и в центре содержатся частицы угля и несгоревшие капельки. Они светятся из-за сильного нагревания.

А вот испарившееся топливо, а также продукты сгорания, вода и углекислый газ практически не светятся. В самом верху наибольшая концентрация кислорода. Там не догоревшие частицы, которые в центре светились, догорают.

Именно по этой причине эта зона практически не светится, хотя там наиболее высокий температурный показатель.

Классификация пламени

Классифицируют свечение огня следующим образом.

1. По восприятию визуальному: цветные, прозрачные, коптящие.
2. По высоте: короткие и длинные.
3. По скорости распространения: быстрые и медленные.
4. По температурному показателю: высокотемпературные, низкотемпературные, холодные.
5. По характеру перемещения среды реакционной: пульсирующие, турбулентные, ламинарные.
6. По состоянию горючей среды: предварительно перемешанные и диффузионные.
7. По излучению: бесцветные, окрашенные, светящиеся.
8. По агрегатному состоянию горючих веществ: пламя аэродисперсных и твёрдых реагентов, жидких и газообразных.

В диффузном ламинарном пламени выделяют три оболочки (зоны). Внутри конуса пламени существует:

• зона тёмная, где нет горения из-за малого количества окислителя — 300−350 градусов;
• зона светящаяся, где осуществляется термическое разложение горючего и оно сгорает частично — 500−800 градусов;
• зона слегка светящаяся, где окончательно сгорают продукты разложения горючего и достигается максимальный температурный показатель в 900−1500 градусов.

Температурный параметр пламени зависит от интенсивности подвода окислителя и природы горючего вещества. Пламя распространяется по предварительно перемешанной среде. Происходит распространение по нормали от каждой точки фронта к поверхности пламени.

По реально существующим смесям газовоздушным распространение всегда осложнено возмущающими внешними воздействиями, которые обусловлены трением, конвективными потоками, силами тяжести и прочими факторами.

Именно из-за этого реальная скорость распространения от нормальной всегда отличается. В зависимости от того, какой характер носит скорость распространения, различают такие диапазоны:

1. При горении детонационном — более 1000 метров в секунду.
2. При взрывном — 300−1000.
3. При дефлаграционном — до 100.

Оно располагается в самой верхней части огня, которая имеет наибольший температурный показатель. В этой зоне горючие вещества почти полностью превращены в продукты горения. Здесь наблюдается недостаток топлива и избыток кислорода. Именно по этой причине вещества, которые помещены в эту зону, окисляются интенсивно.

Пламя восстановительное

Эта часть наиболее близка к центру или находится чуть ниже его. Здесь мало кислорода для горения и много топлива. Если в эту область внести вещество, в котором имеется кислород, то он отнимется у вещества.

Температура огня в зажигалке

Зажигалка — это устройство портативное, которое предназначено для получения огня. Она может быть бензиново или газовой, в зависимости от применяемого топлива. Ещё существуют зажигалки, в которых собственного топлива нет. Они предназначаются для поджига газовой плиты. Качественная турбозажигалка — это прибор относительно сложный. Температура огня в ней может достигать 1300 градусов.

Химический состав и цвет пламени

У карманных зажигалок небольшой размер, это позволяет их переносить без каких-либо проблем. Довольно редко можно встретить настольную зажигалку. Ведь они из-за своих больших размеров для переноски не предназначены. Их дизайн разнообразен. Есть зажигалки каминные. Они имеют небольшую толщину и ширину, но довольно длинные.

На сегодняшний день становятся популярными рекламные зажигалки. Если в доме нет электроэнергии, то невозможно ей поджечь газовую плиту. Газ поджигает образующаяся электрическая дуга. Достоинствами этих зажигалок являются следующие качества.

1. Долговечность и простота конструкции.
2. Быстрое и надёжное зажигание газа.

Первая зажигалка с современным кремнём создана в Австрии в 1903 году после изобретения ферроцериевого сплава бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом.

Ускорилось развитие зажигалок в период Первой мировой войны. Солдаты начали применять спички для того, чтобы видеть в темноте дорогу, но их местоположение выдавала интенсивная вспышка при поджиге. Необходимость в огне без значительной вспышки способствовало развитию зажигалок.

В то время лидерами производства зажигалок «кремнёвых» были Германия и Австрия. Такое портативное устройство, которое предназначено для получения огня, находящиеся в кармане многих курильщиков, при неправильном обращении может таить в себе немало опасностей.

Зажигалка в период работы не должна вокруг себя разбрызгивать искры. Огонь должен быть стабильным и ровным. Температура огня в зажигалках карманных достигает примерно 800−1000 градусов. Свечение красного или оранжевого цвета вызвано частицами углерода, которые раскалились.

Для бытовых горелок и турбозажигалок применяется в основном газ бутан, который легко сжигается, не имеет запаха и цвета. Бутан получают путём переработки при высоких температурах нефти, а также её фракций.

Бутан — это легковоспламенимые углеводороды, но он абсолютно безопасен в конструкциях современных зажигалок.

Подобные зажигалки в быту очень полезны. Ими можно поджечь любой воспламеняющийся материал. В комплект турбозажигалок входит настольная подставка.

Цвет пламени зависит от горючего материала и температуры горения. Пламя костра или камина в основном имеет пёстрый вид. Температура горения дерева ниже температуры горения фитиля свечи.

Именно из-за этого цвет костра не жёлтый, а оранжевый.

Медь, натрий и кальций при высоких температурных показателях светятся различными цветами.

Электрическая зажигалка была изобретена в 1770 году. В ней водородная струя воспламенялась от искры машины электрофорной. Со временем бензиновые зажигалки уступили место газовым, которые более удобные. В них обязательно должна находиться батарейка — источник энергии.

Не очень давно появились зажигалки сенсорные, в которых без механического воздействия происходит зажигание газа воздействием на сенсорный датчик. Сенсорные зажигалки карманного типа. В основном, в них содержится информация рекламного типа, которая нанесена при помощи тампонной или шелкотрафаретной печати.