Н. Ф*Дгуоо1гкмн
УГЛЕВОДОРОДНЫМ ТОПАМИ
II ИХ ПРОДУКТАМ СГОРАНИЯ
ОЧНИК*
* о ЭНЕРГОИЗЛАТ
Н. Ф. ДУБОВКИН
СПРАВОЧНИК
ПО УГЛЕВОДОРОДНЫМ ТОПЛИВАМ
И ИХ ПРОДУКТАМ СГОРАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА	1962	ЛЕНИНГРАД
ЭТ-5-5
В книге приводятся теплофизические свойства и
термохимические характеристики .индивидуальных угле-
водородов, некоторых сложных углеводородных топлив
и .их .продуктов сгорания; даны расчетные формулы.
Включены экспериментальные данные 'И соответствую-
щие расчетные формулы по нормальным скоростям и
.концентрационным пределам распространения пламени,
(пределам воспламенения, .периоду задержки .и темпера-
туре самовоспламенения углеводородных топлив.
Книга является справочным пособием для теплофи-
зиков и теплотехников, а также инженеров, занимаю-
щихся вопросами жидких и газообразных топлив, рас-
четом, конструированием, испытанием, эксплуатацией и
ремонтом стационарных и транспортных тепловых уста-
новок и газовых турбин; кроме того, она может быть
использована студентами высших и средних технических
учебных заведений.
6П2.21 Дубовкин Николай Филиппович
Д 79 Справочник по теплофизическим свойствам угле-
водородных топлив и их продуктов сгорания. М.—Л.,
Нпсэнергоиздат, 1962.
288 с. с черт.
6П2.21
Редактор К. Д. Папок	Техи. редактор Н. И. Борунов
Сдано в набор 27/ХП 1961 г. Подписано к печати 3/IV 1962 г.
Т-04707 Бумага 84Х108'/зг	14,76 печ. л. Уч.-изд. л. 18,5
Тираж 11000 экз.	Зак. 718
Цена: в переплете № 5—1 р. 03 к., в переплете № 7—1 р. 08 к.
Типография Госэнергоиздата. Москва, Шлюзовая наб., 10.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие теории процессов распиливания, испарения, тепло- и
массообмена, смесеобразования и горения в последнее десятилетие
происходит весьма быстро и связано с теми практическими зада-
чами, которые выдвигаются в связи с непрерывным совершенство-
ванием рабочего процесса тепловых машин.
В практике расчетов н анализа рабочего процесса и отдель-
ных элементов его приходится оперировать различными физико-
химическими характеристиками топлив, горючих смесей и их про-
дуктов сгорания.
Экспериментальные данные и расчетные формулы по этим ха-
рактеристикам, как правило, разбросаны по многим литературным
источникам, что затрудняет пользование ими. Кроме того, нередки
случаи, когда по одной н той же характеристике в различных
источниках даются разные величины, а для некоторых углеводоро-
дов вообще отсутствуют данные по многим физико-химическим
свойствам.
Настоящей работой автор стремился восполнить указанный
пробел.
В книге дается не только систематизированное изложение экс-
периментальных данных по физико-химическим характеристикам
углеводородных топлив и их продуктов сгорания, но уделяется
также значительное место анализу основных закономерностей в из-
менении этих характеристик в зависимости от структуры молекул
вещества, температуры, давления н других параметров.
Сложность рассматриваемых вопросов и недостаточность дан-
ных по многим углеводородам заставили автора ограничиться в
основном качественным анализом экспериментальных данных и
расчетных формул, при проведении которого он старался всемерно
приблизиться к конкретным задачам инженерной практики.
Справочник состоит из трех разделов. В первом разделе да-
ются общие теплофизические свойства углеводородных топлив и их
продуктов сгорания, во втором — термохимические характеристики
4
Предисловие
и в третьем — характеристики, связанные непосредственно с про-
цессом горения топлива.
Такое разделение материала является в известной мере услов-
ным н принято с целью создания некоторых удобств в его изло-
жении.
Во втором и третьем разделах в отличие от первого материал
излагается в более развернутом виде. Это вызвано тем, что в эти
разделы вошли характеристики топлив и продуктов сгорания, ко-
торые менее изучены н во многих случаях еще не поддаются про-
стой математической обработке нли определение которых связано
со сложными и трудоемкими расчетами.
При подборе расчетных формул отдавалось предпочтение тем,
которые составлены, исходя из физических представлений о про-
цессе. В тех же случаях, когда такой возможности не имелось, ав-
тор предпочитал наиболее простые и математически удобные фор-
мулы. Эмпирические коэффициенты в формулах в большинстве слу-
чаев вновь проверены и приняты те их значения, при которых рас-
четные величины наилучшим образом соответствуют эксперимен-
тальным данным. И, наконец, там, где расчетные формулы отсут-
ствовали или не удовлетворяли предъявляемым к ним требовани-
ям, составлялись новые уравнения.
В справочнике, особенно в третьем разделе, отдано предпоч-
тение графическому представлению материала. Это вызвано тем,
что многие физико-химические характеристики топлив (например,
нормальная скорость распространения пламени, пределы воспламе-
нения и т. п.) в значительной степени зависят от методики их опре-
деления, и поэтому приводимые по ним данные не могут обладать
высокой точностью. Кроме того, экспериментальные данные по ря-
ду физико-химических свойств имеются, как правило, для ограни-
ченного числа веществ. Графическое представление материала по-
зволяет избежать грубых ошибок в выборе величины характери-
стики того или иного вещества как при наличии эксперименталь-
ных данных, так и особенно при отсутствии их.
В литературе зачастую отсутствуют указания о погрешности и
области применения предлагаемых расчетных формул, для устра-
нения этого недостатка в справочнике дается, как правило, графи-
ческое сравнение расчетных величин с экспериментальными. Таким
образом, исходя из необходимой точности расчета, всегда можно
решить, какие формулы и в каком интервале изменений параметра
можно использовать.
В связи с тем, что многие физико-химические характеристики
многокомпонентных углеводородных топлив с достаточной для ин-
Предисловие
5
ж^нерной практики точностью могут быть получены нз соответст-
вующих данных по индивидуальным углеводородам, характеристи-
ки сложных углеводородных топлив в справочнике, как правиле-,
не рассматриваются, а указываются только способы их опреде-
ления.
Кроме того, следует иметь в виду, что разнообразие сложных
топлив практически безгранично. Поэтому для них определяют
обычно только минимальное количество характеристик, необходи-
мых для конкретных целей.
Работа над справочником даже в его настоящем виде потре-
бовала больших усилий. В связи с этим автор считает своим при-
ятным долгом с благодарностью отметить большую поддержку и
постоянный интерес к работе доктора техн, наук, проф. Д. Н. Вы-
рубова.
Автор выражает благодарность доктору техн, наук, проф.
Г. Ф. К^рре, начальнику лаборатории Б. П. Лебедеву и ведуще-
му инженеру В. А. Бородину, сделавшим при просмотре рукописи
ряд ценных замечаний.
, В заключение автор выражает благодарность доктору техн,
паук, проф. К. К. Папок за ряд замечаний и предложений, сделан-
ных при редактировании рукописи, а также Л. В. Мысевой за тща-
тельную подготовку рукописи к печати.
Автор
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие................................................ 3
Условные обозначения....................................... 7
Раздел первый. Теплофизические свойства топлив и
их продуктов сгорания................................. 13
1-1. Молекулярный	вес............................... 13
1-2. Удельный вес.................................... 14
1-3. Температура начала кристаллизации и застывания топ-
лив .............................................. 24
1-4. Температура кипения............................. 25
1-5. Критические удельный объем, температура и давле-
ние .............................................. 27
1-6. Давление насыщенных паров....................... 32
1-7. Коэффициент диффузии............................ 41
1-8. Поверхностное натяжение......................... 44
1-9. Вязкость (внутреннее трение).................... 45
1-10. Коэффициент теплопроводности.................... 65
1-11. Теплота парообразования......................... 73
1-12. Теплоемкость..............•..................... 82
1-13. Внутренняя энергия..............................113
1-14. Энтальпия (теплосодержание).....................115
1-15. Энтропия........................................142
Литература к первому разделу ........................ 147
Раздел второй. Термохимические характеристики
топлив и их продуктов сгорания............................	150
2-1. Весовой состав. Стехиометрический коэффициент. Коэф-
фициент избытка окислителя ....................... 150
2-2. Химическая энергия и теплота образования вещества . . 153
2-3. Теплотворность топлива и горючей смеси...........160
2-4. Скорость химических реакций. Константы равновесия . . 174
2-5. Методика расчета состава продуктов сгорания .... 184
2-6. Методика расчета температуры продуктов сгорания . . 196
2-7. Числовой пример расчета состава и температуры про-
дуктов сгорания.......................................206
Литература ко второму разделу.........................216
Раздел третий. Характеристики процесса горения. . 218
3-1. Нормальная скорость распространения пламени .... 218
3-2. Концентрационные пределы распространения пламени 249
3-3. Пределы воспламенения...............................262
3-4. Период задержки и температура самовоспламенения
углеводородов ....................................... 275
Литература к третьему разделу.........................284
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1
А = 427 ккал/кГ-м—тепловой эквивалент единицы
работы;
А[ — атомный вес i-го элемента;
Св — концентрация топлива на верхнем пределе распростра-
нения пламени, </<> по объему;
Сн — концентрация топлива на нижнем пределе распростра-
нения пламени, °/о по объему;
Сг с — весовая доля углерода в горючей смеси;
Сстех — концентрация топлива в смеси стехиометрического
состава, % по объему;
Со—весовая доля углерода в окислителе;
Ст—-весовая доля углерода в топливе;
С* — концентрация топлива в смеси с максимальной нор-
мальной скоростью распространения пламени, »/<> по
объему;
ср — истинная весовая теплоемкость при постоянном давле-
нии, ккал/кг-град;
с? — истинная объемная теплоемкость при постоянном дав-
лении, ккал/нм3-град;
ыср — истинная мольная теплоемкость при постоянном дав-
лении, ккал/кг-моль-град;
срт — средняя весовая теплоемкость при постоянном давле-
нии от 0 до t °C, ккал/кг-град-,
с—средняя объемная теплоемкость при постоянном дав-
лении от 0 до t °C, ккал/нм3-град;
мс —средняя мольная теплоемкость при постоянном давле-
р нии от 0 до t °C, ккал/кг-моль-град',
cv — истинная весовая теплоемкость при постоянном объ-
еме, ккал/кг-град-,
с — истинная объемная теплоемкость при постоянном объ-
еме, ккал/нм3-г рад',
MCp — истинная мольная теплоемкость при постоянном объеме,
ккал/кг-моль  град',
с^т — средняя весовая теплоемкость при постоянном объеме
от 0 до I °C, ккал/кг-град-,
8
Условные обозначения
c'vm — средняя объемная теплоемкость при постоянном объ-
еме от 0 до t° С, ккал!нм3-град-,
mcvm — средняя мольная теплоемкость прн постоянном объеме,
от 0 до t° С, ккал/кг-моль-град;
(d®, d^5, d^°, d}|)— относительная плотность топлива —удельный
вес жидкого топлива при температуре t2, отнесенный
к удельному весу воды при температуре
D—коэффициент диффузии, м2/сек',
Dq — коэффициент диффузии газа (пара) в воздух, отнесен-
ный к градиенту концентраций, при давлении
1,033 кГ/см2 и температуре 0° С, м2)сек-,
Dp — коэффициент диффузии, отнесении й к градиенту давле-
ния, м2/сек;
Е — энергия активации, ккал!кг-моль\
Go — расход окислителя, кг/се к;
6Т—расход топлива, кг/сек-,
— весовая доля г-го элемента (компонента);
Но — весовая доля водорода в окислителе;
Нт — весовая доля водорода в топливе;
Нг с — весовая доля водорода в горючей смеси;
Нв — высшая теплотворность горючей смеси, ккал/кг;
На— низшая теплотворность горючей смеси, ккал/кг',
м//п — низшая мольная теплотворность горючей смеси
ккал/кг-молк,
I — энтальпия, ккал/кг-,
— энтальпия при температуре 0° К и нулевом давлении,
ккал/кг;
/° — абсолютное значение энтальпии при данных Тар,
ккал/кг;
1Т — энтальпия прн данных Тар, отсчитанная от 0° К,
ккал/кг-,
It — энтальпия при данных t и р, отсчитанная от 0° С,
ккал)кг\
1Т — энтальпия прн данных Тар, отсчитанная от 0° К,
[ ккал/нм3;
It — энтальпия при данных t и р, отсчитанная от 0° С,
ккал/нм3;
м1т — энтальпия при данных Тар, отсчитанная от 0° К>
ккал^кг-моль’,
Mlt—энтальпия прн данных t н р, отсчитанная от 0° С,
ккал/кг-моль;
/х — химическая энергия, ккал/кг",
м!х — химическая энергия, ккал!кг-моль-,
1„ — полное теплосодержание, ккал/кг;
м/п — полное теплосодержание, ккал/кг-моль;
k — число атомов кислорода в молекуле;
Условные обозначения
9
L — весовое отношение окислителя к топливу, содержаще-
муся в горючей смеси;
Lo — стехиометрический коэффициент, кг окислителя/кг топ-
лива;
LM— стехиометрический коэффициент, кг-моль окнсли-
теля/кг-лгола топлива;
Lv — стехиометрический коэффициент, нлг3 окислителя/нм3
топлива;
I — теплота парообразования, ккал[кг;
ls — теплота парообразования при давлении 1,033 кГ/см2,
ккал/кг;
М — молекулярный вес;
— молекулярный вес г-ro компонента;
Мв = 28,97 — молекулярный вес воздуха-
Мо — молекулярный вес окислителя;
Мп — молекулярный вес пара;
Л4Т — молекулярный вес топлива;
— суммарный молекулярный вес;
т — число атомов водорода в молекуле углеводорода;
Nr с — весовая доля азота в горючей смеси;
Nu — критерий Нуссельта;
п — число атомов углерода в молекуле углеводорода;
Ог с — весовая доля кислорбда в горючей смеси;
Оо — весовая доля кислорода в окислителе;
От — весовая доля кислорода в топливе;
р — давление, кГ/м2;
р0 = 1,033 кГ/см2;
ркр — критическое давление, кГ/м2;
Ре — критерий Пекле;
Pl — давление г-го компонента, кГ/м2;
Р?— давление суммарное, кГ/м2;
QB — высшая теплотворность топлива, ккал/кг',
QB — высшая теплотворность топлива, ккал/нм3;
mQb — высшая мольная теплотворность топлива, ккал/кг-моль;
QH — низшая теплотворность топлива, ккал/кг;
mQh — низшая мольная теплотворность, топлива, ккал/кг-моль;
Ri — газовая постоянная г-го компонента, кГ-м/кг-град;
R,t — универсальная газовая постоянная (для идеальных газов
848 кГ-м/кг-моль-град), кГ-м/кг-моль-град;
Rn — газовая постоянная пара, кГ-м/кг-град;
rt — объемная доля г-го компонента;
S—	энтропия, ккал/кг-град;
Sq — энтропия при Т = 0° К и р=0, ккал/кг-град;
S° — абсолютное значение энтропии при данных Тир,
ккал/кг-град;
S9—	энтропия при р= 1,033 кГ/см2, ккал/кг-град;
10
Условные обозначения
Sq — энтропия при р = 1,033 кГ1см2, ккал/нм3-г рад',
— энтропия при данных Т и р, отсчитанная от 0° К>
ккал', кг-г рад',
St — энтропия при данных t и р, отсчитанная от 0° С,
ккал,'кг-град-,
S’T — энтропия при данных Тир, отсчитанная от 0° К,
ккал/нм3 град\
mS0—энтропия при р = 1,033 кГ/см3, ккал'кг-моль-град',
MSr — энтропия при данных Т и р, отсчитанная от 0° К,
ккал’;кг-моль град',
Т — температура, °К;
Гв — температура продуктов сгорания на верхнем концен-
трационном пределе распространения пламени, °К;
Гкр — критическая температура, °К;
Гн — температура продуктов сгорания па нижнем концентра-
ционном пределе распространения пламени, °К;
Г„ = 273°К;
Гс—температура смеси, °К;
Ts — температура кипения при давлении 1,033 кГ/см2, °К;
Tsp—температура кипения при давлении р, °К;
Тг — теоретическая температура продуктов сгорания, °К;
Тгр — калориметрическая температура продуктов сгорания, °К;
t — температура, °C;
/заст — температура застывания топлива, °C;
/пл — температура плавления, °C;
/ср — средняя температура, °C;
ts — температура кипения, °C;
tz — теоретическая температура продуктов сгорания, °C;
txp— калориметрическая температура продуктов сгорания, °C-
U — внутренняя энергия, ккал/кг',
Uq — внутренняя энергия при Т = 0° К и р = 0, ккал/кг;
U° — абсолютное значение внутренней энергии при данных
Т и р, ккал[кг;
UT — внутренняя энергия при данных Т и р, отсчитанная
от 0° К, ккал/кг;
Ut — внутренняя энергия при данных t и р, отсчитанная от
0° С, ккал/кг',
UT — внутренняя энергия при данных Т и р, отсчитанная
от 0° К, ккал',нм3-,
Ut — внутренняя энергия при данных t и р, отсчитанная от
0° С, ккал/нм3;
— внутренняя энергия при данных Т н р, отсчитанная от
0° К, ккалIкг-моль-,
mUt — внутренняя энергия при данных t и р, отсчитанная от
0° С, ккал/кг-моль',
Условные обозначения
И
ин — нормальная скорость распространения пламени, см/сек’
ин — максимальная нормальная скорость распространения
пламени, м-сек, см/сек;
ит—турбулентная скорость распространения пламени,
м,'сек, см!сек,
vM — объем моля газа (пара), з«3/кг-лоль;
vKp—критический объем, м3-кг-моль;
w—скорость потока, м;сек;
z — число компонентов;
z. — число атомов Z-го элемента;
а — коэффициент избытка окислителя;
— коэффициент молекулярного изменения;
Y — удельный вес, кг!м3, г'см3;
Yo — удельный вес при t — 0° С и р = 1,033 кГ[смг, кг/нм3;
укр — критический удельный вес, кг,‘м3;
3 — расстояние между электродами;
Зт— тепловая ширина фронта пламени;
— коэффициент полноты сгорания топлива;
Т	Т
0 — у—; 0s = ~-------приведенные температуры;
1	1 кр	‘ S
X— коэффициент теплопроводности, ккал/м-сек-град;
Ха— коэффициент теплопроводности при t — 0° С и р =
= 1,033 кГ!смг, ккалм секград;
Хг— коэффициент теплопроводности продуктов сгорания
при температуре Тг, ккал/м- сек-град;
р.—’коэффициент динамической вязкости, кГ-сек/м2,
кг /м -сек;
Но — коэффициент динамической вязкости при t = 0° С
и р = 1,033 кГ/см2, кГ-сек,-мг;
ч — коэффициент кинематической вязкости, м21сек;
чй — коэффициент кинематической вязкости при t = 0° С
и р— 1,033 кГ/'см3, м2/сек;
Р
п =---------приведенное давление:
₽ Ркр
р— плотность, кГ'Сек2[М*\
а—поверхностное натяжение, кГ1сек2;
а0 — поверхностное натяжение при t = 0° С и р —
= 1,033 кГ!смг, кг! сек2;
х — время, сек;
тсв — период задержки самовоспламенения, сек;
Фо— весовая доля кислорода в воздухе (окислителе);
>,— объемная доля кислорода в воздухе (окислителе).
ИНДЕКСЫ
в — воздух;
г.с — горючая смесь;
ж — жидкость;
кр — критическое состояние;
12
Условные обозначения
п — пар;
п.с — продукты сгорания;
св — самовоспламенение;
С — углерод;
СО2 — двуокись углерода;
Н — атомарный водород;
Н2 — водород;
i — компонент;
к — кислород;
т — средняя;
N — атомарный азот;
N2 — азот;
о — окислитель;
О — атомарный кислород;
р—при постоянном давлении;
s—при температуре кипения;
т — топливо;
v — прн постоянном объеме;
z — при теоретической температуре продуктов сгорания;
zp — при калориметрической температуре продуктов сго-
рания;
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВ И ИХ
ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
1-1. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ вес
Молекулярный вес — величина, показывающая, во сколь-
ко раз масса молекулы данного вещества больше '/ы части массы
атома кислорода.
Молекулярный вес численно равен сумме весов всех атомов, вхо-
дящих в данную молекулу, и вычисляется по формуле [Л. 1]
z=z i=z
Универсальная газовая постоянная определяется
уравнением
Pv«
— Т 	(1-2)
Для идеальных газов RM = 848 кГ • м)кг-моль-град-,
= 22,4 м*]кг-моль (/ = О’ С; р = 1,033  101 кГ1мг).
Все газы, входящие в состав продуктов сгорания, а также пары
топлив при Т 5в 2,45Гкр (где Гкр — критическая темпера-
тура, СК) можно считать идеальными газами [Л. 2].
Молекулярный вес моторных топлив (бензинов, керосинов и т. п.)
может быть вычислен по формуле Воинова [Л. 3]:
М = (7# — 21,5) + (0,76 — 0,04#) ts + (0,0003# — 0,00245) t2s , (1-3)
1,216
где # =----------— фактор, характеризующий содержание
“15 парафиновых углеводородов в топливе,
он изменяется в пределах от 10 до 13 [Л. 3];
Ts, ts — средняя молекулярная темпе-
ратура кипения топлива (при ее опре-
делении фракции дистиллята измеряются
в молях), °К и °C.
14
Теплофизические свойства топЛий
(Разд. 1
Средняя величина фактора К для парафиновых нефтепродуктов
13—12,5, для нафтеновых и ароматических нефтепродуктов 11—10;
для крекинг-бензинов 11,5—11,8.
Рис. 1-1. Температура кипения ин-
дивидуальных углеводородов и
сложных топлив в зависимости от
молекулярного веса.
К—фактор, характеризующий содер-
жание парафиновых углеводородов
в топливе; ф — СпН-2п-\-2* &—^п^2п
 —СпН2п—6; +— сп^2п (Циклопро-
паны); □ —• СПН2П (циклобутаны);
X—СпП2л (циклопептаны); О—С„Н2„
(циклогексаны); о—СПН2П (цикло-
гептаны); 0—СПН2П (циклооктаны);
1 — топливо Т-1; 2 — изопропилбензол;
3 — сиитин; 4—бензин Б-70; 5—бензол;
6—диэтиловый эфир; 7—пиперилен.
Основные теплофизические
зов приведены в табл. 1-1 и 1-2.
Расхождения между расчет-
ными и экспериментальными зна-
чениями М составляют не более
2% для фракций, выкипающих до
350° С; для узких фракций рас-
хождения еще меньше.
Графики	приведен-
ные на рис. 1-1, построены по фор-
муле (1-3) для нескольких значе-
ний фактора К; здесь же нанесены
найденные экспериментально тем-
пературы кипения индивидуальных
углеводородов [Л. 4] и некоторых
моторных топлив. Расчетные и
опытные величины М вполне
удовлетворительно согласуются.
Молекулярный вес отдельных
фракций нефтей изменяется в ши-
роких пределах. Он зависит от
температурных пределов выкипа-
ния фракции и месторождения
нефти.
Определение молекулярного
веса нефтепродукта удобно про-
изводить по номограмме, изобра-
женной на рис. 1-2 [Л. 3], позво-
ляющей с помощью плотности и
одного из четырех параметров —
фактора К, средней молекулярной
температуры кипения, молекуляр-
ного веса или критической темпе-
ратуры — определять три других
параметра.
|рактерпстпкп углеводородов и га-
1-2. УДЕЛЬНЫЙ ВЕС
Удельный вес — величина, показывающая отношение веса
тела к его объему.
Для определения веса газа (пара) используется уравнение со-
стояния, записанное в следующем виде:
п
где z — коэффициент сжимаемости; для идеальных га-
зов 2=1.
Реальные газы в зависимости от давления и температуры мо-
гут существенно отличаться от идеальных газов. Считая, что все
§ 1-2]
Удельный вес
15
газы в соответственных состояниях имеют примерно
одинаковые коэффициенты сжимаемости, можно для определения
удельного веса пользоваться графиками z=<p'(jtKp, 0кр), . приведен-
ными на рис. 1-3 [Л. 6].
Для водорода лучшее совпадение с опытом дает замена Рцр и
Г,!р соответственно на Рцр + 8 и ТКр + 8.
Рис. 1-2. Номограмма для определения характеристик топлива по
двум заданным параметрам.
К—фактор, характеризующий содержание парафиновых углеводо-
родов в топливе; / —топливо Т-1; 2 —бензин Б-70; 3 — сиитин; 4—
бензол; 5 —изопропилбензол.
Метод соответственных состояний может применяться также
для расчета удельного веса газовой смеси: смесь рассматривается
как чистый газ, обладающий средним молекулярным весом и ха-
рактеризующийся .псевдокритическими давлением и температурой,
которые определяются линейной интерполяцией по составу, т. е. вы-
ражаются уравнениями
7’кр = ^Гкр)1 + ^(Гкр)2 + ...;
/’кр = М(Ркр)1 + ^(РкР)г + ---
где У],	... — мольные доли компонентов в смеси.
Удельные веса газов и некоторых индивидуальных углеводоро-
дов в зависимости от температуры приведены в табл. 1-3 и 1-4.
При определении удельного веса жидких углеводородных топлив
удобно пользоваться соотношением [Л. 7]
Т =	0-5)
в котором индекс 1 означает исходное условие (п,, 6,).
о
Рис. 1-3. Зависимость коэффициента сжимаемости газов от приведенных давления и температуры.
Теплофизические свойства топлив	(Разд.
Y*	Таблица 1-1
72 Теплофизические характеристики газов, входящих в состав продуктов сгорания, при давлении
°°	1,033 кГ/смг и температуре 0° С [Л. 2, 12, 13 и 33]
Газ	Молекулярный вес М	Удельный вес То,	Объем моля vM, нм^кг-моль	Температура плавле- ния /пл, С	Температура кипения	i Критическая темпе- ратура tKp, °C	Критическое давле- ние />кр, кГ!см*	Удельный вес тКр, кг}мР	! Скорость звука с0, м/сек	Коэффициент диф- фузии газа в воздух £>о-10*. мусек	Вязкость Ро-105, кг/м-сек	Коэффициент тепло- проводности Хо-105, ккал/м-сек-град
Воздух	28,966	1,293	22,40	—213	—193	— 140,7	38,2	310	331,6	0,181	1,721	0,594
Н2О (пар)	18,016	0,804	23,45	о.о	100,0	374,2	225,5	315	—	0,220	0,818	0,385
N\O	44,020	1,968	22,25	—90,8	—88,7	36,5	74,1	457	—	—	—	0,362
со2	44,010	1,963	22,26	—56,0	—78,5	31,0	75,3	468	258,3	0,138	1,384	0,345
о>	32,000	1,428	22,39	—218,8	—182,9	-118,8	50,0	420	315,5	0,178	1,943	0,598
Ns	28,016	1,250	22,40	—210,0	—195,8	—147,2	34,6	311	337,5	0,181	1,667	0,594
Н,	2,016	0,090	22,43	—259,2	—252,8	—239,9	13,0	31	1260,6	0,634	0,850	4,16
NO	30,008	1,339	22,39	—163,5	—152,0	—92,9	66,7	52	323,0	—	1,352	0,567
СО	28,010	1,250	22,40	—205,0	—191,5.	—140,0	35,6	300	337,4	0,192	1,656	0,500
§ 1-2^	Удельный вес
Таблица 1 -2j
Теплофизические характеристики углеводородов и спиртов при давлении 1,033 кГ/см2 [Л. 2,4,12 и 33
Название вещества
Химическая формула	Молекулярный вес М	Удельный вес при t = 20° С т» г/с-из	Объем моля см3/г-моль	Температура ллавле- иия /пл, ЙС	Температура кипения °с	Критическая темпе- ратура tKp, °C	Критическое давле- ние ркр, кГ!см*	Критический объем при 0° С »кр, м3!кг-молъ	Давление насыщен- ного пара р, мм. рт. ст.	Вязкость кг/м-сек	Коэффициент тепло- проводности Хо°105, | ккал}м-сек-град	Теплота парообразо- ! вания‘/$, ккал}кг (
	Углеводороды метанового ряда						алканы) СпН2п+2						
Метан		сн<	16.04					—182,5	—161,5	—82.1	47,3	0,099	—			0,72	123
Этан		С.Н.	30,07		——	—183.2	—83.6	32,3	49.8	0,136	17 898	—	0,435	Ill
Пропан		С3Н,	44,09	—		—187,1	—42,1	96,8	43,4	0,199	3 542			0,361	102
м-Бутан 		с,н,„	58,12	—			—135,0	-0,5	152,8	37,2	0.250	774	0,0207	0,322	92,4
2-Метилпропан (изобутан)		58,12	__			— 145,0	-11,72	135,0	38.2	0,250	1 165		—	87,5
«-Пентан 			72,15	0,6262	115,21	—12-3,7	36,07	197,2	34,1	0.310	183	0,0282	0.305	85
2-Метилбутан (изопентан) 2,2-Днметнлпропан (нео-	С5Н12	72,15	0,6196	116,43	—159,7	27,85	187,7	33,9	0,310	259	0,0270	0,294	—
пентан) 		С.Н,,	72,15	—	—	—16,6	9,59	159,0	34,0	—	533	—			
Гексан 		с.н„	86,17	0.6594	130,68	—95,3	68,74	234,7	30,6	0.367	45	0,0398	0.296	79,2
2-Метилпентан (изогексан) 2,2-Диметилбутан (неогек-	СвН,4	86,17	0,6528	131,99	-134,0	60,27	224,9	30,9	—	67	0,03735	—	—
сан)	 2,3-Диметилбутан (днизо-	с.н„	86,17	0,6492	132,73	—99,8	49,74	216,2	31,7	—	110	0,04769	—	—
пропил)		с«н„	86,17	0,6617	130,24	—128,2	57,99	227,3	31,8	0,357	77	0,04945	—	—
н-Гептан 	 2, 2, З-Триметилбутан	с,н„	100,20	0,6838	146,54	—90,6	98,43	267,0	27,8	0,428	II	0,0520	0.290	75,8
(триптан) 		с,н„	100,20	0,6901	145,19	—25,0	80,88	—	—	—	30	0,0802	—-	—
«•Октан		 2, 2, 4-Триметнлпентан	CgHis	114,22	0,7028	162,53	—56,8	125,66	296,2	25,5	0,490	2.8	0,07015	0,280	70,8
(изооктан) 			114,22	0,6920	165,07	—107,3	99,24	271,1	26,4		13	0.06470	—	—.
2, 2,3-Триметилпентан . .	СвН„	114,22	0,7161	159,51	-112.3	109,8		—-	—-	7.89	—	—	
2-Метил«3-этилпентан . .	с,н„	114,22	0,7193	158,80	-114,5	115,6	—	—7	—	5,51	—	—	—
Теплофизические свойства топлив
•и
оз
ЕСС	Д<?£>	^Ч^ЕЗ^ДЯДи	tl***3»?3 «а ь h	а х н	т2го<То2на = ^	о 5 2 ъ 2 ООО	Хи1дЯ	С^1ЯяЭГ1,-|Я'11	Я	tr^ w ас>а 5=^	в 2 “ 5 “ о *< -о w 2₽ ф а? ” §> Д. а ф	д ? 1 г2? дно ₽ Й ”д	' —	«? ^,i ш	2 2 32 низ	Ф?Ч	•••□* —_	н	. *.	□. я w х w ч я а	л? A,Q <т	5 s = а	я а ь	  ’	^	«	' • ’	о ' 2 2 а	143 S и	' ' ’ 5 ’ 5 •*’	я *	•		= 2 •	• • • » » S • 	  s	Название вещества
к оро ОООО 3 P?P??£2£<0OO -> РРРР^О III IIII' п III????III ь 1111?! g • •	» * *• » osBg*»e®»«*“ о g х « g о £ s	а 	 о	Химическая формула
114,22 128,25 142,28 142.28 156,31 170,32 • Д 0 р 0 1 28,05 ; 42,08 56,10 70.13 70,13 84,16 126,24 140,26 154,29 168,31 0 р 0 д ь 26,04 40,06 54,09 68. II о н о ц н 42,08 1 56,10 70,13 1	Молекулярный вес М
0.7262 0,7176 0,7247 0,7300 0,7404 0,7493 д ы э т 0,6405 . 0,6504 0,6732 0,7292 0,7408 0,7503 0,7584 j а ц е 1 клич 0.745 |	Удельный вес при t = 20° С т, г/слз
157,29 178,71 194,93 и л е н । 109,0 107,8 125,0 173,1 189,3 205,6 221,9 ’ ил ен। = е с к н е	Объем моля vM, см3]г-моль
—101.5 —53,5 —49,2 —29,7 —25.6 —9,6 D В 0 г о —169,0 — 185,0 - 130,0 — 133,0 —98,5 —81,4 —66,3 —49,2 D ВОГ 0 I —81,5 —102,7 1 —130,0 угле —127,4] —50,0 -93,7 |	Температура плавле- иия сил, °C
114,8 150,8 160,0 174.1 195,89 216,28 ряда — 103,7 —47,7 —6,2 30,1 38,5 63.5 146,87 170,57 192,67 213,36 ряд | —84,0 -23.3 1 +8,48 40,25 В О Д О р —32.801 + 12,58 49,26 j	Температура кипения °C
322,1 345,2 366,1 385,0 (а л к е г 9,6 । 91,4 = а (а л к I 36,0 128,0 220,3 'ОДЫ ( 238.6 |	Критическая темпе- ратура Скр, °C
1 1 31 | | ?? « | | | | | 1 1	Ё	1 81 СО	О> •— Е	о СО	—4	Критическое давле- ние РКр, кПсм*
О	а III 1 1 1 I 3I 1 1 1 1 1 1 1 | | ° <? 1 I I 1 | | ю w	8 3	Критический объем при 0° С vKp, м3/кг-моль
6,56 0,70 0.17 0,17 0,009 39 590 4 370 966 235 222 0,930 0,229 0,054 0,935 —2 200 216 | 2 090 1 556 2 596 1 467 106 ]	Давление насыщен- ного пара, р, мм рт. ст.
§1 1 iiii i i i i i i i i i i g Г§'о| i <O О -ч <o	Вязкость Но’Юа, кг{м-сек
III 1 1 1 •*	1 1 1 Is 1 1 1 I* 1 1 1 1 1 1 сл	«э	o>	Коэффициент тепло- проводности Хо-105, ккал!м-сек-град
1	1	1 1 1 1 1 1 1 -«gS 1 1 1 1 1 |.	Теплота парообразо- вания ls, ккал/кг
Продолжение табл. 1-2
61
эдя инняь’эЬ'д
[5-1 §
Продолжение табл. 1-2
Название вещества	Химическая формула	Молекулярный вес А7	1 1 Удельный вес при 1 /=20® С т» г/слз	Объем моля vM, см*!г-молъ	Температура плаале- НИЯ Гпл, “С	Температура кипения rs, »с	Критическая темпе- ратура «кр, °C	Критическое давле- ние рКр, кГ[см*	Критический объем । при 0° С tfKp, 1 м3/кг-моль	Давление насыщен- ного пара, />, мм рт. ст.	Вязкость р-о-10s, кг/м-сек	Коэффициент тепло- проводности Хо’106, ккал!М'€ек •град	Теплота парообразо- вания is> ккал[кг
Метилцнклопентан , . . Циклогексан	 Метилциклогексаи .... Циклооктан 	 .	CeH]S CeH и C?Hj4 CgHje	84,16 84,16 98,18 112,21	0.7487 0,7787 0,7694 0,835	107,8 127,6	—142,4 +6,6 — 126,4 +7.9	71,81 80,74 100,93 144,52	259.6 281,0 299,1	38,6 41,1 35,4	0,311	41,3 12,1	0,0647 0,0991	—	87,4 75,7
Углеводороды группы бензола С„ Н2п—6
Бензол 		CgHe	78,11	0,879	88,86	+5,5	80,20	289,5	51,8	0,258	25.28	0,0902	0,212	95
Метилбензол (толуол) . .	С7Н8	. 92,14	0,867	106,27	—95,0	110.63	320,6	43,0	0,312	6 72	0,764	—	• 87,4
Этилбензол 		CgHio	106.16	0,867	122,44	—94,9	136,18	346,4	39,4	—.	1,90	0,0877	—	81,1
1, 2-Диметилбензол (о-кси- лол)		с8н10	106,16	0,880	120,61	-25,2	144,41	358.3	38,1			1,25	0,1102			82.5
1, З-Диметилбензол (м-кснлол) 		CeHio	106,16	0,864	128.85	—47,9	139.10	345,6	37,0			1,62	0,0802			—
1, 4-Диметилбензол (п-ксилол) 		С8Н10	106,16	0,861	123,29	+ 13.3	138,35	344,4	36,2					0,0845				
Пропилбеизол 		CgHjj	120,19	0,863	139,42	—99.5	159,22	365.6	32,4		0,656	0,1178		—
Изопропилбензол (кумол)		120,19	0,858	139,46	—96,0	152,39	362,7	33,3	——	0,807	——	—	74
1, 3, 5-Триметнлбензол . . н-Бутнлбензол		C®Hia	120,19	0,865	138,91	—44,8 —88,0	164,71	367.7	34,3	—	0,162	—.	—	
	С^оН^	134,21	0,868	156,04		183,3			——	—	0,1478	—	—
1-Метил-4-изопропилбен- зол (п-цимол) ....	C10HM	134,21	0,857		-68,2	177,25	373,6	29,6			0,23					
1. 2, 4, 5-Тетраметилбен- зол (дурол)		CI0H 14	134,21	—	—	—79,1	196,85	402,5	29,6	—	—	—	—	—
Спирты
Метиловый спирт (метанол)	CH.O	32,04				—97,8	64,5	240,0	81,1	0,117	—	0,0813	0,327	266,6
Этиловый спирт 		С2Н,О	46,07	—_	—.	— 114,5	78,3	243,1	65.1	0.167	——	0.1770	0,322	208
Пролиловый спирт ....	С3Н8О	60,09	—_	—.	—126,0	97,2	264,0	51,8	0,22	—	0,3880	0,286	——
Бутиловый спирт ....	C4HWO	74,12	—	—	—89,7	117,5	288,0	50,0	—	—	0,5185	0,282	—
Примечание. 7, и p-о даны для углеводородов в жидком состоянии; p,vM и ls даиы при температуре f=0° С.
Теп.тафизичеокие Свойства топлив	[Разд.
§11-2]
Удельный вес
21
Таблица 1-3
Удельный вес газов при давлении 760 мм рт. ст.
7, кг/м* [Л. 5]
t, °C	Воздух (сухой)		о,	Н,	со	со,	н,о
0	1,293	1,250	1,429	0,0899	1,250	1,976	
100	0,946	0,916	1,050	0,0657	0,916	1,447	0,588
200	0,747	0,723	0,826	0,0519	0,723	1,143	0,464
300	0,616	0,597	0,682	0,0428	0,596	0,944	0,384
400	0,524	0,508	0,580	0,0364	0,508	0,802	0,326
500	0,456	0,442	0,504	0,0317	0,442	0,698	0,284
600	0,404	0,392	0,447	0,0281	0,392	0,618	0,252
700	0,363	0,352	0,402	0,0252	0,351	0,555	0,226
800	0,328	0,318	0,363	0,0228	0,317	0,502	0,204
900	0,301	0,291	0,333	0,0209	0,291	0,460	0,187
1 000	0,276	0,268	0,306	0,0192	0,268	0,423	0,172
На рис. 1-4 приведены значения ш = f (лкр1 0кр); график построен
по изопентану и пропану [Л. 7]. В среднем погрешность не пре-
вышает 5%.
Для этих же целей можно пользоваться коэффициентом сжи-
маемости жидкости, значения которого берутся по графику на
,рис. >1-5 [Л. 6].
Во многих случаях удобной величиной является относи-
тельная плотность: отношение удельного веса жидкого топ-
лива к удельному весу воды. Так как удельные веса жидкого топ-
лива и воды зависят от температуры, условились у индекса d ука-
зывать сверху температуру, при которой определен удельный вес
топлива, а внизу — температуру, которой соответствует удельный
вес воды.
Таблица 1-4
Удельный вес паров углеводородов и этилового спирта при
давлении 76Э мм pm. cm у, кг/м3 [Л. 5]
О о	Метан СН4	Этан с3нв	Пропан СзН8	Бутан С,Н10	Пентан C&H1J	Гексан С«Н,4	Гептан с7н1в	CQ * си	Бензол с,н.	Толуол , С,Н8	Этиловый спирт санво
0	0,717	1,342	1,967	2,59							
100	0,525	0,983	1,440	1,90	2,35	2,813	3,27	3,73	2,55	__	1,49
200	0,414	0,776	1,140	1,50	1,86	2,220	2,58	2,94	2,01	2,38	1,18
300	0,342	0.640	0.939	1,24	1,54	1,833	2,13	2,43	1,66	1,96	0,974
400	0,291	0,545	0,799	1,05	1,31	1,563	1,81	2,07	1,41	1,66	0,828
500	0,253	0.474	0,694	0,916	1,14	1,355	1,58	1,80	1,23	1,45	0,720
600	0,224	0,420	0.616	0,812	1,01	1,202	1,40	1,59	1,09	1,28	0,639
22
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Рис. 1-4. Зависимость сжимаемости жидкости от
приведенных давления и температуры.
Расчет относительной плотности жидких топлив при темпе-
ратурах, отличающихся от 20° С, производится по формуле
+ [1(20 -/).	(1-6)
ПЛОТНОСТИ J
приве-
дя
«л
Значения средней температурной поправки г
дены в табл. 1-5 [Л. 8].
Для определения [1
использовать уравнение
f = (18,310— 13,233df)-10-4
=5-(17,8— 12,9d°)-10-“. (1-7)
3.0
2,0
W
О
6
т-тпл
Ткр тпл
Рис. 1-5. Коэффициент сжимаемости
различных жидкостей.
Ру —коэффициент сжимаемости при
температуре Т, —коэффициент
сжимаемости при температуре плав-
ления Т’п.'ь

можно
(CaHs^D
С5НЙ
С2Н50Н
”СН3ОН
«с5н5ан3
*CtHt
+ С6Н5С1
ессг»
♦csz
ъВг2
9 СН С13
8
На рис. 1-6 показаны
удельные веса индивидуальных
углеводородов [Л. 9] и некото-
рых сложных топлив [Л. 3, 10
и 11] в зависимости от их тем-
пературы кипения; там же на-
несены кривые, соответствую-
щие постоянным значениям
фактора К-
Из рассмотрения рис-. 1-6
следует, что углеводороды,
имеющие одну и ту же темпе-
ратуру кипения, значительно
различаются по удельному ве-
су. причем эти различия оста-
ются существенными даже в
пределах отдельных гомологи-
ческих рядов. Наименьший
удельный вес имеют угле-
§ 1-2]
Удельный вес
23
водороды ряда СпН2п+2 и наибольший — углеводороды ряда
СпН2п-б- Удельные веса углеводородов ряда СпН2п-б практи-
чески не зависят от температуры кипения и находятся в пре-
делах от 0,85 до 0,90. У углеводородов других рядов удель-
ный вес монотонно возрастает с повышением температуры ки-
пения; для каждого гомологического ряда, за исключением углеводо-
родов СпН2п_б, можно подобрать осредняющую кривую, соответ-
Рис. 1-6. Удельный вес индивидуальных углеводородов и сложных топлив при
20° С в зависимости от температуры кипения.
А—грозненская парафиновая нефть; Б —грозненская беспарафиновая нефть; К —
фактор, характеризующий содержание парафиновых углеводородов в топливе;
•—С„Н2п+2: Л~-Спн2п: — СпН2п_ 6; + — СпН2п (циклопропаны); □ —
СяН2п (циклобутаиы); X — СпН2п (циклопсптаны); О — ^п^2п (циклогексаны);
I
О—Cnli2n (циклогептаны); Q-----СпН2п (циклооктаны); 1 — ппперилеп; 2 —трип-
тан; 3 — этиловый спирт; 4—бензол; 5 — сиптин; б—бензол каталитического кре-
кинга; 7—бензин Б-7П; 8 — автобензин утяжеленный; 9—лигроин тракторный;
10—этилбензол; //—изопропилбензол; 12—топливо Т-г, 13 — топливо Т-2; 14—
керосин; 15—дизельное топливо из парафиновых нефтей; 16—дизельное топливо
нормальное из нафтено ароматических нефтей.
ствующую определенному значению фактора К.. Например, удель-
ные веса парафиновых и олефиновых углеводородов в интервале
температур кипения от 80 до 220° С осредняются кривыми с пара-
метрами Х=12,6 и К—12,3 соответственно. Из этих данных также
следует, что удельный вес сложных моторных топлив существенным
образом зависит от его химического состава. Например, чем в топ-
ливе меньше ароматических и больше парафиновых углеводородов,
тем ниже будет удельный вес топлива при той же температуре ки-
пения.
24
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Таблица 1-5
Средняя температурная поправка плотности ₽
Удельный вес	Температурная поправка на Iе С	Удельный вес	Температурная поправка на 1° С
0,6900—0,6999	0,000910	0,8500—0,8599	0,000699
0,7000—0,7099	0,000897	0,8600—0,8699	0,000686
0,7100—0,7199	0,000884	0,8700—0,8799	0,000673
0,7200—0,7299	0,000870	0,8800—0,8899	0,000660
0,7300—0,7399	0,000857	0,8900—0,8999	0,000647
0,7400—0,7499	0,000844	0,9000—0,9099	0,000633
0,7500—0,7599	0,000831	0,9100—0,9199	0,000620
0,7600—0,7699	0,000818	0,9200—0,9299	0,000607
0,7700—0,7799	0,000805	0,9300—0,9399	0,000594
0,7800—0,7899	0,000792	0,9400—0,9499	0,000581
0,7900—0,7999	0,000778	0,9500—0,9599	0,000567
0,8000—0,8099	0,000765	0,9600—0,9699	0,000554
0,8100—0,8199	0,000752	0,9700—0,9799	0,000541
0,8200—0,8299	0,000738	0,9800—0,9899	0,000526
0,8300—0,8399	0,000725	0,9900—1,0000	0,000515
0,8400—0,8499	0,000712	—	—
1-3. ТЕМПЕРАТУРА НАЧАЛА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
И ЗАСТЫВАНИЯ ТОПЛИВ
За температуру начала кристаллизации прини-
мают максимальную температуру, при которой в топливе невоору-
женным глазом обнаруживаются кристаллы.
Температуру начала кристаллизации определяют в авиацион-
ных бензинах, в топливах Т-1, ТС-1, Т-2 и т. п. В дизельных топли-
вах и более тяжелых нефтепродуктах определяют температуру
застывания.
Температуру застывания определяют следующим об-
разом: стандартную пробирку с топливом помещают в вертикальном
положении в охлаждающую смесь; когда топливо в пробирке при-
мет температуру, намеченную для определения застывания, про-
бирку наклоняют под углом 45° и оставляют в таком положении
при той же самой температуре 1 минуту; если топливо не сместит-
ся, то оно считается застывшим.
Для различных парафиновых, олефиновых и нафтеновых угле-
водородов характерно повышение температуры начала кристалли-
зации с увеличением температуры кипения. Для парафиновых угле-
водородов характерно повышение температуры начала кристалли-
зации с увеличением температуры кипения. Из парафиновых угле-
водородов наиболее высокие температуры кристаллизации имеют
углеводороды нормального строения; с увеличением разветвленно-
сти молекулы углеводорода температура кристаллизации понижает-
§ 1-4]
Температура кипения
25
ся. Изменением структуры молекулы .можно значительно понизить
температуру начала кристаллизации. Температура застывания слож-
ных топлив сильно зависит от химического состава топлива
(табл. 1-6).
Таблица 1-6
Температура плавления индивидуальных углеводородов
и температура застывания некоторых сложных топлив
[Л. 5 и 9]
Углеводороды	Температура плавления, °C	Сложные топлива	Температура застывания, °C
Изопентан .....	— 159,6	Бензин Б-70 ....	—60
Диизопропил ....	—132,7	Керосин Т-1 ....	—60
Неогексан		—98,2	Керосин:	
Октан	 Триптан 	 Бензол 	 Пиробензол		—56,8 —25,1 +5Л — 12	Сызранский .... Ишимбайский_.... Сураханский . . .	1 1 1 СП WbO ООО
Этилбензол 		—93	Газойль:	
Толуол 		—94,5	Сызранский		—7
Изопропилбензол , .	—96,9	Ишимбайский ....	—5
Ацетон .......	—94,3	Сураханский ...	—6
Этиловый спирт . .	—114,6	Грозненский ....	+6
		Дизельное зимнее . .	—50
		„	летнее . .	—10
		Соляровое масло . .	—27
1-4. ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ
Температура, при которой происходит переход вещества
из жидкого состояния в парообразное не только на поверхности,
как при испарении, но и по всему объему, называется темпера-
турой кипения.
У химически однородных веществ (индивидуальных углеводо-
родов) температура при кипении остается постоянной; у сложных
моторных топлив она изменяется, повышаясь по мере выкипания
более летучих компонентов. Температура кипения индивидуальных
углеводородов при атмосферном давлении может быть определена
по графикам рис. 1-1 или рассчитана по формуле (1-3), которая
для парафиновых и олефиновых углеводородов нормального строе-
ния (фактор А—12) приводится к виду:
= 10 / ЮМ —375— 150.	(1-8)
Температура кипения углеводородов может быть рассчитана
также по формулам § 1-6.
Парафиновые и олефиновые углеводороды при одинаковом мо-
лекулярном весе имеют примерно одинаковые температуры кипения.
26
Теплофизнческие свойства топлив
{Разд. 1
Рис. 1-7. Фракционный состав топлив.
/—изопентан; 2—диэтиловый эфир;
8—пиперилен; 4—этиловый спирт;
5—бензол; 6—изооктан; 7—бензин
Б-70; 8—синтии; 9—изопропилбензол;
10—топливо Т-1.
при
ДО-
ря-
по
Более высокие температуры
кипения имеют углеводороды цик-
лического строения. Разность в
температурах кипения углеводоро-
дов первой и последней групп
данном молекулярном весе
стигает 40—50° С (рис. 1-1).
В каждом гомологическом
ду изомерные углеводороды
сравнению с углеводородами нор-
мального строения имеют более
низкую температуру кипения. При
этом в зависимости от разветвлен-
ности
разбег в температурах кипения
может составлять 20—30° С (рис.
1-1). Таким образом, путем под-
бора углеводородов с определен-
ной структурой молекул можно
получать топлива, температуры
кипения которых будут различать-
ся на 20—40° С.
Кипение смесей, какими яв-
ляются моторные топлива, проис-
ходит в пределах температур,
определяемых температурами ки- .
пения компонентов, входящих в
состав смеси.
(Практически * температурные
пределы кипения многокомпонент-
ных топлив определяются .путем
перегонки продукта стандартным
методом.
Типичные кривые разгонки
топлив приведены на рис. 1-7.
Часто для расчетов достаточ-
но знать только среднюю инте-
гральную температуру кипения,
которая определяется путем инте-
грирования кривой разгонки, или
~~____ _____, определяемую как отношение сум-
мы средних температур выкипания отдельных фракций
температурных интервалов:
^ср = “9" (Л + ^2 + • • • +
среднюю температуру кипения,
молекулы углеводорода
К числу
(1-9)
где fj, t2,..., t9 — средние температуры, соответствующие выкипа-
нию 10, 20,..., 90уо исходного объема топлива.
Для смесей тяжелых углеводородов формула (1-9) дает значения
/Ср несколько большие по сравнению со средней молекулярной тем-
пературой кипения /6. Поправка вычисляется по формуле
§ 1-5 ] Критические удельный объем, температура и давление 27
^ = ^р-^=6.5(—80~—У'	О’10)
Здесь Д/ — величина поправки, °C;
/90 и Go — температуры выкипания 90 и 10/о исходного объема
топлива.
Для большинства моторных топлив величина поправки Д/ не
более 10°С, и величина ts близка к температуре, при которой
выкипает 50у» топлива по объему. Поэтому для сложных топлив
в большинстве случаев можно принимать ts —- /50.
Температура кипения зависит от давления, под которым нахо-
дятся жидкая и паровая фазы. Эта зависимость может быть выра-
жена уравнением
= (1-11)
Значения эмпирических коэффициентов А и и приведены
в табл. 1-7.
Таблица 1-7
Давление, под которым находится испаряющееся топливо	А	п
20 С Р С 100 мм рт. ст		0,63	0,063
100 </><760 мм рт- ст		0,58	0,082
1 < р < 5 ата		1,0	0,10
Как видно 'па рис. 1-8, построенном по данным [Л. 4], формула
(1-11) позволяет определять среднюю молекулярную температуру
кипения углеводородов с точностью до 1%.
Экспериментальные значения температуры кипения газов н ин-
дивидуальных углеводородов при атмосферном давлении приведе-
ны в табл. 1-1 и 1-2, для воды при разных давлениях — в табл. 1-8.
1-5. КРИТИЧЕСКИЕ УДЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ, ТЕМПЕРАТУРА
И ДАВЛЕНИЕ
Состояние вещества, при котором исчезает различие между его
жидкой и газообразной фазами, называется критическим со-
стоянием.
Оно возникает при определенных значениях давления и темпе-
ратуры, называемых критическими; объем, который при этом зани-
мает вещество, также называется критическим. Выше критической
температуры газ не может быть обращен в жидкость.
Критические параметры вещества связаны следующим соотно-
шением:
А<р икр
П? Т = 2кр 
‘'м1 кр
28
Теплофизичеокие свойства топлив
[ Разд. 1
Таблица 1-8
Температура кипения воды в зависимости от давления
[Л. 5]
р. кГ/см2	^S' °C	р, кГ/см3	°C	р, кГ/см*	°C	р, кГ/см*	*s> 'С
1	99,09	17	203,35	36	243,04	95	305,80
2	119,62	18	206,14	38	246,17	100	309,53
3	132,88	19	208,81	40	249,18	НО	316,58
4	142,92	20	211,38	42	252,07	120	323,15
5	151,11	21	213,85	44	254,87	130	329,30
6	158,08	22	216,33	46	257,56	140	335,09
7	164,17	23	218,53	48	260,17	150	340,56
8	169,61	24	220,75	50	262,70	160	345,74
9	174,53	25	222,90	55	268,70	170	350,66
10	179,04	26	224,99	60	274,29	180	355,35
11	183,20	27	227,01	65	279,50	190	359,82
12	187,08	28	228,98	70	284,48	200	364,08
13	190,71	29	230,89	75	289,20	210	368,16
14	194,13	30	232,76	80	293,62	220	372,10
15	197,36	32	236,35	85	297,90	Критическое состояние	
16	200,43	34	239,77	90	301,92	225,5	374,20
f5 ?0	30 «О 50 60 80 100
гоо зоо «М500600 ?бо
дммрт.ст.
Рис. 1-8. Температура кипения в зависимости от давления.
-L—границы разброса экспериментальных точек;
-------по формуле (1-П); /—«:= 0,082; А = 0,5ч;
2—п = 0,063; А = 0,63; 3—ъ = 0,1; А » 1Д
§ 1-5] Критические удельный объем, температура и давление . 29
Для всех газов, удовлетворяющих уравнению состояния Ван-
дер-Ваальса, гкр=0,375 [Л. 2]. Для паров углеводоров тяжелее
пропана, как это следует из рассмотрения экспериментальных зна-
чений коэффициента zKp [Л. 3], приведенных на рис. 1-9, величину
Рис. 1-9. Критический объем и коэффициент
гкр углеводородов в зависимости от молеку-
лярного веса.
^п^2пЧ~2' А— Cnfyn* D— ^п^2п (Цик-
лические); а-с„н2„_2;	/-
по формуле (1-14).
zKp можно принимать равной 0,27; отклонения действительных зна-
чений коэффициента гкр от этой величины—не более 3%.
Для определения критических параметров можно использовать
правило соответственных состояний. Два вещества находятся в с о-
ответственных состояниях, если их давления, объемы и
температуры соответственно пропорциональны их критическим зна-
чениям, т. е.
Pi  Рз .	. ?i ____
Т’кр! Ркр2 »кр! укр2 Т’кр! ^кр2
Если для двух веществ соблюдаются два нз этих равенств, то
для них должно соблюдаться и ^третье равенство. (Правило соответ-
ственных состояний в общем случае не является точным; наиболее
строго оно соблюдается для веществ, близких по физическим свой-
ствам и имеющих почти равные критические температуры.
В каждом гомологическом ряду критический объем, занимае-
мый паром, зависит в первом приближении только от молекулярно-
го веса М. Для нормальных парафиновых углеводородов
окр = 0.0043М	(1-14)
Сопоставление расчетных значений ц11р с экспериментальными
(Л. 2 и 9] дано на рис. 1-9.
30
Теплофизические свойства Топлив
[ Разд. 1
Критическая температура для всех углеводородов может быть
выражена, через температуру кипения:
ТкР - А /fs - В.	(1-15)
Имеются и другие эмпирические и полуэмпирические формулы.
Для парафиновых, олефиновых и ацетиленовых углеводородов
в интервале температур 290<7\«^570о К коэффициенты в уравнении
(1-15) имеют значения А=40 и В = 230.
Рис. 1-10. Критическая температура индивидуальных
углеводородов и сложных топлив в зависимости от
их температуры кипения.
ф ^n^2n-h2'’	'^п^Зп'’ О — ^п^2п (цикличе-
ские);  —Сп112п—б’ 1 — изопентан; 2—диэтиловый
эфир; 3 — пиперилен; 4—этиловый спирт (техниче-
ский); 5 —бензол; 6 — нзооктан; 7 — синтии; 8 — бен-
зин Б-70; 9 —изопропилбензол; 10 — топливо Т-1; А —
по формуле (1-15); Б — По формуле (1-17).
При этом отклонение расчетных величин от эксперименталь-
ных [Л. 2 и 9] значений критических температур не превышает 5—
10° С (рис. 1-10).
При одинаковых температурах кипения критические темпера-
туры нафтеновых углеводородов приблизительно на 25° С и углево-
дородов группы бензола приблизительно на 40° С выше критической
температуры группы парафиновых углеводородов.
Углеводороды изостроения по сравнению с нормальными име-
ют, как правило, более низкую величину критической температуры.
§ 1-5] Критические удельный объем, температура й давление 31
В зависимости от разветвленности молекулы и расположения ато-
мов в ней различия в критических температурах могут достигать
5-^10° С.
Критическая температура смесей может быть рассчитана в пер-
вом приближении по правилу аддитивности [Л. 6]:
i
^р=£ (^кР),--	('-«б)
i=i
Критическая температура моторных топлив (смесей углеводо-
родов) -не является определенной величиной. Однако для техниче-
ских расчетов часто бывает достаточным знать среднее эффектив-
ное ёе значение, т. е. для смеси углеводородов принимается такая
величина критической температуры, которую имеет однородная
жидкость, дающая в термическом процессе тот же суммарный эф-
фект.
На основании многочисленных опытных данных установлено,
что среднее эффективное значение критической температуры для
моторных топлив может быть вычислено по формуле [Л. 3]
?кр = 82 + 0,97г — 0,00049г2,	(1-17)
где
z = (l,8^ + 132)d'<
Экспериментальные значения критической температуры бензи-
нов, керосинов, газойля и других подобных им топлив отличаются
от рассчитанных по формуле (1-17) не'более чем на 1%. Формула
(1-17) применима также к индивидуальным углеводородам тяжелее
пропана; при этом ошибка в определении критической температуры
может достигать 5%.
‘С увеличением отношения объемов, занимаемых паровой и
жидкой фазами в момент перехода в критическое состояние, кри-
тическая температура повышается. Например, при изменении отно-
шения указанных объемов с 0,14 до 10 критическая температура
бензина возрастает на 11° С.
Критическое давление паров индивидуальных углеводородов и
моторных топлив с точностью до 3% можно рассчитать по уравне-
нию (1-12), принимая величину коэффициента гкр=0,27. Примерно
с такой же точностью величину РКр можно рассчитать по следую-
щей формуле [Л. 14]:
1g Ркр = 0-00055308	Ts -	(U8)
\дР )р=763
где р — критическое давление, ата;
(дТ \
— )	—производная температуры кипения по давлению в точке
\рР )р=7й?) р = 1,033 кГ!смг, град!мм рт. ст.
Для определения критического давления бинарных смесей можно
использовать простое, но не менее точное уравнение [Л. 6]
Т’кр Т’кр 2 "Ь I Ркр з) “Ь ^Р’	(1’Ю)
32
Теплофизичеокие свойства топлив
[ Разд. 1
Рис. 1-11. Критическое давление ин
дивидуальных углеводородов и слож-
ных топлив.
•—С«Н2л+2! д~С«Н2Л; □—С„Н2л
(нафтеновые); —СлН2П_б! Г—бен-
зол; 2—пиперилен; 5—днэтиловый
эфир; 4“ изопентан; 5—изопропил-
бензол; 6—бензин Б-70; 7—синтин;
нзооктап; Р—топливо Т-1.
где Дд>—отклонение в значении критического давления в смеси от
правила аддитивности; индекс 1 относится к более лету-
чему компоненту.
На рис. 1-11 приведены экспериментальные значения рКр Для
и моторных топлив [Л. 2, 9 и 15]
в зависимости от молекулярного
веса М. При постоянном молеку-
лярном весе величина критическо-
го давления возрастает при пере-
ходе от парафиновых углеводоро-
дов к олефиновым и далее к аце-
тиленовым.
Наибольшие критические дав.
ления имеют углеводороды бен-
зольной группы. Влияние структу-
ры молекулы на величину крити-
ческого давления сравнительно не-
велико. Однако в зависимости от
степени разветвленности молекулы
и расположения атомов в ней
расхождения в величинах крити-
ческого давления могут достигать
2—3 ата.
Критическое давление смесей
почти не зависит от отношения
объемов паровой и жидкой фаз
и, как правило, выше критическо-
го давления любого компонента,
входящего в смесь.
Давление насыщенного пара
1-6. ДАВЛЕНИЕ
НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ
Давлением или упру-
гостью насыщенного п а-
р а называется давление, при ко-
тором пар находится в термоди-
намическом равновесии с испа-
ряющейся жидкостью.
зависит от температуры и приро-
ды вещества.
При отсутствии опытных данных давление насыщенонго пара
для индивидуальных углеводородов может быть рассчитано с по-
мощью уравнения [Л. 4]
В
lg = А — f .	(1-19')
Для многих индивидуальных углеводородов значения опытных
коэффициентов А, В и С приведены в табл. 1-9 и в работе [Л. 4].
Более точная передача зависимости р = у (Г) в широком интер-
вале температур обеспечивается уравнением вида:
д
lg/? = — у + В 1g Г + СГconst.	(1-20)
СО 1									Таблица 1-9	
Д	Давление насыщенных пиров углеводородов и коэффициенты уравнения (1-19) [Л. СО										ч
		Химиче-	р при	A, ama	А,				с	Степень
рода”		ская фор-	0 °C,		мм рт. ст.	В	С			ТОЧНО-
		мула	.о рт. ст					ОТ	до	сти, %
	Углеводороды метанового ряда (алканы)							2п+2		
Метан			сн4	—	4,43522	—	600,175	298,422	— 118,1	—82,1	+0,1
Этан			с2н6	17898,0	4,67281	—	1030,628	312,233	—30,0	32,3	+ 0,3
Пропан			с3н8	3542,36	4,43120	—	1048,900	278,760	—42,0	28,8	+2,0
н-Бутан			С4Н1О	774,44	4,11248	—	1030,340	251,041	—0,5	75,0	+ 1,0
1-Метилпропан (изобу-										
тан)			С4Н10	1165,08	4,30613	—	1120,165	271,853	— Н,7	134,4	+ 1,0
н-Пентан ....		с5н12	183,48		—	 1		—	—	—	—
2-Метилбу'тан (нзопен-										
тан)	 2,2-Диметилпропан	(нео-	CsHu	259,27	3,90886	6,78967	1020,012	233,097	—30	100	0,05 0,5
пентан) ....		С6Н12	532,90	3,89599	6,77680	967,204	238,806	—16,6	10	
Гексан 			с8н14	45,32	3,99695	6,87776	1171,530	224,366	—60	150	0,05
2-Метилпентан . . 2,2-Диметилбутан	(нео-	с3н14	67,27	3,95829	6,83910	1135,410	226,572	—60	420	0,5
гексан) ....		^6^14	109,80	3,87402	6,75483	1081,176	229,343	—80	120	0,5
2,3-Диметилбутан	(ди-									
изопропил) . . .		с3н14	76,82	3,92902	6,80983	1127,187	228,900	—60	130	0,05
н-Гептан			с,н2.	11,37	4,01946	6,90027	1266,871	216,757	—60	160	0,05
2, 2,3-Триметилбутан										0,05
(трнптан) . . .		С7Н„	30,36	3,91149	6,79230	1200,563	226,050	—24,9	140	
н-Октан			C8H1S	2,86	4,04296	6,92377	1355,126	209,517	—40	220	0,05
2, 2, 4-Триметилпентан				3,93108						0,05
(изооктан) . . .		csH18	12,99		6,81189	1257,840	220,735	—60	175	
§1-6]	Давление насыщенных паров
со
Продолжение табл. 1-9
Наименование углеводо- рода	Химиче- ская фор- мула	р при 0° с, мм рт. ст.	А, ата	А, мм рт. ст.	В	с	°C		Степень точно- сти, %
							ОТ	до	
2, 2,З-Трнметилпентан .	С«Н1Я	7,89	3,94465	6,82546	1294,875	218,420	—50	170	0,05
2-Метил-З-этилпентан . .	С8Н18	5,51	3,98277	6,86358	1318,120	215,306	—50	180	0,05
2,3,3-Триметилпентан . 2, 2,3, З-Тетраметилбу-	С8Н18	6,56	3,96272	6,84353	1328,046	220,375	—50	180	0,05
тан (диизобутан) . . .	CgH18	3,94	3,99584	6,87665	1327,800	226,000	100,6	НО	0,3
н-Нонан		с9н20	0,70	—	6,93513	1428,811	201,619	—53,5	230	—
3,3-Диэтилпентан .	СдН2о	1,45	—	6,89262	1451,245	215,575	—33,1	210	—
2,7-Диметилоктан . . .	СдН20	0,17	—	6,62680	1308,890	189,410	0	160	—
н-Декан		С1оН22	0,17	—	6,95367	150,268	194,480	29,7	260	—
н-Ундекан		спн24	—	—	6,96676	1565,368	187,218	0	230	.—
Додекан 		^12^26	0,0092	—	6,98059	1625,928	180,311	—9,6	280	—
Гексадекан 			—	—	6,99460	1814,30	153,900	148	300	—
Углеводороды этиленового ряда (алкены) СлН2л
Этилен (этен)		С2Н4	30590	4,32500		768,260	282,430	—70	9,5	+0,3
Пропилен (пропен) . . . Бутилен (1-бутен, этил-	с3нв	4370	4,69877	—	1220,330	309,800	0,0	91	±1,0
этилен)		С4Н8	965,96	—	6,92510	961,437	243,977	—120	45	±1,0
Пентен-1	 2-Метилбутен (2-метил-	с6н10	235,06	3,97406	6,85487	1049,000	233,994	—60	120	0,5
1-бутен)		с5н10	222,18	—	6,87314	1053,780	232,788	—60	120	0,5
Гептен-1		С,Н14	14,65	4,12450	7,00530	1308,930	224,150	—20	120	2,5
Нонен-1 				0,93	—	6,95389	1435,359	205,535	—70	200	—
Децен-1 (1-декен) . . .		0,23	—	6,96036	1501,872	197,578	—50	220		
Ундецен-1 (1-ундекен) .	СцН22	0,05	—	6,96662	1562,469	189,743	—49	240	—
Додецен-1 (1-додекен) .	с12н24	0,035	—	6,97522	1619,862	182,271	—33,6	250	—
свойства топлив
Продолжение табл. 1-9
Наименование углеводо- рода	Химиче- ская фор- мула	р при 0 °C. мм рт. ст.	А, ата	А мм рт. ст.	В	С	°C		Степень точно- сти» %
							ОТ	ДО	
Угле	водороды ацетиленового ря				да (а л к	и н ы) Сг	1Н2п—2		
Ацетилен (этин) ....	с2н2	200216	—	4,69080	925,590	283,050	—81,8	35,3	±2,0
Метилацетилен (пропин)	С3Н4	2090	4,57750	—	994,780	250,370	—23,3	60,0	—
Этилацетилен (бутин-1)	сл	556	—	5,13160	334,890	140,310	—50	30,0	±3,0
Углеводороды		группы	циклопропана		и циклогексана СЛН.,Л				
Циклопропан		С3Нв	2596,16	4,02449	6,90530	863,617	247,391	— 120	30	0,5
Циклобутан		С4Н8	467,10	—	7,01270	1068,070	245,910	—80	12,6	±1,0
Циклопентан 		С5Н10	106,52	3,99717	6,87798	119,208	230,738	—60	130	0,05
Метилциклопентан . . .	СбН12	41,28	3,98202	6,86283	1186,059	226,042	—60	150	0,05
Циклогексан 		С6Н12	—	3,96417	6,84498	1203,526	222,863	6,55	200	0,05
Метилциклогексан . . .	с,н14	12,13	3,94608	6,82689	1272,864	221,630	—40	160	0,05
Цнклооктан		С8Н1в	—	4,11534	6,99615	1506,361	221,516	7,95	160	2,5
Давление насыщенных паров
w
сл

Продолжение табл. 1-9
Наименование углеводо- рода	Химиче- ская фор- мула	Р При 0 °C, мм рт. ст.	А, ата	А, мм рт. ст.	В	С	°C		Степень точно- сти, %
							ОТ	до	
	Углеводороды группы бен				зола Сл	Н2п—6			
Бензол			свн„	25,28	4,03129	6,91210	1214,645	221,205	5,5	190	0,05
Метилбензол (толуол) .	с,н8	6,72	4,07427	6,95508	1345,087	219,515	—30	200	0,05
Этилбензол 		CsH10	1,90	4,07823	6,95904	1425,464	213,345	—20	220	0,05
1,2-Диметилбензол (о- ксилол) 		^8^10	1,25	4,11810	6,99891	1474,679	213,686	—20	220	0,05
1, З-Диметилбензол (мксилол)		С8Н10	1,62	4,12768	7,00849	1461,925	215,073	—20	220	0,05
1, 4-Диметилбензол (п-ксилол)		С8Н10	—	4,11103	6,99184	1454,328	215,411	13,26	220	0,05
Пропилбензол		С9Н12	0,66	—	6,95094	1490,963	207,100	-40	240	—
Изопропилбензол (ку- мол) 		С9Н12	0,81	—	6,93958	1462,717	202,993	—50	230	—
1,3, 5-Триметилбензол (мезитилен)		С9Н12	0,16	—	7,07437	1569,622	209,578	—44,8	240	—
н-Бутилбензол		С10Н1,	—	—	6,98318	1577,965	201,378	—30	250	—
1-Метнл-4-изопропилбен- зол (н-цимол)		Сц)Н14	0,23	—	7,36100	1805,110	225,660	0	180	—
1,2,3,5-Тетраметилбен- зол (изодурол) ....	^10^14	—	—	6,51040	1281,200	154,840	100	200	—
Теплофизические свойства топлив	[Разд.
§ 1-6]
Давление насыщенных паров
37
Чаще всего в нем ограничиваются тремя членами: уравнение
1g р = — -jT + В 1g Т + С дает рассматриваемую зависимость вплоть
до Гкр с ошибкой, в большинстве случаев не превышающей 3%.
Давления насыщенных паров индивидуальных углеводородов и
моторных топлив при давлении 1,033 кГ[см* и температуре 0° С
можно вычислить по формуле
4 770
1g 11,3 — 568_	.	(1-21)
Для определения давления насыщенных паров моторных топлив
в интервале температур от —30 до +100° С -используется эмпири-
ческая формула П. А. Рыбакова:
1 439 [ < 6
/?=Л8-Ю Т ’ .	(1-22)
В формулах (1-21) и
(1-22) давления — в мм рт. ст.;
рзз — давление насыщенного
пара при температуре 38° С и
отношении объема, занимаемо-
го паровой фазой, к объему
испаряющейся жидкости, рав-
ном 4.
Сравнение эксперименталь-
ных значений давления насы-
щенных паров [Л. 4] с давле-
ниями, рассчитанными по фор-
муле (1-21), дано на рис. 1-12.
Давление насыщенного па-
ра моторных (сложных) топ-
лив при испарении в условиях
камер сгорания может быть
определено расчетным путем по
методу С. Н. Обрядчикова
[Л. 16]. Для определения дав,-
ления насыщенных паров по
этому методу необходимо знать
только кривую разгонки топли-
ва по Энглеру. Для некоторых
моторных топлив на рис. 1-13
/ 1 \
приведены графики p=f [pj’
построенные .по укзаиной ме-
тодике.
Методика построения этих
графиков сводится к следую-
щему. Пусть требуется найти
кривую давления насыщенных
паров для фракции топлива с
Рнс. 1-12. Давление насыщенных паров
углеводородов в зависимости от темпе-
ратуры кипения при давлении
760 мм рт. ст. и температуре 0е С.
^~^пн2п-Ь2’ д“^лн2л: О“СлН2/г
(циклические); А~“СЛН2Л; —СЛН2Л_
1 — по формуле (1’21),
38
Теплофизические свойства топлив
[Разд. 1
наклоном кривой разгонки по Энглеру, равным 0Э = 1,05 арад/% от-
гона. Дана температура начала однократного испарения1 фракции
при атмосферном давлении (Л1 = 180°С). Соединив точку /я=180°С
и 1 ата с точкой 0Э=1,О5, получим искомую зависимость давления
яаров p=f(T).
Рис. 1-13. Давление паров углеводородных топлив в зависимости от температуры
(по расчетам К. Н. Ерастова).
/ — бензин E-7J; 1g р = 4,23-у~; 2 — топливо Т-1, 1g р = 4,2— 1	; 5 —ди-
зельное зимнее, 1g р = 4,186—^у-\ 4—дизельное летнее, 1g />=4,535—.
Температура tn начала однократного испарения определяется
из уравнения
ta = 9,7 — 11,70э + 1,03^50 — 280' ’16,	(1-23)
Ьо Ьо
где 0Э =----gQ---— величина, характеризующая наклон кривой раз-
гонки в пределах выкипания от 10 до 70%
топлива по объему;
Ьо> Ьо и Ьо — температуры, соответствующие испарению
10, 50 и 70% топлива по объему.
‘Однократное испарение — процесс, прн котором образующиеся
пары не выводятся из системы и находятся в состоянии равновесия с жидкой
фазой вплоть до достижения заданной конечной температуры нагрева.
Давление насыщенных па.ров
39
Давление насыщенных паров индивидуальных углеводородов и
некоторых моторных топлив приведены па рис. 1-44 и 1-15 [Л 4,
15, 9 и 17].
В каждом гомологическом ряду углеводородов логарифм от
давления насыщенного пара уменьшается примерно линейно при
увеличении молекулярного веса от 40 до 130.
Для основных углеводородов, входящих в моторные топлива,
коэффициенты пропорциональности при молекулярном весе мало
Рнс. 1-14. Логарифм давления насыщенных паров 'в~зависимости от температуры
(по данным [Л. 4]; р — мм рт. ст.).
1 — пентен; 2— днэтиловый эфир; 3 — цнклопентап; 4 — гексан; 5— метилцнкло-
пентан; б-—бензол; 7 — гептен; 8—этиловый спирт; 9 — н-гептан; 10—толуол;
11—вода; 12 — н-октан; 13—этилбензол; 14—пропилбензол; 15—и-декан; 16 —
н-ундекан, 17 — додецен; 18 — додекан.
различаются по величине. Следовательно, углы наклона прямой
1g р в зависимости от среднего молекулярного веса сложные топли-
ва (бензины, керосины и т. п.) и индивидуальные углеводороды
должны иметь примерно одинаковые.
Изомерные углеводороды по сравнению с нормальными того
же молекулярного веса всегда имеют более высокие давления на-
сыщенных паров. При этом в зависимости от разветвленности мо-
лекулы давления насыщенных паров могут различаться в 2—3 раза.
Давление насыщенных паров сложных топлив (бензина, керо-
сина и т. п.) зависит от давления паров углеводородов, входящих
в состав данного топлива, и их количественного соотношения.
Влияние каждого компонента, входящего в состав топлива, пропор-
ционально мольной концентрации этого компонента в топливе и
давлению его паров. При испарении сложных топлив сначала испа-
ряются преимущественно низкокппящие фракции с высоким давле-
40
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
нием насыщенных паров. Вследствие этого давление насыщенного
пара сложного топлива всегда несколько выше (до 10—20%), чем
это следовало бы ожидать по закону аддитивности (Л. 17]. Разли-
чие в составах жидкой и паровой фаз обычно возрастает с пони-
жением температуры и давления, при которых происходит испаре-
ние топлива; при низких температурах пары богаче легкими фрак-
циями.
Давление насыщенных паров над криволинейной поверхностью
несколько выше, чем над плоской. Однако влияние кривизны по-
Рис. 1-15. Давление насыщенных паров моторных топлив и инди-
видуальных веществ в зависимости от температуры при Иж: Ип =
= 1:4.
/—изопентан; 2—диэтиловый эфир (технический); 3—пиперилен;
4—снятии; 5—грозненский авиабензин; бакинский авиабензин;
7—автомобильный крекинг-бензин; 8—бензин Б-70; 9—авиабензин;
10—изооктаи; //—бакинский керосин (30% выкипает до 200° С);
/2—топливо Т-1; 13—изопропилбензол.
§ 1-7 ]
Коэффициент диффузии
41
верхпости на давление паров невелико. Например, давление насы-
щенного пара воды при температуре 20° С у поверхности капли
диаметром 0,2 мк приблизительно па 1% выше, чем над плоской
поверхностью.
1-7. КОЭФФИЦИЕНТ ДИФФУЗИИ
Распространение вещества в какой-либо среде, обусловленное
неодинаковостью концентрации в ней, происходящее при отсутствии
конвекции (токов перемешивания), лишь за счет теплового движе-
ния молекул, называется диффузией.
Диффузионный поток согласно закону Фика пропор-
ционален градиенту концентрации:
dC
q = D -т— ,
4 dx ’
(1-24)
dC
где	—градиент концентрации диффундирующего вещества;
q— диффузионный поток, кг/м2-сек.
Коэффициент пропорциональности D в формуле (1-24) носит
название коэффициента диффузии и представляет собой физиче-
скую константу.
Из имеющихся эмпирических формул для вычисления коэффи-
циента диффузии, отнесенного к градиенту концентраций, при дав-
лении 760 мм рт. ст. и температуре газа (пара) 0° С удовлетвори-
тельные результаты дает формула [Л. 18]
О0 = А
(1-25)
В уравнении (1-25) vB = 29,7 и vu — мольные объемы воздуха и
паров топлива, см3/моль; мольный объем паров топлива вычисляется
по формуле [Л. 18]
\ = 14,8л ф-3,7m ф-21,2£,	(1-26)
где п, ш и k — соответственно числа атомов углерода, водорода и
кислорода в молекуле топлива; Л и В—постоянные, подбираемые
по экспериментальным данным; для паров углеводородов они имеют
значения А=2,7-10“3; В = 2-10-6; для газов СО, СО2, О2 и паров
С2Н2 А =3,2-10-’, а постоянная В имеет ту же величину.
Сравнение опытных величин Da [Л. 18] с рассчитанными по фор-
муле (1-25) дано на рис. 1-16.
Коэффициент диффузии газов и паров топлива в воздухе про-
порционален температуре в степени m и обратно пропорционален
давлению среды, в которой диффундирует газ (пар):
(Т \т Р±
D — Do\Tajp'	< '
По данным [Л. 2].m= l,5-i-2,O (в среднем т=1,7).
42
Теплофизические- свойства топлив
[ Разд. 1
Рис. 1-16. Коэффициент диффузии газов и паров топлив в воздух.
Давление 760 мм рт. ст.', температура паров и воздуха 0° С.
1 — метан; 2—вода; 3 — метиловый спирт; 4—этиловый спирт; 5—
пропиловый спирт; 6—диэтиловый спирт; 7 —бензол; в —бутило-
вый спирт; 9—толуол; 10 — этилацетат: // — этилбензол; 12—ами-
ловый спирт; 13 — ксилол; 14 — октаи; 15—изопропилбензол; 16 — СО:
17—С2Н2; 13—О2; 19— СО2; I — по формуле (1-25).
В узком интервале температур изменение коэффициента диффу-
зии по температуре можно принимать линейным (рис. 1-17) [Л. 10,
14 и 19].
В расчетах пользуются также коэффициентом диффузии, отне-
сенным к градиенту давления паров Dp. Коэффициенты диффузии
Dp и D связаны соотношением
DP =	’	f1'28)
В каждом гомологическом ряду углеводородов коэффициент
диффузии паров уменьшается с возрастанием молекулярного веса
и усложнением структуры молекулы. При одинаковом молекуляр-
ном весе наибольшие коэффициенты диффузии имеют нафтеновые
углеводороды и наименьшие—ароматические углеводороды; пара-
финовые углеводороды занимают промежуточное положение. Одна-
$ 1-7]
Коэффициент диффузии
43
Рис. 1-17. Коэффициент диффузии паров топлив в воздух
в зависимости от температуры.
1— авиабензины прямой гонки и каталитического крекинга;
2 — бензол; 3— толуол; 4 — изопентан; 5—н-гексан; 6 —
н-гептан; 7—циклогексан; 8 — метилциклогексан; 9— изо-
октан; 10—п-ксилол; 11 — м-ксилол; 12—о-ксилол; 13—этил-
бензол; 14—пропиловый спирт; 16—ацетон; 17 — бензин;
18 — керосин.
ко разница в коэффициентах дифузии паров углеводородов, взятых
из различных гомологических рядов, быстро убывает с ростом моле-
кулярного веса.
Для смесей идеальных газов коэффициент диффузии подчи-
няется закону аддитивности [Л. 17]. А так как пары индивидуаль-
ных углеводородов в первом приближении можно считать идеаль-
ными, коэффициент диффузии паров сложных моторных топлив
можно вычислить, зная коэффициенты диффузии отдельных компо-
нентов, входящих в сложное топливо.
44
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
1-8. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
Поверх в ост мое натяжение — величина, характери-
зующая состояние поверхности жидкости, численно равная работе,
которая затрачивается при образовании единицы поверхности.
Эта работа затрачивается на преодоление сил притяжения
между частицами поверхностного слоя при выходе молекулы на
поверхность. В результате поверхностного натяжения жидкость
стремится сократить свою поверхность, и в тех случаях, когда
влияние силы тяжести весьма мало (например, при уменьшении
размера капель), жидкость принимает форму шара. Поверхностное
натяжение обозначается буквой а и измеряется обычно в дин]см
(1 дин!см=\ эрг!см2=\ г/см2=Л0~3 кг/сек2).
Значения коэффициента поверхностного натяжения даются по
отношению к воздуху или к насыщенным парам той же жидкости.
Поверхностное натяжение по отношению к воздуху индиви-
дуальных углеводородов и моторных топлив (бензинов, керосинов
и т. п.) с плотностью от 0,60 до 0,92 при температуре 20° С вычи-
сляется по формуле
о = (5^°— 1,5). 0,01.	(1-29)
Формула (1-29) удовлетворительно согласуется с эксперимен-
тальными значениями поверхностного натяжения, приведенными на
рис. 1-18 [Л. 3, 15 и 19].
Углеводороды, выкипающие в пределах 65—300° С, при темпе-
ратуре 20° С имеют следующие значения поверхностного натяже-
Рис. 1-18. Поверхностное натяжение жидких топлив в зависимости от относи-
тельной плотности топлива.
/—изопентан; 2—н-гексан; 3— пиперилен; 4—синтин; 5—изооктан; 6 — н-октан;
7—авиабензин грозненский; 8—диэтиловый эфир; 9—автобензин грозненский;
10 —бензин Б-100/130; /7—бензин Б-95/130; /2—-автобензин утяжеленный; 13 — бен-
зин Б-70; /4—циклогексан; 15—лигроин; /б—этиловый спирт; 17—керосин трак-
торный; 18 — топливо Т-1; 19—авиакеросии; 20—изопропилбензол; 21 — этилбен-
зол; 22 —толуол; 33 — авиабеизол; 24—бензол; 25—о-ксилол; 26—соляровое
масло; 27—дизельное топливо; I — по формуле (1-29).
§ 1-6]
Вязкость (внутреннее Трение)
45
пия: парафиновые (184-28) • 10~3 кг/сек?, нафтеновые (324-29) X
Х10~3 лг/сек2 и ароматические (284-32)  10'3 кг/се№ [Л. 19 и 20].
С повышением температуры поверхностное натяжение углево-
дородов и моторных топлив уменьшается и становится равным
нулю при критической температуре. При изменении температуры
жидкого топлива в широком интервале поверхностное натяжение
можно рассчитать по формуле [Л. 3]
Т
с = о» -----т;	(1-30)
1 ——
т
кр
Л. Д. Воляк [Л. 21] .предложил для поверхностного натяжения фор-
мулу
о == Л (о'2-10—— о"2.10~Аг"'),	(1-31)
где А и k — постоянные для данного вещества величины, опреде-
ляемые по опытным данным;
v' и v" — удельные объемы жидкости и пара соответствен-
но, см?1г.
Формула (1-31) применима ко всем жидкостям, как к нор-
мальным, так и к ассоциированным, и пригодна для расчета поверх-
ностного натяжения в широком интервале температур вплоть до
критической.
В небольшом интервале температур, достаточно удаленном от
критической точки, изменение о можно, как видно из рис. 1-19
[Л. 17, 19 и 20], принимать линейным и величину поверхностного
натяжения в зависимости от температуры с точностью до 10% рас-
считывать по формуле
а — — at, где — 30 t 100° С.
(1-32)
Для углеводородных топлив эмпирический коэффициент а~ 10~4.
1-9. ВЯЗКОСТЬ (ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ)
Вязкость — свойство жидкостей (и газов) оказывать сопро-
тивление перемещению одной части жидкости (газа) относительно
другой. Сила трения согласно закону Ньютона пропорциональна
градиенту скорости и площади рассматриваемого слоя:
dv
F =	(1-33)
„	dv
где F— сила трения; S — площадь слоя; — градиент скорости
движения одного слоя относительно другого.
Коэффициент пропорциональности р в формуле (1-33) назы-
вается динамической вязкостью. Размерность коэффи-
циента динамической вязкости в физической системе единиц
Г г (масса) ']	„ [кГ-сек 1
С.1 С. “ттгттт;— и в технической ----«— .
I см > сек	лг
46
Теплофизические свойства топлив
(Разд. 1
Гис. 1-19. Поверхностное натяжение в зависимости от темпера-
туры (по данным [Л. 12, 14 и 15]).
/ — изопентан; 2—диэтиловый эфир; 3 — н-гексап: 4 —пиперилен;
5 — синтип; 6— авиабензин (7 = 0,713); 7—авиабензин (у = 0,735);
в —н-октан; 9—изооктан; 10—этиловый спирт; 11 — бензин Б-70;
12 — авиабензин (7 =0,745); 13 — лигроин (7 = 0,782); 14 — циклогек-
сан; 15—нефть; 16—топливо Т-1; 17—керосин тракторный
(7 =0,810); 18—изопропилбензол; 19—авиабензол (7 = 0,870); 20—
толуол; 21—бензол; 22—этилбензол; 23— о-ксилол; 24—дизельное
топливо (7 = 0,907).
Различные единицы измерения динамической вязкости связаны
следующими эквивалентами:
кГ сек	кг „ „	„ кг „ г
1 ---,— = 9,81--------= 9,81-360 -----= 98,1 -------_
м2	м-сек	м-ч	см-сек
= 98,1 пз = 98,1 • 10г спз.
В расчетах часто встречается комплекс кг/м-сек. Этот
комплекс также называется динамической вязкостью и в целях
сокращения обозначается той же буквой ц.
Отношение динамической вязкости к плотности
называется кинематической вязкостью и имеет раз-
мерность м2/сек (1 м2/сек — 101 ст).
Общим свойством однотипных индивидуальных углеводородов
является повышение их вязкости с увеличением молекулярного веса
или температуры кипения. Характер функциональной зависимости
вязкости от молекулярного веса определяется структурой и соста-
вом молекулы. У соединений с сильно разветвленными цепями
вязкость выше, чем у парафиновых углеводородов с прямыми
цепями.
Вязкость нафтеновых углеводородов быстро возрастает с уве-
личением числа боковых цепей и их длины; кроме того, опа зави-
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее т.рени.с!)
47
сит от положения циклов и их природы. В полициклических угле-
водородах с увеличением количества углеродных атомов в молекуле
вязкость возрастает и зависимость вязкости от числа циклов
становится более заметной. Для топлив вязкость возрастает в сле-
дующей последовательности: углеводороды с нормальными цепя-
ми — ароматические углеводороды — нафтеновые углеводороды.
Рис. 1-20. Вязкость жидких индивидуальных углеводородов и сложных топлив
в зависимости от температуры кипения.
О—парафиновые; х — нафтеновые; ф—ароматические; 1 — бензол; 2—нзооктан;
3—бензин Б-70; 4—синтин; 5—лигроин тракторный; ь — изопропилбензол; 7—
лигроии (7 = 0.784); 8 — топливо Т-1; 9 — дизельное топливо (7 = 0,842); Л —по
формуле (1-36).
Динамическая вязкость жидких индивидуальных углеводородов
и некоторых сложных топлив (при /=20° С) в зависимости от тем-
пературы кипения представлена на рис. 1-20 [Л. II]. В табл. 1-10
приведены вязкости этилового спирта, бензола и толуола.
Таблица 1-10
Вязкость жидкостей при" различных температурах при
атмосферном давлении р.-102, г/см-сек [Л. 5]
°C	Бен- зол С6Нв	Толу- ол С7Щ	t, °C	Этиловый спирт С2НвО	t, °C	Бен- зол С6н„	Толу- ол С7Н8	t, °C	Этиловый спирт
10	0,76		.	—100	47	120	0,219	0,231	—20	2,83
20	0,65	0,586	—90	28,3	140	0,185	0,199	0	1,78
40	0,492	0,466	—80	18,1.	160	0,156	—	50	0,695
50	0,436	0,420	-70	12,4	180	0,132	—	100	0,326
60	0,390	0,381	—60	8,7	190	0,121	—	120	0,248
80	0,316	0,319	—50	6,4	—	—	—	140	0,190
100	0,261	0,271	—40	4,79	—	—	—	150	0,169
Вязкость жидких индивидуальных углеводородов и сложных
углеводородных топлив может быть рассчитана по уравнениям
вида:
lg fx = АЛТ — В;	(1-35)
=	(1-36)
Постоянные А, В, а, Ь, с подбираются по имеющимся опытным
значениям вязкости.
48
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Опытные значения вязкости (кг!м-сек) нормальных углеводо-
родов парафинового ряда при Z = O°C и Л4>70 удовлетворительно
аппроксимируются уравнением (1-35), если принять А=0,0085 и
В = 4,12.
Вязкость моторных топлив при /=20° С можно рассчитывать
по формуле (1-36), которая при а = 0,138 • 10-4, Ь =—0,116-Ю-6
и с=0,0398 • 10-8 в интервале температур кипения 70</s<260°C
дает значения р, кг/м • сек, отличающиеся от опытных величин не
более чем на 10% (рис. 1-20).
Температура является наиболее важным физическим фактором,
от которого зависит вязкость топлива. Температурный коэффициент
Рис. 1-21. Вязкость жидких углеводородов, спиртов и эфиров в за-
висимости от температуры [Л. 4 и 191.
/-п-бутаи; 2 —н-пеитаи; 3—диэтиловый эфир; [4—н-гексан; 5 —
н-гептан; 6 —н-октаи; 7—бензол; 8 —н-нонан; 9—о-ксилол; 10—
н-декан; 11 — н-бутилбензол; 12—этиловый спирт; 13—додецеи-1;
14__додекан; 15—пропиловый спирт; 16—нафталин; 17—бутило-
вый спирт; 18 — гексадецен; 19—гексадекан.
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее трепие|)
49
dfi
вязкости топлив возрастает с понижением температуры и рос-
том абсолютной величины вязкости. В каждом гомологическом ряду
углеводородов температурный коэффициент растет с увеличением
тан.
фатическими обладают большим температурным коэффициентом
вязкости.
Вязкости некоторых индивидуальных углеводородов и моторных
топлив в зависимости от температуры приведены на рис. 1-21, 1-22
и 1-23.
В качестве интерполяционных формул для вязкости можно
пользоваться экспоненциальной зависимостью типа {Л. 5]
в
р. = А е Г	(Ь37)
или формулой Бачинского:
И== (Т + Е)" '	(1’38)
В этих формулах А, В, С, Е и п — некоторые числовые значе-
ния, различные для каждой жидкости, подбираемые по имеющейся
части кривой р = f (Г).
Для определения кинематической вязкости сложного углеводо-
родного топлива при любой температуре можно пользоваться фор-
мулой [Л. 3]
lglg(10v+ l,7) = «lg(/+ 73,3)+6,	(1-39)
v — кинематическая вязкость, ст;
а, b — эмпирические постоянные, определяемые по двум экспери-
ментальным значениям вязкости, взятым при разных темпе-
ратурах.
Для этой же цели можно использовать номограмму, приведенную
на рис. 1-24, на которой кинематическая вязкость представлена
в виде функции температуры кипения и характеризующего фактора.
4-718
50
Тенлофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Вязкость жидкостей зависит от давления; для ее определения
в узком интервале изменений давления можно использовать формулу
типа
Рр =Po(G+“A	(1-40)
где р.о— вязкость при давлении 1,033 кГ[см2;
р—избыточное давление, кГ/см2-,
а = 0,001 — постоянная [Л. 2].
Рис. 1-23. Кинематическая вязкость моторных топлив (жидких)
в зависимости от температуры.
/ — топливо Т-1; 2—бензин Б-70; 3 —сиптии; 4—пиперилеи; 5 —лиг-
роин; 6— автобензин.
Для вычисления вязкости паров индивидуальных углеводородов
и моторных топлив при температуре 0° С имеется полуэмпирическая
формула
р.„= А
Ркр
Гкр
— В.
(1-41)
Здесь р0—в кг]м-сек\ А и В — постоянные коэффициенты; для
углеводородных топлив А = 22,5-10-5, В = 0,65-10~3 ир кр—в кГ)см2.
Сравнение вязкости, рассчитанной по формуле (1-41), с опытными
значениями p.Q дано на рис. 1-25-
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее трение)
51
t,DC
t500
«50
«00
350
V-106
Мг/сек
20-з
15 Ч
10-1
Ё,О~-
«д\
3,01
2,01
1,51
1,0-
ОМ
'^'о.б-
0,55
O,«i
0.3-
О,2~
O.1S-.
0,1-
Рис. 1-24. Кинематнческая||3язкость в зависимости от температуры,
характеризующего фактора^# и плотности топлива dj5 [Л. 3].
Рис. 1-25. Вязкость паров углеводородов в зависимости от пара-
Ум ркр
метра--------------------- при температуре 0° С.
1 кр
/ — метан; 2—этилен; 3 — этан; 4 —ацетилен; 5 — пропилен; 6— изо-
бутан; 7—диэтиловый эфир; 8 — пропан; 9—н-бутап; 10—2-метил-
бутаи; 11 — н-пентан; 12—бензол; 13 — циклогексан; 14—н-гексан;
15—н-гептан; 16 — н-октан; А — по формуле (1-41).
4’
52
Теплофизические свойства топлив
[ £азд. 1
Если критические значения ркр и Гкр неизвестны, то вязкость
паров индивидуальных углеводородов при температуре 0° С и 30 <
<М < 120 можно рассчитывать по формулам
р.о = (1,445 — 0,42 JgAl)-10-5	(1-42)
и
lg v0 = — 3,4 — 1,23 1g 44,	(1-43)
где р,0 — в кг/м- сек и v0 — в м2/сек.
Сравнение расчетных величин коэффициентов вязкости (сплош-
ные линии) с экспериментальными дано на рис. 1-26.
дородов, спиртов н эфиров в зависимости от молекулярного веса
. нри t = 0° С.
1—метан; 2—-ацетилен; <? — этилен; 4—этан; 5 — метиловый спирт;
6 — пропилен; 7—циклопропан; 8—пропан; 9—этиловый спирт;
10 — бутилен; 11 — н-бутан; 12 — изобутан; 13—2-пентен; 14—изопен-
тан; 15 — н-пентаи; 16—диэтиловый эфир; 17—бензол; 18—цикло-
гексан; 19—н-гексан; 20— н-гептан; 21— н-октан.
И. Ф. Голубев и В. А. Петров [Л. 23], исходя из теории соот-
ветственных состояний, нашли простую общую закономерность для
зависимости вязкости газов от температуры, которая аналитически
выражается уравнениями:
V-T = Мкр65 при 6кр < 1	(Ь44)
И
0,71+
1хГ = 1хкрекр кр при 1 < 0кр < 25,	(1-45)
где
Т
®кр — т '
кр
Вязкость (внутреннее трение!)
53
Вязкость газа в критической точке, как показал Траутц [Л. 23],
может быть представлена в виде функции молекулярного веса,
критического давления и критической температуры.
Эта зависимость следующая:
2
у, 6
кр
к Г  сек
В формуле р.кр — в —; />кр — в кГ/см2', К — размерная
константа; как среднее значение для К можно принять величину
3,57.10-s.
Примерно те же результаты можно получить по формуле, пред-
ложенной А. А. Тарзимановым [Л. 24]:
р.г= с 	(1-47)
1+-/-
кр
Для одноатомных газов (за исключением Н, Не, Ne) и газов,
имеющих простые молекулы с симметричной структурой: О2, N2,
СО, СНь при 0кр =0,8-Н4 следует принимать Ci=5,35• 10~7 и
С2=0,88. Для подавляющего большинства многоатомных газов
(исключая сильно полярные вещества: воду, многие спирты и др.)
в том же интервале температур с точностью до ±(2<-3)%i можно
принимать Ci=5,15 10-7 и С2=0,88.
Температурная зависимость вязкости в широком' интервале
изменений температуры вполне удовлетворительно описывается
широко распространенными уравнениями:
273 +С ( Т \1.5
Ру ~ Ро у । q (273/ ’	(1-48)
Ру — Ро
Т
та
(1-49)
Значения С и m для различных паров и газов приведены
в табл. 1-11.
Для приближенных расчетов вязкости величину постоянной С
можно находить из соотношения
С= 1,22TS =0,7Гкр.	(1-50)
В табл. 1-12, 1-13 и 1-14 приведены значения динамической
вязкости в зависимости от температуры для газов, входящих в со-
став продуктов сгорания, н паров углеводородов, в табл. 1-15 и
1-16 — значения кинематической вязкости.
S4
Теплофизичеакие свойства топлив
[ Разд. 1
Таблица 1-11
Значения константы С в уравнении (1-48) и константы
т в уравнении (1-49) [Л. 23]
Газ	С	Интервал темпера- тур t, °C	Ио-Юв, кГ'Сек!м*	т
Водород 		73	20—100	0,852	0,678
	86	100—200	—	—
	105	200—250	—	—
	234	713—822	—	—
Азот		103,9	25—280	1,70	0,68
	104,7	20—825	—	— 
Кислород 		126,6	20—280	1,98	0,693
	125	15—630	—	—
Воздух 		106,8	20—280	1,75	0,683
	111	16—825	—	—
Окись углерода 	 „ азота 		101,2 128	22—277 20—250	1,69	0,695
Углекислый газ . 			254	25—280	1,43	0,82
	213	300—824	—	—
Водяной пар 		673	100—350	0,84	1,20
Закись азота 		260	25—280	—	—
Метан	 ...	164	20—250	1,06	0,76
	162	20—500	—	—
Этан 		252	20—250	0,877	0,90
Этилен 		225	20—250	—	—•
Пропан		278 290	20—250 25—280	0,765	0,92
н-Бутан		377,4	20—120	0,697	0,97
Изобутан	 н-Пентан		368 382,8	20—120 122—306	0,648	0,99
н-Гексан		436,1	121—307	0,602	1,03
н-Гептан		445	100—252	0,535	1,05
н-Октан		337	100—250	0,493	1,02
н-Нонан		276	100—250	—	—
Пропилен	 а-Бутилен		321,6 328,9	20—120 20—120	—	—•
Изобутилен	 Ацетилен		339 198,2	20—120 20—120	—	—
Циклопропан .	......	372	20—120	—	—
Циклогексан		3bU, 9	122—306	—	—
Бензол 		447,5	130—313	0,712	1,00
Толуол 	 		370	60—250	0,674	0,89
Метиловый спирт		486,9	111—312	—	—
Этиловый	.....	407,3	120—309	0,800	1 ,02
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее трение)
55
Таблица 1-12
Вязкость газов при атмосферном (или ниже) давлении
р-10’, г/см сек [Л. 23]
t, °C	н,	N.	О2	Воздух	СО	NO	со2	N2O	Н2О
—200	332					520			. -				
— 190	367	—	635	—	—	—	—				
— 180	399	650	710	663	—	—	—				
— 160	460	783	860	800	—	—	—				
—150	488	846	935	860	—	860	—				
-140	516	907	1 010	922	—	930	—				
-130	542	967	1 085	990	—	1 000						
— 120	568	1 028	1 150	1 050	1 030	1 064	—				
—НО	593	1 082	1 218	1 109	1 090	1 130	—				
—100	618	1 143	1 286	1 170	1 130	1 198	886	—		,
—75	677	1 285	1 452	1 312	1 275	1 357	1 007	990			
—50	733	1 419	1 612	1 445	1 400	1 510	1 126	1 115		
—25	788	1 542	1 753	1 582	1 528	1 656,	1 247	1 240	
0	840	1665	1 910	1 708	1 662	1 800	1 367	1 360	883
20	880	1 766	2 026	1 812	1 749	1 899	1 463	1 460	—
25	890	1 778	2 052	1 840	1766	1 920	1 486	1 482	975
50	938	1 883	2 182	1 954	1 872	2 035	1 607	1 595	1 065
75	985	1 986	2310	2 068	1 980	2 156	1 716	1 712	1 157
100	1 033	2 086	2 437	2 180	2 076	2 272	1 827	1 822	1 250
150	1 123	2 278	2 674	2 391	2 271	2 475	2 045	2 040	1 435
200	1 213	2 464	2 867	2 588	2 452	2682	2 254	2 245	1 615
250	1 299	2 639	3 103	2 760	2 622	2 870	2 456	2 450	1 800
300	1 382	2 800	3310	2 942	2 788	3 055	2 646	2 649,	1985
400	1 538	3 118	3 686	3 275	3 090	3 400	2 994	3 030	2 350
500	1686	2 403	4 030	3 567	3 370	3 700	3 309	3 375	2 720
600	1 828	3 665	4 350	3 842	3 630	4 010	3 605			3 090
700	1 965	3 916	4 652	4 НО	3 870	4 275	3 876			3 460
800	2103	4 160	4 940	4 365	4 100	4 535	4 140			3 820
900	—	4 390	5210	4610	4 330	4 780	4 400			4 190
1 000	2 355	4 600	5 470	4 850	4 530	5 075	4 658	—	4 560
Таблица 1-13
Вязкость газов при атмосферном давлении
р-106, кГ-сек/м2 [Л. 5]
t, °C	Воздух (сухой)	N2	Оа	н,	СО	со2	Н2О
0	1,75	1,70	1,98	0,85	1,69	1,43	
100	2,23	2,11	2,46	1,05	2,11	1,86	1,22
200	2,65	2,47	2,91	1,23	2,49	2,28	1,62
300	3,03	2,82	3,31	1,41	2,85	2,69	2,04
56
Теплофизичеокие свойства топлив
[Разд. 1
Продолжение табл. 1-13
t, °C	Воздух (сухой)	N,	О,	н2	со	СО,	н2о
400	3,37	3,15	3,70	1,57	3,18	3,08	2,48
500	3,69	3,46	4,08	1,72	3,51	3,46	2,92
600	3,99	3,76	4,44	1,87	3,81	3,84	3,38
700	4,26	4,04	4,79	2,01	4,12	4,19	3,86
800	4,52	4,31	5,12	2,15	4,41	4,55	4,34
900	4,76	4,59	5,45	2,28	4,69	4,91	4,84
1 000	5,00	4,84	5,76	2,42	4,97	5,25	5,34
Таблица 1-14
Вязкость паров углеводородов при атмосферном давлении
р. -10е, кГ-сек/м2 [Л. 5]
О •	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Пентан	Гексан	Гептан	Октан	Бензол	Этиловый спирт
0	1,06	0,877	0,765	0,697	0,648	0,602	0,550	0,503	0,712	0,80
100	1,35	1,16	1,02	0,944	0,882	0,831	0,764	0,692	0,735	1,Ю
200	1,62	1,44	1,27	1,19	1,Н	1,06	0,981	0,882	1,233	1,40
300	1,87	1,71	1,51	1,43	1,35	1,29	1,20	1,07	1,493	1,70
400	2,П	1,97	1,75	1,67	1,58	1,52	1,42	1,26	1,754	2,01
500	2,34	2,24	1,98	1,91	1,81	1,76	1,64	1,46	2,015	2,31
600	2,57	2,50	2,22	2,15	2,05	1,99	1,87	1,65	2,275	2,62
Таблица 1-15
Кинематическая вязкость газов при атмосферном давлении
м-106, м2/сек [Л. 5]
tt °C	Воздух (сухой)	N,	О2	н2	со	со2	П2О
0	13,3	13,3	13,6	93	13,3	7,09	-
100	23,0	22,5	23,1	157	22,6	12,6	19,4
200	34,8	33,6	34,6	233	33,9	19,2	30,6
300	48,2	46,4	47,8	323	47,0	27,3	44,3
400	63,0	60,9	62,8	423	61,8	36,7	60,5
500	79,3	76,9	79,6	534	78,0	47,2	78,8
600	96,8	94,3	97,8	656	96,0	58,3	99,8
700	115	ИЗ	117	785	115	71,4	122
800	135	133	138	924	135	85,3	147
900	155	154	161	1 070	157	100	174
юоо	178	177	184	1230	180	116	204
§ 1-91
Вязкость (внутреннее трение)
57
Таблица 1-16
Кинематическая вязкость паров углеводородов
при атмосферном давлении v-10®, мг/сек [Л. 5]
О о	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Пентан	Гексан	Гептан	Октан	Бензол	Толуол	Этиловый спирт
0	14,5	6,41	3,81	2,63														
100	25,1	И.6	6,94	4,87	3,67	2,89	2,28	1,82	3,74			7,21
200	38,2	18,2	10,9	7,78	5,90	4,68	3,72	2,94	5,99	4,65	11,7
300	53,5	26,2	15,8	н.з	8,62	6,92	5,51	4,32	8,80	6,75	17,2
400	71,0	35,6	21,6	15,6	И,8	9,60	7,68	5,96	12,1	9,23	23,8
500	90,8	46,4	28,2	20,5	15,6	12,7	Ю,1	7,88	15,9	12,0	31,5
600	113	58,5	35,6	26,1	19,9	16,2	13,0	Ю,1	20,4	15,3	40,2
Динамическая вязкость газов и паров от давления зависит
слабо. Однако при значительном отклонении пара от идеального
газа и при давлениях и температурах, близких к критическим,
влияние давления на вязкость может быть существенным.
Вязкость сжатых газов рекомендуется определять по формуле
[Л. 23]
( Pt V
Р-рт = “Ь а ( у I 	(1-51)
В этом уравнении а и п — константы для каждого газа; pt —
термическое давление.
Проверка применимости уравнения (1-51) для Н2, N2, СО2 и
СН4 .в широких пределах изменений температуры при давлениях
до 800 кГ/см2 показала, что расхождения вычисленных значений и
найденных экспериментально не превышает возможных ошибок
в экспериментальных измерениях вязкости и ошибок, допускаемых
при вычислении pt.
Значения п лежат в пределах 1,10—1,12. Вообще же для всех
газов можно принимать п=1,115. Величина постоянной а должна
определяться по экспериментальным данным для вязкости при вы-
соких давлениях.
Термическое давление определяется термодинамическим урав-
нением
(до \
\дТ)р
pt-~T7^X	(1‘52)
(др Уг
Термическое давление может быть вычислено или из уравнения
состояния реальных газов, или непосредственно из эксперименталь-
ных данных для р, v, Т посредством графического определения
производных, входящих в уравнение (1.-52).
58
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Вязкость сжатых газов может быть определена с помощью
графиков рис. 1-27 (Л. 23], если известна зависимость вязкости
от температуры. Имеющиеся отклонения отдельных эксперимен-
тальных точек от наиболее вероятной кривой, соединяющей экспе-
Рис. 1-27. Зависимость вязкости различных га-
зов от плотности в координатах
Ир,Г —Иг _ 1р,Т
И(р, Пкр ^кр ^КР
I — N2, СО2, О2, СО, воздух. Ar; II — СН4, С2Н„,
С3Н8, С2Н4, С3Н„; III-Н,.
риментальные точки, лежат в общем в пределах ошибок измерений
и неточностей исходных расчетных данных. Эта зависимость спра-
ведлива и при температурах, близких к критической.
На основании рассмотрения литературных данных по вязкости
сжатых газов и представлений о различных механизмах вязкости
вблизи и вдали от критической температуры Е. А. Столяров
[Л. 25 и 26] предложил эмпирическое уравнение
^,г = ^(’+АС).	(1-53)
В уравнении (1-53) А и В — коэффициент и показатель сте-
„ _ Т
пени, зависящие от давления и природы топлива; 0К_—™— —без-
р 1 кр
размерная температура.
Уравнение (1-53) дает хорошие результаты для области, лежа-
щей вблизи критического состояния, и при переходе от газообраз-
р
ного состояния к жидкому. Формула проверена для —— <62,5 и
* кр
екр <15,7 [Л. 25 и 26].
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее трение)
59
Для газов, входящих в состав продуктов сгорания, вычислен-
ные по уравнению (1-53) и экспериментальные значения цр, т раз-
личаются в большинстве случаев не более чем на 1% и только
в отдельных точках ошибка может достигать 3—4%. Значения
коэффициентов А и В определяются по формуле
/ р \ с,
А, В=С11у—) +CS.
\Гкр /
(1-54)
Величины С|, С2 и Сз для продуктов сго-рания можно брать из
табл. 1-17.
Таблица 1-17
Газ	л			в		
	Ct	с,	Сз	С.	сг	Сз
n2	0,32	1,20	0	2,5	0	0
н2	1,00	0,92	0	3,0	—0,06	0
сог	2,75	0,51	0	15,85	—1,30	2,5
со	0,60	0,93	0	3,4	—0,11	0
Для других газов коэффициенты А и В могут быть найдены
на основании некоторого количества экспериментальных значений
вязкости.
Для расчета вязкости сжатых газов в широком интервале дав-
лений Н. Б. Варгафтиком [Л. 27] предложено эмпирическое уравнение
= Iх» + Аг"  	С1’55)
Постоянные А и п определяются по опытным данным. Этим
уравнением при постоянных для данного вещества значениях А и п
можно пользоваться до значений у~1,5уКр.
Вблизи критической температуры газы имеют вязкость, убы-
вающую с ростом температуры. Влияние давления на вязкость
газов уменьшается с повышением температуры.
В гомологических рядах углеводородов влияние давления на
вязкость, за небольшим исключением, возрастает с длиной угле-
водородной цепи. Вязкость изосоединений в большей степени зави-
сит от давления, чем вязкость соответствующих нормальных соеди-
нений. То же справедливо для вязкости нафтеновых углеводородов.
Вязкость некоторых сжатых газов приведена в табл. 1-18,
а вязкость воды и водяного пара—в табл. 1-19.
Вязкость газовых смесей не может быть вычислена с помощью
простого правила аддитивности из со-ответственных величин для
чистых газов. Лишь для смесей газов, физические свойства кото-
рых вообще мало различаются, например, таких, как кислород —
азот, пропан — пропилен, правило аддитивности может быть при-
менено.
60
Теплофизичеокие свойства топлив
[Разд. 1
Таблица 1-18
Вязкость газов при различных температурах и давлениях
fi-10*, г!см-сек [Л. 28]
t, °C	р, KFiCM*
	1	|	20 |	50 |	100	|	150	|	200 |	300 |	403
Азот
0	1,665	1,695	1,755	1,900	2,085	2,310	2,755	3,185
50	1,880	1.005	1,955	2,055	2,175	2,315	2,640	2,995
100	2,090	2,115	2,155	2,230	2,325	2,430	2,685	2,960
150	2,280	2,300	2,335	2,395	2,470	2,560	2,750	2,960
200	2,460	2,480	2,505	2,565	2,625	2,695	2,845	3,000
250	2,635	2,650	2,670	2,720	2,775	2,825	2,940	—
Воздух
0	1,720	1,753	1,815	1,973	2,165	2,370	2,860		
25	1,837	1,865	1,922	2,060	2,215	2,395	2,800	——
50	1,955	1,980	2,032	2,150	2,28)	2,435	2,780	—
100	2,180	2,202	2,240	2,335	2,420	2,530	2,810	—
Кислород
16 1	I 1,998	I 2,024	1 2,094	I 2,250	I 2,450			
50	2,180	2,210	2,270	2,395	2,555	j 2,690	। 3,220	। 3,770
100 |	1 2,435	1 2,460	1 2.505	1 2,605	2,725			
Окись углерода
0	1,660	1,693	1,750	1.895	2,080	2,300	2,740	3,175
50	1,870	1,900	1,945	2,050	2,175	2,315	2,640	2.985
100	2,075	2,105	2,145	2.225	2,320	2,430	2,680	2.950
150	2,270	2,290	2,320	2,385	2,465 •	2,550	2,750	2,955
200	2,450	2,470	2,500	2.560	2,620	2.690	2,810	2.995
250	2,625	2,645	2,670	2,715	2,765	2,815	2,925	3,035
Водород
15	0,866		0,875	0,885			0,910	0,943	0,975
50	0,934		0,943	0,952	—	0,977	1,005	1,065
100	1,030	___	1,040	1,050	——	1,070	1,090	1.115
150	1,125		1,130	1,140	——	1,155	1,175	1,195
200	1,210	__	1,215	1,220	—	1,235	1,250	1,265
250	1,295	—	1,300	1,305	—	1,315	1,330	1,340
	Двуокись углерода							
0	1,40	1,43										—
20	1,'8	1,51				—		——	«—
50	1,61	1,63	—	2,97	—	——		—
100	1,83	1,85	—.	2,20	—	3.68	5,29		
150	2,04	2,00	—-	2.23			2,95	3,93	—
200	2,24	2,25	—	2,42			2.86	3,52	—
300	2,64	2,65			2,76			3,02	3,39		
400	3,02	3,03	—	3,10	——	3.29	3.54	—
500	3,39	3.39	—	3,45	—	3.59	3,79	
600	3.76	3,76	—	3.81	—	3,92	4,07	—•
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее трение)
61
Таблица 1-19
Вязкость воды и водяного пара при различных
температурах и давлениях кГ сек/м* [Л. 28]
t, °C	р, кГ/см*									
	1	20	43	60	89	юэ	150	200	250	300
0	182	182	182	181	181	181	180	179	178	176
50	56,0	56,0	56,1	56,1	56,2	56,2	56,3	56,5	56,6	56,8
90	32,1	32,1	32,2	32,2	32,3	32,3	32,4	32,6	32,7	32,9
100	1 ,22	28,8	28,9	28,9	29,0	29,0	29,1	29,3	29,4	29,6
150	1 ,42	19,0	19,1	19,1	19,2	19,2	19,3	19,4	19,5	19,7
210	1,66	13,3	13,4	13,4	13,5	13,5	13,6	13,7	13,8	14,0
220	1,70	1,72	12,8	12,8	12,9	12,9	13,0	13,1	13,2	13,4
240	1,79	1,80	11,7	11,8	11,8	11,9	12,0	12,1	12,2	12,4
250	1,83	1,84	1,86	н,з	11,3	11,4	11,5	11,7	11,8	12,0
270	1,91	1,92	1,95	10,5	10,5	10,6	10,7	10,8	10,9	П,1
280	1,96	1,97	1,99	2,02	10,1	10,2	10,3	10,4	10,5	10,7
290	2,00	2,01	2,03	2,06	9,7	9,8	9,9	10,0	Ю,1	10,3
300	2,04	2,05	2,07	2,10	2,14	9,3	9,42	9,6	9,72	9,85
310	2,08	2,09	2,11	2,14	2,18	2,24	9,14	9,26	9", 38	9,51
340	2,21	2,22	2,24	2,26	2,29	2,33	7,94	8,14	8,30	8,47
350	2,25	2,26	2,28	2,30	2,33	2,37	2,55	7,64	7,88	8,09
360	2,30	2,31	2,32	2,34	2,37	2,41	2,56	7,04	7,40	7,66
370	2,34	2,35	2,37	2,38	2,41	2,44	2,58	2,95	6,84	7,20
400	2,47	2,48	2,50	2,51	2,54	2,57	2,67	2,85	3,24	4,60
500	2,93	2,93	2,94	2,95	2,97	2,99	3,05	3,14	3,25	3,39
600	3,39	3,40	3,41	3,42	3,43	3,44	3,48	3,54	3,61	3,70
700	3,90	3,91	3,92	3,93	3,94	3,95	3,99	4,05	4,12	4,20
Вязкость двухкомпонентных газовых смесей при атмосферном
давлении может быть вычислена по формуле [Л. 23]
Н__________।________Н'г______
П,	,	«1	’
(1-56)
где П] и п2 — числа молекул компонентов в единице объема;
62
Теплофизичеекис свойства топлив
[ Разд. 1
Для многокомпонентных смесей
z
~
£
Здесь
/и- \0,5 /М  40,25-1!
Hk kJ ]
/ м. \0,5
2/2^ +~^
Для облегчения пользования уравнениями (1-56) и (1-57) на
рис. 1-28 и 1-29 величина <ро представлена в графической форме
как функция отношений молекулярных весов и вязкостей компо-
нентов.
рис. 1-28. Зависимость
®.. от----- при различных значениях ------
tJ М;	¥•/
(указаны цвф-
рами на линиях) [Л. 23].
§ 1-9]
Вязкость (внутреннее трбнйе)
63
Значения <pi2 н <p2i для некоторых бинарных смесей приведены
в табл. 1-20. Вычисленные по этим уравнениям вязкости для бинар-
ных и многокомпонентных газовых смесей удовлетворительно
согласуются с опытными данными.
Таблица 1-20
Значения постоянных ?12 и ?21 в уравнении (1-56) [Л. 23]
Состав смеси		Т12	'rat	Состав смеси		?и	Т21
1	2			1	2		
Н2	о2	1,201	0,370	н2	С3Н8	2,170	0,195
Н2	n2	1,281	0,380	N2	о2	0,950	1,021
н2	со2	1,514	0,249	со2	о2	1,198	0,827
	сн4	1,421	0,416	со2	с3н8	1,377	0,763
н2	с2н,	1,802	0,256	n2	со2	1,213	0,765
н, н2	С2Н2 с3н„	1,669 1,924	0,802 0,210	n2	со	1,00	1,00
рами на линияк) [Л. 231.
64
Теплофизичеоиие свойства топлив
[ Разд. 1
Пример расчета вязкости многокомпонентной смеси при темпе-
ратуре 293° К [Л. 23].
Исходные данные:
Компонент	Объемный, %	Вязкость чистых компонентов рМО®, г}см.'Сек
со2	4,8	147,2
о2	0,3	201,9
со	26,4	174,9
н2	17,2	87,55
сн4	2,6	108,7
n2	48,2	178,1
С2Н,	0,5	90,9
Детали расчета представлены в виде таблицы:
Компонент		14 Н/	м.	tij. рис. 1-28 и 1-29	ni	«/?//
i	/					
СО2	о2	0,731	1,375	0,72	0,048	0,0022
СО2	СО .	0,884	1,571	0,73	0,048	0,1930
СО2	н2	1,682	21,83	0,18	0,048	0,0310
СО2	сн4	1,358	2,744	0,67	0,048	0,0174
СО2	n2	0,828	1,571	0,72	0,048	0,3470
СО2	С2Н,	1,620	1,464	1,03	0,048	0,0052 =0,5958
Аналогичным образом получаем;
СО Sn/V,7 = 0,6235
О2 Sn/fi- = 0,8963
Н2 Sn/Vi/ = 1,6099
СН4 Sn/Vy = 0,8954
N2 SnyV//= 0,4188
С2Н, S/i/Vz/ = 0,6379
§ '1-10]
Коэффициент теплопроводности
65
Дал ее:
Компонент i	ni	Hi 1и,1_ 1+ «i
со2	12,42	11,00-ю-’
о2	29,88	0,65-10-’
со	2,36	52,0-10-’
н2	9,36	8,45-10-’
сн4	34,50	3,06-10-’
n2	0,87	95,30-10-’
С2Нв	127,6	0,71-10-’
		S[p.{]= 171,2-10-’ г]см-сек
Экспериментально определенное значение вязкости для этой
смеси равно 171,4- 10-6 г/см-сек.
Вязкость газовых смесей при высоких давлениях может быть
вычислена по формуле (1-51) [Л. 23]. Расхождения вычисленных
значений вязкости и наблюдаемых не превышают 2—3%.
Величина а, входящая в уравнение (1-51), для газовых смесей
может быть вычислена по формуле
2
д = a/f +-у-(«1+д2) г/г + д2г2 ,	(1-58)
где щ и 0.2 — постоянные, характерные для первого и второго ком-
понентов;
г, и г2 — объемные доли компонентов.
К настоящему времени имеется значительное число экспери-
ментальных работ по определению вязкости газообразных смесей
при атмосферном давлении. Обширный материал по вязкости газо-
вых смесей приведен в работе [Л. 23].
Кинематическая вязкость смесей газов (например, продуктов
сгорания) обычно вычисляется по формуле Манна [Л. 29]:
(1-59)
1-10. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Теплопроводность — процесс распространения тепла
в телах, происходящий без перемещения вещества этих тел (без
конвекции) и без лучистого теплообмена.
5—718
66
Теплофизичеокие свойства топлив
[ Разд. 1
Основным законом передачи тепла в неподвижной среде
(жидкости, газе) является закон Фурье, согласно которому тепло-
вой поток пропорционален градиенту температуры:
, dT
Я =	(1-60)
где q — тепловой поток, т. е. количество тепла, передаваемое через
единицу поверхности за единицу времени;
dT
у— — градиент температуры, т. е. производная от температуры
по координате, направленной по нормали к поверхности,
через которую происходит передача тепла.
Коэффициент пропорциональности % в формуле (1-60) носит
название коэффициента теплопроводности и выра-
жает количество тепла, которое проходит в единицу времени через
единицу поверхности при падении температуры на 1°С на единицу
длины.
Эквиваленты размерности коэффициента теплопроводности даны
в табл. 1-21.
Коэффициент теплопроводности жидких индивидуальных угле-
водородов при давлении 1,033 кГ/см2 и температуре 0° С рекомен-
дуется рассчитывать по формуле
Х„=(0,41 — 0,8-10-ЗД1). 10-*,	(1-61)
а для моторных топлив — по формуле [Л. 3J
где у — удельный вес жидкого то лива при ^ = 15°С.
Сравнение коэффициентов теплопроводности индивидуальных
углеводородов, рассчитанных по формуле (1-61), с эксперимен-
тальными [Л. 2] дано на рис. 1-30. Такое же согласование расчет-
ных с экспериментальными величинами X обеспечивает форму-
Рис. 1-30. Коэффициент теплопроводности
жидких топлив в зависимости от молеку-
лярного веса при t =0° С.
1— этилен; 2—н-пентан; 3—бензол; 4—
н-гексан; 5—толуол; 6—н-гептан; 7—о-кси-
лол;------------ —по формуле (1-61).
Эквиваленты размерности коэффициента теплопроводности
Таблица 1-21
Размерности	ккал м>град'Ч (техническая)	ккал	кал	кал	вт см-град	э/>г
		М'град.’Сек	см-град-сек (физическая)	см-град‘Ч		см-град'сек
ккал	1	2,78-10-*	2,78- 10-з		1,16-10-6	1,16-10*
м-град- ч				10		
ккал	3,6-10®	1	10	3,6-10*	41,85	4,185-10*
м - град -сек						
кал	360	0,1	1	3,6-10®	4,185	4,185-10’
см-град- сек						
кал	0,1	2,78-10-6	2,78-10-*	1	1,16-10-з	1,16-10*
см-град-ч						
вт	86	2,39-10-6	0,239	860 ’	1	1-10’
см-г рад						
эрг	8,6-10-6	2,39-10-»	2,39-10-6	8,6.10-5	1-10-’	1
см-град - сек						
§ 1-10]	Коэффициент теплопроводности
68
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
ла (1-62) при изменении удельного веса моторного топлива в пре-
делах 0,7<у< 1,0 кг/см3 [Л. 3].
Для определения коэффициента теплопроводности жидкостей
при давлении 1,033 кГ/см2 и температуре 0° С А. С. Предводителев
и Н. Б. Варгафтик [Л. 29 и 30] рекомендуют использовать урав-
нение
с у‘/з
(,-63)
которое справедливо для широкого класса жидкостей.
В уравнении (1-63) ср —истинная теплоемкость жидкости при
0°С ккал/кг-град-, ео — степень ассоциации жидкости; для угле-
водородов и их смесей е0=1; <р— коэффициент; ф— константа.
Рис, 1-31. Коэффициент теплопроводности жидких топлив.
1—метиловый спирт, 2—этиловый спирт: 3 —бензол; 4—толуол;
S—гексаи; 6—пентан; 7—гептан; ----- — по формуле (1-63).
Результаты расчетов по формуле (1-63) удовлетворительно
согласуются с экспериментальными значениями коэффициентов теп-
лопроводности, приведенными иа рис. 1-31, при <р=2,6- 10~4 и
ф=0,16 • ю-4.
Коэффициент теплопроводности жидких топлив с повышением
температуры убывает; его величину в узком интервале изменений
температуры можно определять по формуле
Л=Х0(1-аО-	(1-64)
При а=0,0011 формула (1-64) для углеводородных топлив
в интервале температур от 0 до 200° С определяет величину К
с точносотью до 10%.
Экспериментальные' значения коэффициента теплопроводности
некоторых жидкостей в зависимости от температуры приведены на
рис. 1-32 [Л. 29].
§ 1-10]
Коэффициент теплопроводности
69
Коэффициент теплопроводности газов и паров уменьшается
с увеличением молекулярного веса. Опытные величины коэффи-
циентов теплопроводности паров углеводородов, приведенные на
рис. 1-33, удовлетворительно аппроксимируются уравнением [Л. 2]
\> = l.Wao-	С1'65)
В уравнении (1-65) с„о — истинная теплоемкость пара при
постоянном объеме, ккал!кг • град-, ц0—вязкость паров, кг/м-сек.
Величины с»о и Цо принимаются при давлении 1,033 кГ/см2 и
температуре 0° С.
Рис. 1-32. Коэффициент теплопроводности жидких топлив в зави-
симости от температуры.
1—о-ксилол; 2—и-пентан; 3 — толуол; 4—бензол; 5—бутиловый
спирт; 6—н-октан: 7—этиловый спирт; 8—топливо Т-I (р =
= 100 кГ1см.‘\ по данным МЭИ); J—по формуле (1-64).
Коэффициент теплопроводности смеси или паров может быть
определен только экспериментально; закон аддитивности для" X
неприменим.
Теплопроводность газов и паров углеводородов возрастает
с повышением температуры и слабо зависит от давления при
изменении последнего от 20 мм рт. ст. до нескольких десятков
атмосфер. В табл. 1-22 приведены коэффициенты теплопроводности
газов, входящих в состав продуктов сгорания, а в табл. 1-23 — па-
ров углеводородов в зависимости от температуры.
Температурная зависимость коэффициента теплопроводности
удовлетворительно описывается уравнением
\ 1 о /
(1-66)
70
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Таблица 1-22
Коэффициент теплопроводности X-102, ккал/м-ч-град, двух-
и трехатомных газов при атмосферном давлении [Л. 5]
t, °C	Воздух (сухой)	N,	о2	Н2	СО	со2	Н2О
0	2,10	2,09	2,12	14,8	2,00	1,26	—.
100	2,76	2,71	2,83	18,9	2,50	1,96	2,04
200	3,38	3,31	3,50	22,7	3,14	2,66	2,88
300	3,96	3,86	4,13	26,4	3,66	3,36	3,80
400	4,48	4,36	4,73	29,9	4,17	4,06	4,81
500	4,94	4,80	5,29	33,3	4,65	4,72	5,88
600	5,36	5,19	5,80	36,7	5,13	5,34	7,03
700	5,77	5,52	6,26	39,8	5,59	5,92	8,22
800	6,17	5,80	6,68	43,0	6,03	6,46	9,48
900	6,56	6,03	7,05	46,1	6,49	6,96	10,7
1 000	6,94	6,22	7,38	49,1	6,93	7,42	12,1
Рис. 1-33. Коэффициент теплопроводности паров углеводо-
родов и газов, входящих в состав продуктов сгорания.
/— ацетилен; 2—этап: з—этилен; 4—пропан; 5—н-бутаи;
6— „-пентан; 7—гексан; 8—н-гептаи; 9—н-октан; 10—бен-
зол;//—СО; 12 — Н3О; 13—СО2; 14—О4; 15—N,; 16—воз-
дух; ----------------- —по формуле (1-65).
§ 1-10]
Коэффициент теплопроводности
71
Таблица 1-23
Коэффициент теплопроводности углеводородов при
атмосферном давлении А10Е. 2, ккал!мчград [Л. 5]
											
	S я		а я	а	а я	а я	а я	а	ч о	ч о	3 я 2 ь
О	S	я <Т)	о о. С	и 	а с	а	а <и	а О	а <и И	ч о	a s (S 5
0	2,64	1,63	1,31	1,14	1,06	0,96	0,92	0,84	0,793	1,11	1,11
100	4,00	2,74	2,26	2,02	1,89	1,74	1,66	1,52	1,49			1,98
200	5,48	4,08	3,45	3,14	2,93	2,75	2,62	2,39	2,42	——	3,02
300	7,08	5,62	4,83	4,46	4,18	3,95	3,76	3.44	3,58			4,30
400	8,77	7,35	6,43	6,00	5,63	5,37	5,Н	4,67	4,95			5,74
500	10,5	9,28	8,22	7,76	7,28	6,98	6,65	6,07	6,57	—	7,38
600	12,4	Н,4	10,2	9,72	9,12	8,82	8,40	7,67	8,28	—	9,24
Это уравнение применимо в широком диапазоне изменений
температуры при 7’>273°К; значения Хоил для 11 газов приве-
дены в табл. 1-24 [Л. 5].
Таблица 1-24
Величина	Размерность	Газы				
		Воздух	N.	Оа	СОа	со
Ао-Ю’	ккал1м-ч-град	21,0	20,8	21,1	12,8	20,0
п	—	0,82	0,80	0,87	1,23	0,80
Продолжен'ие табл. 1-24
Величина	Размерность	Газы					
		н,	нао	сн4	сан«	Сан„	с,н.
х0.юз	ккал^м-ч-град	148,0	13,0	26,4	16,3	18,1	7,93
п	—	0,78	1,48	1,33	1,67	1,77	2,03
Е. А. Столяров [Л. 25 и 26] на основе анализа эксперименталь-
ных данных по Н2, N2, СН4, СО и воздуха рекомендует коэффициент
теплопроводности газов и паров при изменении температуры и дав-
ления определять по эмпирической формуле
\рТ = \T(aQ~b + с),	(1-67)
где Ар г — коэффициент теплопроводности при искомых температуре
и давлении; — коэффициент теплопроводности при данной тем-
72
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
пературе и давлении 1 кГ1смг-, 0К =	— приведенная темпера-
р 1 кр
Р	,
тура; якр = —— — приведенное давление; а, о и с — коэффициенты,
v Ркр
зависящие от приведенного давления.
Для азота, воздуха и водорода а = 4,5(икр — О,8)0,145;
6= 13,5 л~1,57 + 2; с= 1.
Для других газов меняется только выражение b=f (пкр); для
метана b = Юя~1,6	3, для СО2 и Н2О 6 = 13,5п>р,е + 3.
Уравнение (1-67) качественно и количественно вполне удовле-
творительно согласуется с экспериментальными зависимостями X =
= f (t, р). Следует отметить, что чем больше 0кр и пкр, тем лучше
согласование расчетных величин X с опытными [Л. 25 и 26].
Наибольшее распространение для расчета коэффициента тепло-
проводности сжатых газов получило уравнение Н. Б. Варгафтика [Л. 31]:
^р.т =	•
(1-68)
Здесь Хт—коэффициент теплопроводности прн р= 1,033 кГ/см?-,
Вит — постоянные величины, определяемые для каждого веще-
ства по опытным данным.
Уравнение (1-68) при постоянных Вит оказывается справед-
ливым до у«1,5укр. При больших значениях плотностей это урав-
нение может также быть пригодным для расчета коэффициента
теплопроводности, по В и m принимают другие значения.
Значения Вит для СО2 и О2 приведены в табл. 1-25.
Таблица 1-25
Газы	В	m	Интервал изменений 7, кг/м*
СО2 [Л. 5]	1,34-10-» 1 • 10-’	1,25 2,0	<750 >750
О2 [Л. 32]	1,246-10-» 4,3- Ю-з	1,24 2,11	50—535 >825
Коэффициенты теплопроводности сжатых газов приведены
в табл. 1-26, а воды и водяного пара — в табл. 1-27.
§ 1-11]
Теплота парообразования
73
Таблица 1-26
Коэффициент теплопроводности газов при различных
температурах и давлениях Х Ю2, ккал/мчград [Л. 5]
1, °C	р, кГ/см*
	1	|	100	|	200	|	300	|	400
Воздух
20	2,21	2,39	3,28	3,90	4,34
100	2,63	2,65	3,23	3,71	4,04
180	з,п	3,14	3,51	3,60	4,18
		А	3 0 т		
15	2,16	2,43	3,13	3,74	4,06
50	2,33	2,83	3,50	4,14	4,74
100	2,65	2,74	3,26	3,78	4,05
200	3,17	3,23	3,54	3,92	4,14
300	3,71	3,73	3,95	4,25	4,44
Водород
15 100 200 300	15,08 18,18 21,69 25,20	15,51 18,40 21,83 25,30	16,07 18,77 21,11 25,54	16,42 18,96 22,26 25,68	16,53 19,09 22,36 25,72
		Двуокись углерод		а	
0	1,26	10,20	11,30	12,20	—.
20	1,39	8,48	9,93	11,00	—
50	1,59	3,75	7,64	9,09	—•
100	1,96	2,87	4,92	6,41	—
200	2,66	3,16	4,05	4,91	—
300	3,36	3,75	4,29	4,88	—
400	4,06	4,37	4,78	5,23	—-
500	4,72	4,97	5,31	5,68	—
600	5,34	5,56	5,84	6,15	—
1-11. ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ
Теплота, поглощаемая жидкостью в процессе превращения ее
при постоянном давлении в насыщенный пар, называется тепло-
той парообразования.
Теплота парообразования существенно зависит от давления,
при котором происходит испарение, и различна для разных жидко-
стей. Для индивидуальных углеводородов и моторных топлив, как
Таблица 1-27
Коэффициент теплопроводности воды и водяного пара ЛЮ2, ккал!м ч град [Л. 28]
t, °C	р, кГ/см2									
	1	|	20		40	60	80	100	150	200	250	. 300
0	47,4	47,4	47,5	47,5	47,6	47,7	47,8	48,0	48,2	48,4
50	55,7	55,7	55,8	55,9	56,0	56,1	56,3	56,5	56,7	57,0
90	58,5	58,5	58,6	58,7	58,8	58,9	59,1	59,4	59,6	59,9
100	2,04	58,8	58,9	59,0	59,1	59,3	59,5	59,8 '	60,0	60,3
150	2,44	58,8	59,0	59,2	59,4	59,6	59,8	60,1	60,4	60,8
210	2,98	56,3	56,5	56,7	56,9	57,2	57,6	58,0	58,3	58,7
220	3,07	3,27	55,7	55,9	56,1	56,4	' 56,8	57,2	57,7	58,2
240	3,24	3,44	54,0	54,2	54,4	54,7	55,2	55,7	56,2	56,7
250	3,33	3,52	3,87	53,1	53,3	53,7	54,2	54,7	55,2	55,7
270	3,53	3,72	4,03	50,7	51,0	51,4	52,0	52,6	53,1	53,7
280	3,62	3,80	4,08	4,51	49,5	50,0	50,6	51,2	51,3	52,6
290	3,71	3,89	4,17	4,48	48,0	48,4	49,0	49,7	50,5	51,3
300	3,80	3,95	4,23	4,60	5,14	46,6	47,3	48,0	48,6	49,2
310	3,91	4,08	4,34	4,69	5,17	5,85	45,8	46,5	47,2	47,9
340	4,20	4,36	4,60	4,90	5,28	5,77	39,3	41,4	42,6	43,7
350	4,30	4,44	4,67	4,96	5,33	5,77	7,64	38,9	40,7	41,9
360	4,39	4,53	4,76	5,04	5,39	5,81	7,40	35,4	38,3	39,9
370	4,50	4,64	4,86	5,13	5,46	5,85	7,27	10,6	34,8	37,6
400	4,81	4,94	5,14	5,38	5,69	6,01	7,12	8,84	12,2	22,1
500	5,88	6,00	6,16	6,35	6,57	6,81	7,52	8,39	9,46	10,8
600	7,03	7,13	7,26	7,42	7,60	7,79	8,34	8,99	9,70	10,4
700	8,22	8,29	8,39	8,50	8,64	8,78	9,20.	9,70	10,2	10,7
Теплофизичесисйе свойства топлив [ Разд.
§ 1-11]
Теплота парообразования
75
это видно из рис. 1-34 и 1-35 [Л. 3 н 4], теплота парообразования
уменьшается с увеличением молекулярного веса и температуры
кипения.
При данном молекулярном весе теплота парообразования пони-
жается при переходе от углеводородов ацетиленового ряда и бен-
Рис. 1-34. Теплота парообразования углеводородов н моторных топлив и вели-
чина коэффициента К в зависимости от молекулярного веса при />=1,033 кГ/см*.
•— ^п^2п+2* &—СдНзп» LJ СдНзл (Цикличный); Д СлН2д—2* и ^п^2п—6;
1 — пиперилеп; 2—диэтиловый эфир; 3— изопентан; 4—бензол; 5 —Синтии; 6—
бензин Б-70; 7—изооктан; 8— изопропилбензол; 3—топливо Т-1; Л — по экспери-
ментальным данным и А— по уравнению (1-71) для нормальных углеводородов
алканового ряда.
зольной группы к группе циклопентанов и циклогексанов; наимень-
шие и приблизительно равные значения теплоты парообразования
имеют углеводороды парафинового и олефинового рядов (рис. 1-34).
Разность в величинах теплоты парообразования углеводородов этих
рядов может достигать 15 ккал/кг. В любом гомологическом ряду
изомерные углеводороды по сравнению с нормальными имеют более
низкую теплоту парообразования; максимальное ее понижение
может составлять 5—10 ккал!кг.
Согласно правилу Трутона теплота парообразования пропор-
циональна абсолютной температуре кипения жидкости:
('-69>
76
Теплофизичеоиие свойства топлив	[ Разд. 1
Правило Трутона довольно хорошо соблюдается для углеводо-
родов бензиновых фракций. Оно неприменимо как к очень низко-
кипящим, так и к высококипящим топливам.
Коэффициент пропорциональности К можно определять по урав-
нению, рекомендованному Кистяковским [Л. 4]:
К = 8,75 + 4,571 ]g Ts	(1-70)
или по формуле
К = 19,2 + 0, ОШ.	(1-71)
Для большинства углеводородов К = 20 -5-21 (рис. 1-34).
Для определения теплоты парообразования нормальных углево-
дородов парафинового ряда можно использовать уравнение
= 91,5—0,168^.	(1-72)
Рис. 1-35. Теплота парообразования углеводородов и моторных топлив в зави-
симости от температуры кипения [Л. 3].
®—СлН2л_2; д — СлН2га; □—С„Н2л (цикличный); —C„H2n_6- /—изопен-
тан; 2—этиловый эфир: 3—пиперилеи; 4—бензол; 5—этиловый спирт; 6—бен-
зин Б-70; 7—н-октан; 8—изопропилбензол; 9—топливо Т-1; А — по формуле (1-72)
и Б—по формуле (1-73) для нормальных углеводородов алканового ряда.
В многокомпонентных топливах состав жидкости и пара изме-
няется по мере испарения; в связи с этим теплота парообразова-
ния также оказывается переменной. В расчетах обычно пользуются
средним эффективным значением теплоты парообразования, относя
4 i-ii 1
Теплота парообразования
77
его к среднему молекулярному весу пли средней температуре
кипения.
Для определения теплоты парообразования парафиновых топ-
лив можно рекомендовать формулу Крэго [Л. 3]:
^=^-(6°-0,09U,	(1-73)
где d — относительная плотность топлива при 15° С.
Теплота парообразования низкокипящих углеводородов и от-
дельных фракций, рассчитанная по формуле (1-73), и теплота, опре-
деленная экспериментально, хороню согласуются; для высококнпя-
щих фракций формула дает преуменьшенные значения ls. Для
топлив с плотностью 0,64—0,91 и температурой кипения 40—300° С
расчетные значения отличаются от экспериментальных величин
теплот парообразования не более чем на 10%. Формула (1-73)
Рис. 1-36. Теплота парообразования в зависимости от температуры.
1 — этилеи; 2—этан; 3—пропаи; 4—бутан; 5—циклобутан; 6—этиловый эфир;
7—пентан; 8—этиловый спирт; 9—бензин Б-70; 10—бензол; И— топливо Т-1.
применима также для расчета теплоты парообразования при испа-
рении топлива в вакууме и при давлении не выше 5 кГ/см2.
Для определения теплоты парообразования сложных топлив
можно использовать номограмму, данную на рис. 1-35, где теплота
парообразования / представлена в виде функции средней темпе-
ратуры кипения ts при параметрах: молекулярный вес М и харак-
теризующий фактор К. [Л. 3].
Теплота парообразования зависит от температуры кипения,
т. е. от давления, при котором происходит испарение топлива. На
рис. 1-36 приведены графики l—f(ts) для нескольких индивидуаль-
ных жидкостей и моторных топлив; точками отмечены величины
теплот парообразования при давлении 1,033 кГ1см2 [Л. 4, 9 и 33].
Для вычисления теплот парообразования индивидуальных
78
Теплофизичесиие свойства топлив
[ Разд. 1
углеводородов и сложных топлив при давлениях, отличающихся от
атмосферного, можно рекомендовать уравнение
/1—0 \0,4
/ = g(t^0t) -	(*-74)
л	* л	S
где 0К = Пр—; 05 =-р— — приведенные температуры.
р 1 кр	1 кр
Расчетные значения теплоты парообразования по уравнению (1-74)
и экспериментальные удовлетворительно согласуются (рис. 1-37).
0.2 О -0,2 -о.ч -0,6 -п Р	lg l/ls								
									
				1		А			
		О,,							
				- 1				\1-Osf  I  1	— t.	
,л о --,-------,-------1--L—1---------1------1-------1-------1------1---
-1.6 -1.4	-1.2	-1.0	-0.8	-0.6	-0.4	-0,2 О 0.2
Рис. 1-37. Теплота парообразования в зависимости от температуры.
□ —этан; О —этилен; А — циклопропан; А—этиловый спирт; Q-пропан;
I	Г
О — пропилен; V—цнклобутан; ф—этиловый эфир; 0—и-бутан; (j)—бутилен;
Ч—бензол; ф — бензин Б-70; ф—н-пентан; v— метнлацетилен; ф — этнлацетат;
ф—топливо Т-1; / — по формуле (1-74).
Для приближенных расчетов теплоты парообразования индиви-
дуальных углеводородов и сложных топлив можно использовать
уравнение [Л. 4]
I = 4,575
1
Igx
(1-75)
кр
Здесь Тх и Тг—температуры кипения топлива, °К, при давлениях
рх и рг, которые следует брать близкими.
Теплота парообразования данного вещества может быть найдена
по теплоте парообразования эталонного вещества. Для двух веществ
§ 1-11 ]
Теплота парообразования
79
при температурах, ’равноудаленных от соответствующих критических
температур, отношение теплоты испарения постоянно, т. е.
/,
-Ц- = k при (fKp — Os = (<Кр — t)r
(1-76)
В качестве эталона для li целесообразно принимать воду. Сред-
няя ошибка вплоть до /кр'составляет не более 2%.
Мольные теплоты парообразования воды в зависимости от тем-
пературы приведены в табл. 1-28.
Таблица 1-28
Зависимость мольной теплоты парообразования воды
от температуры (<кр= 374,15° С)
О о 1	м/, , ккал/кг-моль	О о 1	о S? л» ie . о S а	О о 1	1 м/, ; ккал/кг-моль	О о 1 о. £	S V . с$ *2
0,5	780	9	2 580	40	4710	160	8 100
1	1 060	10	2 680	45	4 940	170	8 270
1,5	1 250	12	2 890	50	5 155	180	8 430
2	1 410	14	3 080	60	5 545	190	8 590
2,5	1 540	16	3 255	70	5910	200	8 740
3	1 660	18	3415	80	6 230	220	9 030
3,5	1 465	20	3 560	90	6 525	240	9 290
4	1 680	22	3 700	100	6 800	260	9 530
4,5	1 950	24	3 830	ПО	7 055	280	9 760
5	2 040	26	3 960	120	7 290	300	9 975
6	2 190	28	4 080	130	7515	320	10 180
7	2 330	30	4 195	140	7710	340	10 385
8	2 460	35	4 470	150	7915	360	10 580
Расчетные формулы для k сгруппированы в табл. 1-29.
Таблица 1-29
Расчетные формулы для k [Л. 6]
Гомологический ряд	
С„Н2л_|_2, парафиновые СлН2л+2, изопарафиновые СлН2л, олефиновые СлН2л, нафтеновые	0,50 4-0,80(й — 2) при п = 2—8 0,64 4-0,08 (п — 4) , п = 4-г-8 0,515 4-0,075 (п —2) , п = 24-8 0,64 4- 0,06 (п — 3) , п = З4-8
Константа k для СН4, С2Н2, С6Н6 и С10Н22 имеет значения
соответственно: 0,354; 0,538; 0,827 и 1,06.
80
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Обозначения, размерности и формулы
Наименование величины	Размерность	Обозна- чение
Истинная весовая теплоемкость при постоянном объеме 		ккал /кг -град	cv
Истинная объемная теплоемкость при постоянном объеме .....	ккал] нм.3-г рад	t cv
Истинная мольная теплоемкость при постоянном объеме 		ккал /кг-моль-град	мс„
Истинная весовая теплоемкость при постоянном давлении ......	ккал) кг-град	СР
Истинная объемная теплоемкость при постоянном давлении ....	ккал/нм3-г рад	t СР
Истинная мольная теплоемкость при постоянном давлении 		ккал/кг-моль • г рад	мср
Средняя весовая теплоемкость при постоянном объеме от 0 до t °C	ккал/кг-град	cvm
Средняя объемная теплоемкость при постоянном объеме от 0 до t °C	ккал/нм3-град	Cvm
Средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме от 0 до t °C	ккал/кг-моль  г рад	
Средняя весовая теплоемкость при постоянном давлении от 0 до t °C	ккал/ кг- град	срт
Средняя объемная теплоемкость при постоянном давлении от 0 до t °C	ккал/нм3 -град	с рт
Средняя мольная теплоемкость при достоянном давлении от 0 до t° С	ккал/кг-моль  град	мсрт
§ 1-11]
Теплота парообразования
81
Таблица 1-30
пересчета теплоемкостей
Формулы	Примечание
du ~dt~ у VM ЛЧ ARm cv+ М ^СР- Цм t 1 с —J cvdt 0 ™рт ^cvtn t tJ cpdt 0 ™Pm Wptn— vM Мсрт	U — внутренняя энергия; t — температура; 70 — удельный вес при <=0°С и Р=760 ммрт.ст.', М — молекулярный вес; 1 А = ккал!кГ-м — тепловой эквивалент ме- ханической работы; /?м = 848 кГ-м)кг-моль-град — универсальная га- зовая постоянная; k — показатель адиабаты; пм — объем моля газа при нормальных условиях;, для идеального газа с>м= 22,41 нм31кг-моль\ объем газа прн Р = 760 мм рт. ст. и t = 0° С, выраженный в кубических метрах,, обозначается НМ3
0-718
82
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
1-12. ТЕПЛОЕМКОСТЬ
Теплоемкость — отношение количества! теплоты, сообщае-
мой системе в каком-либо процессе, к соответствующему измене-
нию температуры.
Теплоемкость тела при разных процессах изменения состояния
его может принимать значения от +оо (изотермический процесс
с подводом тепла) до —оо (изотермический процесс с отводом теп-
ла). Для адиабатического процесса с=0.
Различают истинные и средние теплоемкости,
относя их к 1 кг, 1. м3, 1 молю вещества. В теплотехнических рас-
четах используют иногда теплоемкости продуктов сгорания, отне-
сенные к количеству топлива.
В расчетах наиболее часто используется средняя теплоемкость,
выраженная в кал)г  град или ккал!кг • град.
Размерности и формулы пересчета для теплоемкостей приве-
дены в табл. 1-30.
Истинная и средняя теплоемкости моля идеального газа при
постоянном давлении больше истинной и средней теплоемкости при
848
постоянном объеме на величину = 427= 1,986 ккал!кг-моль • град.
В термодинамических расчетах большое значение имеет вели-
чина отношения теплоемкости при постоянном давлении к тепло-
емкости при постоянном объеме. Эта величина, являющаяся пока-
зателем адиабаты, обозначается буквой k:
k =
ср____J
% ~	+ мсо ’
(1-77)
Показатели адиабаты для технически важных газов, входящих
в состав продуктов сгорания, указаны в табл. 1-31, а для некото-
Таблнца 1-31
Ср
Показатели адиабаты для газов k = —— [Л. 5]
t, °C	Воздух (сухой)	N,	О,	Н,	СО 0	СО,	н.о
0	1,400	1,402	1,397	1,410	1,400	1,301	*.		
100	1,397	1,400	1,385	1,398	1,397	1,260	1,28
200	1,390	1,394	1,370	1,396	1,389	1,235	1,30
300	1,378	1,385	1,353	1,395	1,379	1,217	1,29
400	1,366	1,375	1,340	1,394	1,367	1,205	1,28
500	1,357	1,364	1,364	1,390	1,354	1,195	1,27
600	1,345	1,355	1,321	1,387	1,344	1,188	1,26
700	1,337	1,345	1,314	1,381	1,335	1,180	1,25
800	1,330	1,337	1,307	1,375	1,329	1,177	1,25
900	1,325	1,331	1,304	1,369	1,321	1,174	1,24
1 000	1,320	1,323	1,300	1,361	1,317	1,171	1,23
§ 1-12]
Теплоемкость
83
Таблица 1-32
Показатель адиабаты для паров углеводородов и этилового
с
спирта k = ~~т~ [Л. 5]
t, °C	Метан СН4	Этан санв	Про- пан сан8	Бутан С4Н10	Пен- тан С5Н12	Гексан СвНи	Гептан С7Н1в	Октан с8н1в	Этило- вый спирт С2НвО
0	1,314	1,202	1,138	1,097	1,077	1,063	1,053	1,046	1,16
100	1,268	1,154	1,102	1,075	1,060	1,050	1,042	1,037	1,12
200	1,225	1,124	1,083	1,061	1,049	1,040	1,035	1,030	1,10
300	1,193	1,105	1,070	1,052	1,042	1,035	1,030	1,026	1,08
400	1,171	1,095	1,062	1,046	1,037	1,031	1,027	1,023	1,08
500	1,155	1,085	1,057	1,043	1,035	1,029	1,025	1,022	1,07
600	1,141	1,077	1,053	1,040	1,035	1,027	1,023	1,020	1,06
рых индивидуальных углеводородов — в табл. 1.-32. Для одноатом-
ных газов 6=1,67. В качестве первого приближения величину k
для двухатомных газов ОН и NO следует брать равной показателю
адиабаты для СО.
Теплоемкости сп и ср могут быть выражены через показатели
адиабаты:
Сч-(Й — 1)М ’
(1-78)
k
ср- k —I м •
(1-79)
Найденная тем или иным способом зависимость ср от Т обычно
выражается эмпирическим уравнением
мср = а + ЬТ + -уу	(1-80)
или
мср = а + ЬТ + сТг.	(1-81)
Значения коэффициентов уравнений (1-80) и (1-81) приведе-
ны в табл. 1-33.
Для определения средней теплоемкости паров индивидуальных
углеводородов и моторных топлив (смесей углеводородов) в интер-
вале температур от 0 до 300° С можно пользоваться уравнением
=	(1-82)
Для парафиновых и олефиновых углеводородов, а также для
моторных топлив а=0,0012, для ароматических углеводородов
а = 0,0020 и для нафтеновых.(С„Н2п) <2=0,0015.
оо
Таблица 1-33
Коэффициенты уравнений (1-80) и (1-81) [Л. 6]
Вещество (газы)	а	Ь-10»	с'Ю*	с. 10»	Температур- ный интер- вал, ®к	Вероят- ная ошибка, %	(^p)sea
С (графит)	( 2,673 1 1.1	2,617 4,8	—1,169	—1,2	273—1 373	2	
	/ 4,10	1,02	—2,10			298—2 300	2,5	2,066
	( 6,60	1,20	—	—	273—2 500	2	
со2	6,369	10,100	—	—3,405	300—1 500	2	
	( 6,62	0,81	—	—	273—2 500	2	
Н2	6,88	0,066			0,279	_—	—	
	1 6,9469	—0,1999	—	0,4808	300—1 500	0,49	6,892
Н2О	J 8,22	0,15			1,34	300—2 500	1,5	
	( 7,17	2,56	0,08	—	298—2 500	0,5	8,025
NO	8,05	0,233	—	1,563	300—5 000	2	
N2	J 6,30	1,819			—0,345					
	1 6,66	1,02	—	—	298—2 500	1	6,960
	( 8,27	0,258	— 1,877			273—5 000	1.5	
О2	1 6,26	2,746	—	—0,770	—	—	
н	4,969											4,97
N	4,968	—	—	—	—	—	4,968
	J 8,643	0,202	—1,030			298—1 500	0,13	| 7,017
О2	1 8,186	0,594	—2,972	—	600—3 000	0,5	
ТеплофизиЧескйе свойства топлив
Вещество (газы)	а	b-10-1	С*
со	( 6,3424 1 6,79	1,8363 0,98	—(
со2	J 6,85 \10,55	8,533 2,16		
NO	7,03	0,92	—(
N2O	10,92	2,06	
ОН	6 ,45	0,88	(
Метан СН4	3,422	17,845	
Ацетилен С2Н2	12,13	3,84	——
Этилен С2Н4	2,706	29,160	
Этан С2Н6	1,375	41,852	
Пропилен С3Нв	2,974	45,024	
Пропан С3Н8	0,410	64,71	
Бутаи С4Н10	4,357	72,552	
Пентан С5Н12	3,140	100,532	
Бензол С8Нв	—5,04	95,63	
Циклогексан С8Н12	—7,701	125,675	
Гексан С5Н14	7,313	104,906	
Толуол С,Н8	4,74	113,46	
Гептан С,Н1в	5,401	136,29	
Октан С8Н,8	0,231	155,942	
Этиловый спирт С2Н8О	3,578	49,847	

Продолжение табл. 1-33
•101	с-101	Температур- ный интер- вал, °К	Вероят- ная Ошибка, %	(Ср )28S
—					
),11	—	290—2 500	1	6,965
—			300—2 000	1,5	
>,04	—	 298—2 500	1,5	| 8,874
),14	—	298—2 500	1	7,137
>,04	—	298—2 000	1	9,251
),38	—	298—3 000	0,5	7,141
—	—4,165	291—1 500	0,71	8,536
>,46	—	298—2 000	1	10,50
—	—9,059	291—1 500	1,46	10,41
—	—13,827	291—1 000	0,76	12,59
—	—11,376	270—510	0,16	15,27
—	—22,582	298—1 500	0,73	17,57
—	—22,145	298—1 500	1 ,74	23,61
—	—35,560	298—1 500	0,32	29,30
—	—40,6	—	—	19,54
—	41,584	298—1 500	2,66	25,40
—	—32,397	298—1 500	1,85	35,06
—	—46,7	—		24,80
—•	—48,771	298—1 500	0,23	40,82
—	—55,857	298—1 500	0,24	46,58
—	16,991	300—1 000	0,28	17,59
00-
О1
Теплоемкость
86
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Иногда для проведения расчетов воздух удобно рассматривать
как смесь двух газов: кислорода с атмосферным азотом (совокуп-
ность химически чистого азота н других газов, кроме кислорода).
Теплоемкость атмосферного азота определяется как
мс в — 0,21 мс о
(мсрМ2)атм =	0J9	’	(,_83)
Теплоемкость продуктов сгорания стехиометрической смеси
углеводородов с воздухом слабо зависит от состава топлива. Это
положение объясняется тем, что теплоемкости продуктов сгорания
углерода н водорода в стехиометрическом объеме воздуха, как
следует из табл. 1-34, близки иа всем температурном интервале от
0 до 2 100° С.
Таблица 1-34
Средние объемные теплоемкости продуктов полного сгорания
углерода и водорода в теоретически необходимом количестве
воздуха от 0 до t °C [ккал/нм3 град] [Л. 34]
। Температура, °C	Теплоемкость		Среднее значение теплоемкости 1 нм9 продуктов сгорания углерода и водорода	Температура, ®С	Теплоемкость		! Среднее значение теплоемкости 1 нм9 продуктов сгорания углерода и водорода
	продуктов сгора- ния углерода	; продуктов сго- рания водорода			продуктов сго- рания углерода	продуктов сго- рания водорода	
0	0,321	0,325	0,323	1 100	0,377	0,364	0,370
100	0,330	0,327	0,328	1 200	0,381	0,368	0,375
200	0,335	0,329	0,332	1 300	0,385	0,372	0,379
300	0,340	0,332	0,336	1 400	0,387	0,376	0,381
400	0,345	0,335	0,340	1 500	0,390	0,379	0,385
500	0,350	0,339	0,345	1 600	0,393	0,382	0,388
600	0,355	0,343	0,349	1 700	0,395	0,385	0,390
700	0,360	0,347	0,353	1 8С0	0,397	0,388	0,393
800	0,365	0,350	0,357	1 900	0,400	0,391	0,395
900	0,369	0,354	0,361	2 000	0,402	0,394	0,398
1 000	0,373	0,359	0,366	2 100	0,404	0,396	0,400
Содержание кислорода в составе горючей массы топлива не-
сколько повышает теплоемкость продуктов сгорания вследствие
повышения отношения двуокиси углерода и водяного пара к азоту
в составе продуктов сгорания.
Содержание влаги в топливе также повышает теплоемкость
продуктов сгорания вследствие увеличения содержания водяного
пара.
Теплоемкость продуктов сгорания зависит от коэффициента
избытка воздуха (рис. 1-38) и полноты сгорания топлива. Чем мень-
ше а и ниже полнота сгорания топлива, тем больше весовая тепло-
емкость продуктов сгорания.
§ 1-12]
Теплоемкость
87
Для подсчета теплоемкости смеси газов используется формула
=	о-84)
При вычислении теплоемкости сухого воздуха принимается
следующий его объемный состав [Л. 2]:
Г1	N,	о2	СО2	н2	одноатомные
%	78,026	21,000	0,030	0,014	0,930
Среднюю объемную теплоемкость продуктов сгорания газообраз-
ных топлив (смесей) прн различных коэффициентах избытка воз-
духа [Л. 2] следует вычислять по формуле
/Ej vicpmi 4~ (а ртв
СР'—=- S^ + ^-l)^	(1'85)
где Sonc — сумма объемов азота, углекислого газа н водяных паров
в продуктах полного сгорания при а = 1, образующихся при сгора-
нии 1 нм3 газообразного топлива, hjw3; vt — объем i-ro газа (нм3),
входящего в состав продуктов сгорания, получаемых при сгорании
I нм3 газообразного топлива; cplni и ср1пв — средняя теплоемкость
Рис. 1-38. Средняя весовая теплоемкость продуктов сгорания бензино-воздушной
смеси в зависимости от коэффициента избытка воздуха и температуры.
Гс= 100° С; рс = 1 кГ1см* 1 — t— 1 527° С; 2—/=2 027® С; 3 — t-
= 2 727°С; 4—1= t2; tz—теоретическая температура продуктов сго-
рания.
88
Теплюфизичеокие свойства топлив
[ Разд. 1
i-го компонента газа и воздуха, входящих в состав продуктов сго-
рания, ккал/нм3-град.
Для вычисления средней мольной теплоемкости продуктов сго-
рания следует пользоваться формулой
*Vn.c = 22'4l43>nr	(1-86)
Средняя весовая теплоемкость продуктов сгорания газообразных
топлив рассчитывается по формуле
vicpmi ~Ь (а	1) Lvcрт в
(1-87)
с рт п.с
Yo + 1,306^
Теплоемкость продуктов сгорания углеводородо-воздушных сме-
сей при полном сгорании смеси и коэффициенте избытка воздуха
1 < а со может быть вычислена по формуле [Л. 2]
срт = Г	' 1 [ "З- 1 СР>п СОа %срт Os) +
s;+1
~Ь(^сртН2О	$срт Оа) Нт + срт. Оа^'
’т aLt + СР™ в } • (1'88)
Пересчет средних весовых теплоемкостей, рассчитанных от 0° К
до Т° К, к теплоемкостям, рассчитанным от 0° С до t° С, произво-
дится по уравнениям:
т Ti Ti ft	f t
c pm ~ c pm ~f~	cpm f 4" cpm f >
t tt	т Т
срт = срт ~t~ Срт t 4" С Р>п ~ ‘
(1-89)
Пример. Определить среднюю теплоемкость углекислоты при
Т = 1 273° К, если известно, что при t = 1 000° С
4^ = 0,2681 ккал[кг-град.
Для расчета стрт по формуле (1-89) необходимо знать срт еще
при какой-нибудь температуре, рассчитанной по абсолютной и сто-
градусной шкалам. Пусть такой температурой будет tt = 25° С (?,=
= 298° К); для этой температуры = 0,1991 ккал[кг-град, а
сТр'т = 0,1703 ккал!кг-град.
Тогда
298	25
4т = °’1703Т273 - 0.1991-1-273-+
1 000
+ 0,2681 • |~2уд- = 0,2465 ккал1кг-град.
Теплоемкости газов, паров углеводородов, смесей горючих газов
и продуктов их сгорания при температуре (*т0°С и абсолютном
давлении р=0 приведены в табл, 1-35—1-39,
Таблица 1-35
Термодинамические характеристики газов, входящих в состав продуктов сгорания, при /=0 °C
(теплоемкость и энтальпия даны при р = 0, энтропия и удельный вес—при р=1,033 кГ/см2) [Л. 2]
Газ	Средняя мольная теплоемкость при постоянном давлении ккал!кг-молъ-град	Средняя мольная теплоемкость , при постоянном давлении ккал!кг'молъ»град	Средняя весовая теплоемкость । при постоянном давлении срт* ккал/кг-град	Средняя весовая теплоемкость при постоянном объеме cvm, ккал}кг*град	объемная теплоемкость гоянном давлении ал!нм*’град		теплоемкость бъеме ад		Абсолютное значе- ние энтальпии			Абсолютное значе- ние энтропии			Молекулярный вес M	Удельный вес т0, кг!нм*	Л/?м 1,9858 —п— —гг- ккал кг-град ММ
									•« о г; ft ft ft CD СО S	/273 16’	/273.16» ккал!нм*	ч о а? CD 4 — ft SV О) Q СО ft s ft	S273 ]g. ккал/кг-град	TO Q S’ 5- ft V Q ft ft CD co co			
							1 Средняя объемная при ПОСТОЯННОМ 01	а? аг Ч а ft ft ё ь* CJ									
					Средняя при ПОС1	ft ft ё С*. Cj											
Воздух	6,944	4.958	0,2397	0,1711	0,3098		0,2212		1 891	65,274	84,419	45,650	1.5758	2,3794	28,970	1.292	0.0685
Н2О(пар)	8,001	6,015	0,4441	0,3339	0,3569		0,2684		2 160	119,893	92,110	44,395	2.4642	1,8936	18,016	0,804	0.1102
N.O	8,945	6,950	0,2032	0,1581	0,3991		0,3105		2 060	46,796	92.584	51,710	1,1747	2,3240	44,020	1,964	0,0451
СО.	8,565	6,579	0,1946	0,1495	0,3821		0,2935		2 016	45,807	90,566	50,256	1,1419	2,2577	44,010	1.963	0,0451
о.	6,992	5,006	0,2185	0,1564	0,3119		0,2233		1 900	59,375	84,859	48,400	1,5125	2,1617	32,000	1,428	0,0620
N.	6,954	4,968	0,2482	0,1773	0,3102		0,2216		1 897	67,711	84,687	44,121	1,5748	1,9697	28,016	1,250	0,0709
н.	6,835	4,849	3,3904	2,4053	0,3049		0,2163		1 850	91,765	75,726	30,630	1,5193	1,2533	2,0160	0,090	0,9850
NO	7,160	5,174	0,2386	0,1724	0,3194		0,2308		2 020	67,315	90,218	49,696	1,6561	2,2195	30,008	1,339	0,0662
СО	6,956	4,940	0,2483	0,1774	0,3103		0,2217		1 897	67,750	84,687	46,573	1,6627	2,0791	28,010	1,250	0,0709
ОН	7,163	5,177	0,4212	0,3044	0,3196		0,2310		1 927	113,299	85,994	43,260	2,5435	1.9305	17,008	0.759	0,1167
О	5,272	3,286	0,3295	0,2053	0,2352		0,1466		1 475	92,187	65,821	37,980	2,3737	1,6948	16,000	0,714	0.1241
N	4,965	2,979	0,3544	0,2126	0,2215		0,1329		1 356	96,801	60,501	36,154	2,5809	1,6131	14,008	0,625	0.1418
С	5,068	3,082	0,4222	0,2566	0,2261		0,1375		1 437	119,75	64,186	37,297	3,1055	1,6645	12,010	0,536	0,1653
Теплоемкость
00
to
90
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Термодинамические характеристики паров углеводородов при
удельный вес—при
Название углерода	Средняя мольная тепло- емкость при постоянном давлении мс рт, ккал/кг-моль-град	Средняя мольная тепло- емкость при постоянном объеме Mcvtn, ккал/кг-моль*г рад	Средняя весовия тепло- емкость при постоянном дав- лении срт, ккал/кг-град	Средняя весовая тепло- емкость при постоянном объеме cvm, ккал/кг-град	Средняя объемная тепло- емкость при постоянном дав- лении срт, ккал/нм3 -г рад	Средняя объемная тепло- емкость при постоянном объеме cvm, ккал/нм3*град	
Углеводороды метанового
Метан	..	.	8,29	6,31	0,5172	0,3934	0,3702	0,2816
Этан		11,83	9,84	0,3934	0,3274	0,5278	0,4392
Пропан 			16,32	14,33	0.3701	0,3250	0,7281	0,6393
Бутан 		22,10	20,11	0,3802	0.3460	0,9860	0,8972
Пентан 		27,45	25,46	0,3305	0,3529	1,2246	1,1359
Гексан 		32,98	30,99	0,3827	0.3596	1,4710	1,383
Гептан 		38,51	36,52	0,3843	0,3645	1,7180	1,629
Октан		44,04	42,05	0,3856	0,3681	1,9650	1,876
		У г л	еводороды		этиле!	О В О г О
Этилен (этеи)		9,78	7,79	0,3486	0,2777	0,4363	0,3475
Пропилеи (пропен) 		14,33	12,34	0,3406	0,2933	0,6393	0,5505
Бутилен (1-бутен)		19,88	17,89	0,3543	0,3189	0,8874	0,7981
Пентен-1		25,70	23,70	0,3665	0,3379	1,147	1,057
Пентен-2 (cis)		23,50	21,50	0,3351	0,3066	1,048	0,959
2-Метилбутен		23,70	21.70	0,3379	0,3094	1,057	0,968
Гексен-1		31,23	29,24	0,3711	0,3474	1,394	1.305
Гентен-1		36,76	34,77	0,3744	0,3541	1,649	1,551
Октен-1 				42,29	40,30	0,3769	0,3392	1,887	1,798
Нонен-1 	  .	47,82	45,83	0,3788	0,3631	2,133	2,045
Декен-1 		53,35	51,36	0,3804	0,3662	2,380	2,291
Ундекен-1		58,88	56,89	0,3816	0,3687	2,627	2,588
Додекен-1		64,41	64,42	0,3827	0,3709	2,874	2,785
Тридекен-1 		69,94	67,95	0,3836	0,3727	3.120	3,032
Тетрадекен-1		75,47	73,48	0,3843	0,3742	3,367	3,278
Пентадекеи-1 		81,00	79,01	0,3850	0,3755	3,614	3.525
Гексадекен-1		86,53	84,54	0,3856	0,3767	3,869	3,772
Углеводороды ацетиленового
Ацетилен (этин)		10.01	8,02	0,3845	0,3080	с,4466	0,3578
Метилацетилен (пропин). . .	13.69	11,70	0,3417	0,2920	0,6108	0,5220
Этилацетилен (бутин-1) . . .	18,19	16,20	0,3363	0,2995	0,8115	0,7227
Пропилацетилен (пентии-1). .	23,90	21,90	0,3510	0,3210	1,070	0.977
§ М2]
Теплоемкость
91
Таблица 1-36
/ = 0° С (теплоемкость и энтальпия даны при р — 0, энтропия и
/>= 1,033 кГ/смг) [Л. 2]
Абсолютное значе- ние энтальпии			Абсолютное значение энтропии			Химическая формула	Молекулярный вес М	Удельный вес у0> кг/нм9	AR^ 1,9858 ——— = м~~ ккал/кг-г рад М	Jvl
мЛ27.3,16- ккал/кг-моль	£	3 сЬ	ПЬ Q е, С - К ч- со 4е S X	ЛЬ а е, <Ь St О) Й со !а	s273,l 6’ ккал/нм^-г рад				
ряда (алканы) СЛН2Л_|_2
2 190	136,530	1 568	43,76	2,728	31,332	СН4	16,04	0,716	0,1238
2 559	84,802	3 422	53,73	1,786	72,105	С,Нв	30,07	1,342	0,0660
3 080	69,857	6 058	63,09	1,429	123,921	С3Н8	44,09	1,967	0.0450
4 070	ТО,027	10 553	72,09	1,240	186,923	С4Н10	58,12	2,593	0,0342
4 950	68,607	15 934	80,77	1,119	259.999	С5Н,2	72,15	3,219	0,0275
5 830	67.656	22 410	89,46	1,038	343,884	с8н14	86,17	3,844	0,0230
6 710	66,966	29 994	98,15	0,979	438,730	с,н1в	100,20	4,470	0,0198
7 690	66,538	38 730	106,84	0,935	544,457	С8Н48	114,22	5,096	0,0174
ряда	(а л к е	н ы) Сп	н2„						
2 270	80,926	2 840	51,52	1,837	64,451	сан4	28,05	1,251	0,0708
2 860	67,965	5 368	62,46	1,484	117,237	с8н„	42,08	1,877	0,0472
3 703	65,953	9 261	71,60	1,276	179,215	С4Н8	56,10	2,503	0,0354
4 670	66,590	14612	80.71	1,151	252,541	С5Н,„	70,13	3,129	0,0283
4 200	59,888	13 142	80,61	1,149	252,223	С5Н1О	70,13	3,129	0,0283
4 260	60.744	13 329	78,67	1,122	246,158	с«н„	70,13	3,129	0,0283
5 550	65,945	20 840	89,3	1,061	335,321	С8Н 12	84,16	3,755	0,0236
6 440	65,593	28 207	98,1	0,999	429,678	С7Н14	98,18	4,380	0,0202
7 320	65,235	36 644	106,8	0,952	534,641	С8Н18	112,21	5,006	0,0177
8 220	65,119	46 295	115,4	0,9142	649,933	с,н18	126,23	5,632	0,0157
9 090	64,808	56 885	124,1	0,8848	776,618	с40на0	140,26	6,258	0,0142
9 960	64,554	68 555	132,8	0,8607	914,062	С1,Н32	154,29	6,883	0,0129
10 870	64,583	81 623	141,6	0,8472	1063,270	Ci,Ha4	168,31	7,509	0,0118
11 740	64,385	95 505	150,2	0,8237	1221,880	С18На8	182,34	8,135	0,0109
12 640	64,371	110,726	158,9	0,8092	1391,960	с14на8	196,36	8,760	0,0101
13510	64,214	126,805	167,5	0,7961	1572,150	син80	210,39	9,386	0,0094
14 390	64,120	144,073	176,3	0,7856	1765,110	С,,н„	224,42	10,01	0,0088
ряда (алкины) СЛН2Л__2
2 130	81,797	2 475	47,07	1,808	54,695	с„на 	26,04	1,162	0,0763
2 740	68,397	4 896	58,04	1,449	103,717	С,Н4	40,06	1,787	0,0496
3 320	61,379	8 011	67,80	1,253	163,601	С4Н8	54,09	2,413	0,0367
4 300	63,133	13 068	76,80	1.127	233.395	CSH8	68,11	3,039	0,0231
о
ь
Д

Средняя мольная тепло-
емкость при постоянном
давлении мсрт,
ккал/кг-молъ-г рад
СО
ьэ
Средняя мольная тепло-
емкость при постоянном
объеме MCvm,
ккал/кг-молъ-г рад
Средняя весовая тепло-
емкость при постоянном дав-
лении Срт, ккал/кг-град
Средняя весовая тепло-
емкость при постоянном
объеме cvrn, ккал/кг -град
Средняя объемная тепло-
емкость при постоянном дав-
лении срт, ккал/нм3-град
Средняя объемная тепло-
емкость при постоянном
объеме cvm, ккал/нм^град
Теплофизические свойства топлив [ Разд.
§ М2]
Теплоемкость
93
Продолжение табл. 1-36
Абсолютное значе- ние энтальпии			Абсолютное значе- ние энтропии			Химическая формула	Молекулярный вес М	Удельный вес ?0, кг!нм*	Q г» г» о оо | 1Л оо Ch < п
1	ЯРОМ-гЯ/шЯХ 1	*91 £25^ и	^273,16' ккал/кг	«э V О	mS273,16> ккал/кг -моль-г рад	s273,16’ ккал/кг г рад	S273,16- ккал/нм^-г рад				
ди олефинов
2 680 3 390 4 180 4 290	66,899 62,673 61,371 62,986	4 789 8 180 12 703 13 037	57,08 68,37 77,6 77,5	1,425 1.264 1,139 1,138	102,002 164,977 235,826 235.522	С8Н» С<Н, С5Н8 С5Н8	40,06 54,09 68,11 68,11	1,787 2.413 3,039 3,039	0,0496 0,0367 0,0291 0,0291
3 820	56,085	11 609	73,3	1,076	222,759	С5Н8	68,11	3,039	0,0291
цикле 3 120	пент 44.488	а н о в 9 762	слн2л 68.21	0,9726	213,423	С5Н,0	70,13	3,129	0,0283
4 159	49,310	15 583	78,93	0,9378	296,382	С»Н1а	84,16	3,755	0,0236
4 870	49,612	21 331	87,82	0,8955	384,652	С3Н,4	98,18	4,380	0,0202
5 760	51,332	28 834	96,6	0,8609	483,580	С8Н„	112,21	5,006	0,0177
6 640	52,602	37 396	105,3	0,8342	593,050	Сон„	126,23	5,632	0,0157
7 520	53,615	47 060	114,0	0,8128	713,412	CioHso	140,26	6,258	0,0142
8 410	54,508	57 886	122,7	0,7953	844,544	СцН28	154,29	6,883	0,0129
9 290	55.196	69 759	131,4	0.7807	986,683	CjaHg^	168,31	7,509	0,0118
10 170	55,774	82 733	140,1	0,7683	1139,71	С13Н2в	182,34	8,135	0,0109
11 060	56,325	96 886	148,9	0.7583	1304,36	СцНц	196,36	8,760	0.0101
11 940	56,751	112 069	157,5	0,7486	1478,29	С)&Нэ0	210,39	9,386	0,0094
12 820	57,125	128 354	166,2	0,7406	1663,93	CjgHaa	224,42	10,012	0,0088
цикл 3 630	г е к с 43,133	а и о в 13 631	69,04	0,8335	259,245	CaHiS	84,16	3,755	0,0236
4 470	45,528	19 579	79,26	0,8073	347,159	C7H„	98,18	4,380	0,0202
5 199	46V52	25 981	88,2	0,7869	441,529	CgHi#	112,21	5,006	0,0177
6 070	48,087	34 186	96,4	0,7637	542,925	C8H18	126,23	5,632	0,0157
6 960	49,622	43 556	105,1	0,7493	657,718	GloHao	140,26	6,258	0,0142
7 840	50,813	53 963	113,8	0,7376	783,285	СцН2>	154,29	6,833	0,0129
8 720	51,809	65 478	122,6	0,7284	920,693	CisHa4	168,31	7,509	0,0118
9610	52,704	78 177	131,2	0,7201	1067,31	CjsHm	182,34	8,135	0,0109
10 490	53,422	91 892	140,0	0,7130	1226,40	C14H28	196,36	8,760	0,0101
11 370	54,042	106 719	148,6	0,7063	1394,76		210.39	9,386	0,0094
12 260	54.629	122 747	157,4	0,7014	1575.89	CjeH3f	224,42	10,012	0,0988
бензо 2 930	ла и 37,511	: п и р т 1 10211	ы 62,66	0,8022	218,370	ceHe	78,11	3,485	0,0254
4 260	40,906	19 792	79,95	0,7677	371,448	ceHe	104,14	4,646	0,0191
5 199	43,920	27 367	88,50	0,7489	466,572	C8HI0	118,17	5.272	0,0168
3 200	69.459	6 576	64,94	1,4090	133,452	C2H6OH	46,07	2,055	0,0431
94
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Термодинамические характеристики горючих газов при t—О5'С
г	ныи вес—при
Наименование газа		Средняя мольная теплоемкость I при постоянном давлении мсрт, ккал/кг-моль-град	Средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме мсигп, ккал/кг-моль -град	Средняя весовая теплоемкость при постоянном давлении Срт> ккал/кг -град	Средняя весовая теплоемкость при постоянном объеме cvntl ккал/кг-град	Средняя объемная теплоемкость при постоянном давлении Срт ккал/нм*-г рад
Доменный (коксовых печей) .	I	7,11 7,11	5,12 5,12	0,245 0,277	0,176 0,199	0,317 0,317
Газ подземной газификации	II	7,20	5,22	0,280	0,202	0,321
ПОДМОСКОВНОГО УГЛЯ	I jjj Газ подземной газификации каменно-		7,28	5,29	0,275	0,200	0,325
го (донецкого) угля . . . . Саратовский (Елшанка) . . . .		7,12 8,45	5,14 6,46	0,267 0,493	0,192 0,377	0,318 0,377
Дагестанский (Изербаш) . . .		9,84	7,85	0,440	и, зЬ1	0,439
Наименование газа	О		ни	Состав газа,		
				О и	о и	-
Доменный газ (коксовых печей) . .	—	58,5 63,5	2,7 14,5	28,0 10,0	10,5 9,5	
Газ подземной газификации 1 jj	0,2	54^0	18J	9,4	16,0	
ПОДМОСКОВНОГО угля	| III	0,2	56,2	14,6	4,8	16,0	
Газ подземной газификации каменно- го (донецкого) угля		0,2	57,6	Н,1	18,4	10,3	
Саратовский (Елшанка)	•	—	3,3	—	—	0,2	
Дагестанский (Изербаш)		—	4,0	—	—	2,0	
Примечание. Lv—стехиометрический коэффициент—объем воздуха, теоре
объемы углекислого газа, азота н водяного пара в продуктах сгорания при а»1.
§ М2]
Теплоемкость
95
Таблица 1-37
(теплоемкость и энтальпия даны при />=0, энтропия и удель-
/>=1,033 кГ!смг) [Л. 2]
	Средняя объемная теплоемкость при постоянном объеме cvtn> ккал1нм8-град	Абсолютное значение энтальпии			Абсолютное значение энтропии			Молекулярный вес М.	Удельный вес /0, кг/нм3	ARM 1,9858	,	л 	м =—-— ккал!кг >град м	м
		м^зяв» ккал/кг-моль	Г» V	I , ккал!нм8 2?3»1в	'	<3 о * со о S *	I S2M,le, ккал/кг-град	5т.и'ккал1нм3 'град			
	0,229	1 910	65,75	85,209	45,52	1,567	2,031	29,05	1,296	0,0683
	0,228	1 910	74,37	85,228	43,50	1,694	1,941	25,68	1,146	0,0773
	0,233	1 910	74,29	85,211	43,26	1,683	1,930	25,71	1,147	0,0772
	0,236	1 930	73,19	86,070	43,80	1,661	1,953	26,37	1,176	0,0753
	0,229	1 910	71,56	85,230	44,17	1,655	1,971	26,69	1,191	0,0744
	0,288	2 200	128,35	98,191	42,91	2,503	1,915	17,14	0,765	0,1158
	0,350	2 330	104,25	103,937	47,54	2,127	2,121	22,35	0,997	0,0888
Продолжение табл- 1-37
% (но объему)								О 2 со	Объем воздуха и продуктов сгорания иа 1 нм8 горючего газа			
СО X	о'н	X и	X и	X и	ГС и	X о	X и	J я S С; «- 5 So-5. <и г» >> в Ja	to	°со„	»N,	°н,о
		0,3						-	1,296	0,76	0,39	1,18	0,05
0,6			1,8					—				1,146	0,80	0,22	1,27	0,20
0,5			1,0	0,2									1,149	0,82	0,27	1,19	0,23
2,0	5,0	1,0	0,2	—	—	—	—	1,179	0,72	0,24	1,13	0,25
0,6			1,8											1,191	0,91	0,31	1,29	0,17
			94,0			1,2	0,7	0,4	0,2	0,765	9,51	1,01	7,55	2,13
—	—	75,0	—	6,8	6,0	6,0	0,2	0,998	11,63	1,34	9,23	2,44
тически необходимый для сгорания 1 нм8 газа; °Na’ с,наО~соответственно
образующиеся при сгорании 1 нм8 газообразного горючего газа.
96
ТеплофИЗИЧёСКНе Свойства Фойлив
( Разд. 1
Таблица 1-38
Теплоемкость продуктов полного сгорания газообразных
топлив, образующихся при сгорании 1 нм3 топлива, при
а=1; /=0° С и р=0 [Л. 2]
При постоян-
ном давлении
При постоян-
ном объеме
Наименование газа
Газ подземной газификации подмосковного угля	( I 1 11 1 ш	0,548 0,533 0,532	0,248 0,254 0,223	0,398 0,403 0,388	0,177 0,181 0,159
Газ подземной газификации (донецкого) угля		каменного	0,578	0,282	0,421	0,201
Саратовский (Елшанка) . .		3,48	2,95	2,53	2.Н
Дагестанский (Изербаш) . .			4,24	3,60	3,09	2,57
Примечание, срт[ и с ртв —средине
ха, входящих в состав продуктов с.гораиия.
теплоемкости /-го газа
и возду-
Средние весовые теплоемкости тех же газов и паров в зависимо-
сти от температуры приведены в табл. 1-40—1-46.
В таблицах даны величины Л7?м. М. и уо, позволяющие по
известным значениям срт вычислять скт и теплоемкости, отнесен-
ные к 1 молю и к I нм3.
Теплоемкость смесей паров углеводородов при решении техни-
ческих задач может рассчитываться по правилу смешения.
Средние весовые темплоемкости углеводородов (паров) СпН2п+2
(парафиновые углеводороды), СпН2п и СпН2п_2 при Л4>100
.равны приблизительно 0,38 ккал/кг  град; углеводороды, отно-
сящиеся к первым членам гомологических рядов, СпН2п_в и
•С„Н2„ (циклические) имеют срт значительно ниже 0,38 ккал/кг-град;
при увеличении молекулярного веса теплоемкость возрастает, стре-
мясь к срт = 0,38 ккал/кг-град (рис. 1-39). Теплоемкости паров
бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций при температу-
ре 0° С в среднем равны 0,35 ккал/кг • град [Л. 2 и 4].
Теплоемкость газов сравнительно слабо зависит от давления.
При переходе от абсолютного давления р=0 к давлению р, отлич-
яому от нуля, теплоемкость получает приращение, равное [Л. 6]:
,	81 ж
*СР = 32 Л Л4 'ркр Т3 
(1-90)
§ 1-12]
Теплоемкость
97
Таблица 1-39
Теплоемкость продуктов полного и неполного сгорания
бензино-воздушной смеси при /=0 и р=0 [Л. 2]
Коэффициент избытка воздуха л	Коэффициент полноты сгорания горючего	Средняя мольная тепло- емкость при постоянном । давлении мСрт, ккал/кг-моль-град	Средняя мольная тепло- емкость при постоянном объеме меру, ккал/кг-моль*г рад	Средняя весовая тепло- емкость при постоянном давлении Срт, ккал1кг>град	Средняя весовая тепло- емкость при постоян- ном объеме сpV, ккал1кг‘2рао	Средняя объемная тепло- емкость при постоян- ном давлении срт, ккал !нмъ-град	Средняя объемная тепло- емкость при постоянном объеме CpV, ккал1нм*>град	1
1		7,28	5,29	0,252	0,183	0,325	0,236
2		7,13	5,14	0,247	0,178	0,318	0,229
3	1.0	7,06	5,07	0,244	0,175	0,315	0,226
4		7,04	5,05	0,243	0,174	0,314	0,225
5		7,02	5,03	0,243	0,174	0,313	0,224
1		7,19	5,20	0,255	0,184	0,321	0,232
2		7,08	5,09	0,248	0,178	0,316	0,227
3	0,8	7,03	5,04	0,245	0,176	0,314	0,225
4		7,01	5,02	0,244	 0,175	0,313	0,224
5		7,00	5,01	0,243	0,174	0,312	0,223
СО (воз- ДУХ)	—	6,944	4,958	0,2397	0,1711	0,3098	0,2212
Рис. 1-39. Средняя весовая теплоемкость при постоянном давлении паров угле-
водородов и газов в зависимости от молекулярного веса при i = 0е С и р = 0.
•—Ъп&2п+2*	□—СлН2я (Циклопентаны); 0— СпН<2п • (циклогек-
саны); Д — Qn.^2n— 2>	б; О—газы; /—бензин Б-70; 2—топливо Т-1;
3 — газойль.
7—718
98
Теплофизиче&кие свойства топлив
[ Разд. 1
Средняя весовая теплоемкость газов при
Температура, °C	N	О	С	О,	N,	^2атм
0	0,3544	0,3295	0,4222	0,2185	0,2482	0,2461
100	0,3544	0,3253	0,4142	0,2205	0,2485	0,2464
200	0,3544	0,3229	0,4141	0,2234	0,2492	0,2471
300	0,3544	0,3206	0,4139	0,2269	0,2505	0,2484
400	0,3544	0,3192	0,4139	0,2305	0,2524	0,2502
500	0,3544	0,3182	0,4138	0,2339	0,2546	0,2524
600	0,3544	0,3173	0,4137	0,2371	0,2570	0,2548
700	0,3544	0,3166	0,4137	0,2400	0,2596	0,2574
800	0,3544	0,3161	0,4137	0,2426	0,2621	0,2599
900	0,3544	0,3156	0,4137	0,2450	0,2646	0,2623
1 000	0,3544	0,3152	0,4136	0,2472	0,2670	0,2646
1 100	0,3544	0,3149	0,4136	0,2492	0,2692	0,2668
1 200	0,3544	0,3146	0,4136	0,2510	0,2713	0,2689
1 300	0,3544	0,3143	0,4137	0,2527	0,2734	0,2709
1 400	0,3544	0,3141	0,4137	0,2543	0,2753	0,2728
1 500	0,3544	0,3139	0,4138	Ц, 2559	0,2771	0,2746
1 600	0,3544	0,3137	0,4139	0,2573	0,2788	0,2762
1 700	0,3544	0,3135	0,4140	0,2587	0,2803	0,2778
1 800	0,3544	0,3134	0,4143	0,2600	0,2818	0,2792
I 900 ’	О; 3544	0,3132	0,4144	0,2613	0,2832	0,2806
8 000	0,3544	0,3131	0,4146	0,2625	0,2845	0,2819
2 100	0,3545	0,3130	0,4149	0,2637	0,2858	0,2831
2 200	0^3545	0,3129	0,4152	0,2648	0,2869	0,2843
2 300	О;3545	0,3129	0,4155	0,2660	0,2880	U,2b53
2 400	0,3546	0,3128	0,4158	0,2671	0,2891	0,2864
2 500	0,3546	0,3128	0,4162	0,2682	0.29Q0	0,2873
2 600	0,3547	0,3127	0,4167	0,2692	—	—
2 700	0,3548	0,3127	0,4171	0,2702	—	—
2 800	0,3549	0,3127	0,4176	—	——	—
2 900	0,3550	0,3127	0,4181	-		—	—
3 000	0,3551	0,3127	0,4186	—	—	
М	14,008	16,000	12,010	32,000	28,016	28,16
у, кг! нм*	0,625	0,714	0,536	1,428	1,250	1,256
	0,1418	0,1241	0,1653	0,0620	0,0769	0,0763
хкал!кг-град						
§ 1-12]
Теплоемкость
99
Таблица 1-40
постоянном давлении срт [ккал[кг-град] при/?=0 [Л. 2]
Воздух	Н,	со	NO	он	СО2	н,о
0,2397	3,3904	0,2483	0,2386	0,4212	0,1946	0,4441
0,2403	3,4281	0,2488	0,2380	0,4179	0,2068	0,4473
0,2416	3,4444	0,2499	0,2388	0,4163	0,2174	0,4523
0,2434	3,4504	0,2517	0,2406	0,4157	0,2266	0,4584
0,2456	3,4578	0,2540	0,2430	0,4155	0,2347	0,4652
0,2481	3,4653	0,2567	0,2457	0,4157	0,2419	0,4724
0,2507	3,4732	0,2594	0,2484	0,4167	0,2483	0,4799
0,2533	3,4841	0,2622'	0,2511	0,4181	0,2541	0,4877
0,2558	3,4970	0,2649	0,2537	0,4199	0,2592	0,4957
0,2583	3,5124	0,2675	0,2561	0,4220	0,2638	0,5039
0,2605	3,5293	0,2700	0,2583	0,4244	0,2681	0,5120
0,2627	3,5476	0,2723	0,2604	0,4270	0,2719	0,5200
0,2647	3,5670	0,2745	0,2623	0,4297	0,2754	0,5280
0,2667	3,5883	0,2765	0,2641	0,4324	0,2785	0,5357
0,2685	3,6096	0,2784	0,2658	0,4350	0,2814	0,5432
0,2702	3,6309	0,2802	0,2673	0,4376	0,2841	0,5505
0,2718	3,6528	0,2818	0,2688	0,4403	0,2865	0,5576
0,2733	3,6741	0,2834	0.2701	0,4430	0,2888	0,5644
0,2747	3,6954	0,2848	0,2713	0,4455	0,2909	0,5710
0,2761	3,7168	0,2862	0,2725	0,4480	0,2928	0,5772
0,2773	3,7376	0,2874	0,2736	0,4504	0,2946	0,5833
0,2786	3,7584	0,2886	0,2746	0,4528	0,2963	0,5891
0,2797	3,7783	0,2897	0,2756	0,4552	0,2978	0,5946
0,2808	3,7981	0,2908	0,2765	0,4575	0,2993	0,6000
0,2819	3,8175	0,2918	0,2773	0,4597	0,3006	0,6051
0,2828	3,8368	0,2928	0,2781	0,4618	0,3018	0'6101
		3,8552			0,2789	0,4639				0,6149
		3,8730			0,2796	0,4659	—	0,6195
—					0,2803	0,4678	—	0,6239
						0,2810	0,4697	—	0,6281
—	—	—	0,2816	0,4715	—	—
28,97	2,016	28,010	30,008	17,008	44,010	18,016
1,292	0,090	1,250	1,339	0,759	1,963	0,804
0,0685	0,9850	0,0709	0,0662	0,1167	0,0451	0,1102
7*
100
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Средняя весовая теплоемкость паров углево дородов при
Температура, °C	Углеводороды метанового ряда CrtH2^-j-2								
	Метан I сн<	X • £Х сои	Св В « g.® Си	® 2 НХ ИО	Пентан С5н„	Гексан СвН14	X св « сХ	X в “с си	
0	0.5172	0,3934	0,3701	0,3802	0,3895	0,3827	0,3843	0,3856	
100	0,5480	0,4442	0,4261	0,4334	0,4330	0,4337	0,4341	0,4345	
200	0,5870	0,4940	0,4815	0,4842	0,4835	0,4335	0.4834	0,4834	
300	0,6294	0,5420	0,5395	0,5317	0,5295	0,5292	0,5290	0,5288	
400	0,6727	0,5891	0,5779	0,5772	0,5744	0,5734	0.5727	0,5721	
500	0,7143	0,6325	0,6184	0,6161	0,6126	0,6115	0,6106	0,6)99	
600	0,7545	0,6726	0,6595	0,6554	0,6517	0,6494	0,6477	0,6494	
700	0,7932	0,7098	0,6949	0,6894	0,6850	0,6822	0,6803	0,6788	
800	0,8323	0,7444	0,7271	0,7192	0,7142	0,7111	0,7080	0,7072	
900	0,8685	0,7765	0,7566	0,7474	0,7414	0,7382	0,7358	0,7341	
1003 -	0.99Q8	0,8365	0,7845	0,7741	0,7676	0,7639	0.7613	0,7593	
1 103	0,9299	0.8339	0,8108	0.7994	0,7924	0,7883	0,7853	0,7811	
1 200	0,9555	0,8592	0,8355	0,8233	0,8160	0,8111	0,8075	0,8948	
М	16,04	30,07	44,09	58,12	72,15	86,17	100,20	114,22	
кг!нм3	0,716	1,342	1,967	2,593	3,219	3,844	4.470	5,096	
ARU •									
, ккал/чг-град	0,1238	0,0660	0,0450	0,0342	0,0275	0,0230	0,0198	0,0174	
	Углеводороды этиленового ряда СЛН2П						Углево до роды ряда		
Температура, °C	X 41 о х «	X си X си Х а	граде-	Св й - S	5 х •»	X 4> СП ° 5	X 41 ч X	X ч S X S	
	41	R я	4* х	4) 4» |Т|	к SC О s 5	«X СП °		4>	
	Д О	до	Д х	Д е(О	Д =(О	ди	<о	со С	
0	0,3894	0,3827	0,3843	0,3856	0,3865	0,3873	0,3845	0,3417	
100	0,4278	0,4294	0,43)5	0,4313	0,4319	0,4324	0,4298	0,38)9	
200	0,4733	0,4750	0,4762	0,4771	0,4778	0,4783	0,4451	0,4136	
300	0,5166	0,5184	0,5197	0,5207	0,5215	0,5221	0,4649	0.4443	
409	0,5565	0,5554	0,5598	0,5609	0,5617	0,5623	0,4820	0,4715	
509	0,5926	0,5942	0,5962	0,5974	0,5983	0,5999	0,4969	0,4967	
600	0,6246	0,6267	0,6282	0,6294	0,6393	0,6310	0,5104	0,5202	
700	0.6544	0,6567	0,6583	0,6595	0,6605	0,6612	0,5229	0,5414	
§ 1-12]
Теплоемкость
101
Таблица 1-41
постоянном давлении срт [ккал/кг-град] при р=0 [Л. 2]
Углеводороды этиленового ряда С/г^2/г							
	д ф	S	а	S			
ж							
	С «	•S «о	д 2	М Я			
	о X		ёч	£ГС		“Е о ®	
спи	КО		-to	-О	~О	-to	-to
0.3486	0,3496	0,3543	0,3665	0,3711	0,3744	0,3769	0,3788
0.3935	0,3878	0,4057	0,4186	0,4217	0,4239	0,4255	0,4268
0,4356	0,4299	0,4531	0,4631	0,4665	0,4689	0,4707	0,4721
0,4763	0,4715	0,4964	0,5056	0,5093	0,5119	0,5139	0,5154
0,5126	0,5095	0,5354	0,5447	0,5486	0,5514	0,5535	0,5552
0,5465	0,5449	0,5709	0,5799	0,5842	0,5872	0,5894	0,5912
0,5775	0,5775	0,6032	0,6117	0,6160	0,6191	0,6213	0,6231
0,6049	0,6077	0,6327	0,6408	0,6454	0,6486	0,6510	0,6529
0,6313	0,6350	0,6600	0,6679	0,6724	0,6757	0,6781	0,6800
0,6549	0,6604	0,6848	0,6927	0.6975	0,7009	0,7035	0,7055
0,6770	0,6835	0,7076	0.7158	0,7207	0,7231	0,7268	0,7288
0,6976	0,7049	0,7286	0,7369	0,7420	0,7456	0,7483	0,7504
0,7162	0,7248	0,7481	0,7564	0,7613	0,7648	0,7674	0,7694
28,05	42,08	56,10	70,13	84,16	98,18	112,21	126,23
1,251	1,877	2,503	3,129	3,755	4,380	5,006	5,632
0,0708	0,0472	0.0354	0,0283	0,0236	0,0202	0,0177	0,0157
Прэдолжение табл. 1-4
ацетиленового слн2л—2			Углеводороды группы диолефинов СпН2п	2				ч о СО	Изопропеиил* бензол СеН10
	Этилаце- тилен с4нв	g в sg с □ <» 2 “S С- <L> С во	Пропа- диен С3Н4	1,3-Бута- диен с4нв	1,2-Пента- диеи СаНв	Бензол С,н,	Этинилбеи СеН,	
	0,3363	0,351	0,3290	0,3271	0,352	0,2253	0,2562	0,272
	0,3844	0,401	0.3712	0,3796	0,399	0,2736	0,3085	0,316
	0,4210	0,439	0,4078	0,4239	0,440	0,3166	0,3493	0,355
	0,4552	0,474	0,4408	0,4633	0,477	0,3564	0,3842	0,394
	0,4868	0,506	0,4702	0,4975	0,511	0,3911	0,4161	0,427
	0,5158	0,537	0,4972	0,5278	0,542	0,4216	0,4446	0,456
	0,5421	0,564	0,5214	0,5548	0.571	0,4490	0,4700	0,483
	0,5659	0,587	0,5433	0,5791	0,596	0,4732	0,4929	0,508
0,2532 0,3130 0,3703 0,4255 0,4742 0,5192 0,5594 0,5955 0,6288 0,6592 0,6859 0,7124 0,7355 70,13 3,129 0,0283	Циклопентан С5Н10
0,2833 0,3404 0,3970 0.4500 0,4975 0,5256 0,5792 0,6141 0,6459 0,6753 0,7020 0,7264 0,7486 84.16 3,755 0,0236	Метилцикло- пеитан CeHia
0,2967 0,3543 0,4097 0,4619 0,5089 0,5509 0,5891 0,6232 0,6545 0,6834 0,7094 0,7333 0,7551 98,18 4,380 0,0202	Этилцикло- пентан С7Ни
0,3089 0,3647 0,4190 0,4701 0,5164 0,5576 0,5951 0,6288 0,6596 0.6882 0,7139 0,7376 0,7589 112,21 5,006 0,0177	и-Пропилцик- лопентан свн1в
0,3184 0,3727 0,4261 0,4765 0,5221 0,5629 0,5998 0,6322 0,6635 0,6919 0,7173 0,7408 0,7619 126,23 5,632 0,0157	н-Бутилцикло- пентаи С#Н1в
0,3260 0,3792 0,4318 0,4816 0,5267 0,5672 0,6036 0,6367 0,6667 0,6949 0,7201 0,7435 0,7643 140,26 6,258 0,0420	н-Пентил- циклопентан С юНго
0,3373 0,3888 0,4404 0,4393 0,5337 0,5735 0,6092 0,6419 0,6714 0,6993 0,7243 0,7474 0,7679 168,31 7,509 0,0118	н-Гептил- цнклонентан С iaH24
0,3455 0,3957 0,4466 0,4947 0,5386 0,5781 0,6132 0,6456 0,6748 0,7025 0,7272 0,7592 0,7704 196,36 8,769 0,0101	н-Нонил- цнклопентан СцН2д
0,3516 0,4009 0,4512 0,4989 0,5423 0,5815 0,6163 0,6484 0,6774 0,7049 0,7294. 0,7514 0,7723 224,42 10,012 0,0088	н-Уидецил- цнклопентан С1вНм
0,3563 0,4049 0,4548 0,5929 0,5452 0,5841 0,6186 0,6596 0,6793 0,7067 0,7312 0,7540 0,7736 252,47 11,267 0,0079	н-Тридецил- цнклопентан С,аНзв
Углеводороды ряда циклопентанов СдНд,
1									
Hi0								>4	
??									
	?е		bo		о	СО	00	= О ф	
	аГ		о о	о	о	о	о		
Л									
								•о	
ъ									
&									
Си									
о	о			о	о	о	о	о	1-Декен	
о	ЬО	о					о		
	СЛ 00	кт	2	сл	со	о	оо	СюНде	
ьо		о>	—•	со		—•	сл		
									
о	сл	СТ 00	о	о	о	о	о сл	t-До декен	2 <о
				сл	со		оо	iaMat	•о
СО			сл	о>	се	СЛ	оо		ia
									Е
о	00 о о	8 СО	о СЛ	о сл сл	о со	о	0,685	1-Тетрад е- кен СцН!в	и S ь
		о>	to	»и	с>	to	4^		(Т>
									о
о	<—1	ьо к»	о	о	о	о	О	ЬГексаде-	св о
о	о			сл	СО		СЛ 00	кен С1вНа!	о
00	to	ю	о>		CD	сл	о>		•о
									
о		to	о	о	О	о	о	1-Ок та де-	и
о	к»	to		сл	СО		g>	кен С„НИ	р
о			о!		<Ъ					
									to
о 8	ю сл	to ОО о	о	о СЛ	о СО	о	0,68.	1-Эйкозен СздНи)	
	го	to		8	-ч	со	СО		
О	м	to	о	О	о	о	о	Ацетилен	
о			сл	СП		сл	сл	С2Нд	ъ
о	to	Л.	со	00	Si	сл со	Сл		"° со с° о
г~>		. 14	о	о	о		,•"4	Метил-	“ О
с~>		о		С7>	сл	сл	сл	ацетилен	•о о
'Г1	UP	о o>	ьо сл	о	о сл	оо	G	СэНч	ia
				00		СЛ			Е
									
to
Теплофизические свойства топлив	[ Разд.
0, 0236	3,755	о g к.		0,7522	0,7272	© © © © G © G СЛ				о о о о Cl С1 л w				0,3318	9.2614	Пиклогексан CeHia
						CM	G G	CO ©	© to	w	©	£	to			
		©	©													
О			©	©	©	©	o	©	©	©	©	©	о	о	©	
о	СО						m	©	G	СЛ	СЛ	к.	.Хь.	со	1о	Метилцикло-
to о to	00 о	00	00 w	© 00	CO ©	© © ©	x	©	g	G ©	to co	©	00	сз со	сз	гексан СТНМ
г~~}	ел		©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	
																Этилцикло-
о	©	to	^q	^q	*^q	*q	g	m	G	СЛ	*n	.>х		со	со	
	&	to	X © ©	a 00	co ©	W ©	00 co ©	G сз	СЛ X	G G	CO to	X to	to 00	G © W	ел	гексаи С8НИ
о	ОТ		G	G	о	G	G	G	G	G	G	©	©	G	©	И-Пропил-
©	©	s					©	G	G	СЛ	Oi	л.	.к	СО	<м	
СИ	ю	to	oo cn	© w	© to	r.5	00 to	CM G	C3	O1	co to	X со	СО	G	G	циклогексан
		w			©	©	©		CM		CO	to		00	©	^9^18
о	©	_.	G	©	©	©	G	G	о	G	G	G	G	©	©	н-Бутил-
о	"to	g	~>j			.«q	G	G	G	C3	СЛ			СО	СО	
tO	ел	to ©	8o	© ©	©	g	00	to			co СЛ ©	00	©	со W	to ©	циклогексан С 10^20
о			G	©	©	G	G	G	G	G		G	G	G	©	и-Гексил-
©	СП	оо			•4.)		©	G	G	С Л	СЛ					
	о ©	со	00 ©	©	*»•	C3	00 СЛ	CM	to	00 to		©		X	со G	циклогексан
00		—	oo	©	to		©	00	©		co	(•О		СО	to	Ci2H24
о	00		©	©	©	О	G	G	G	G	о	G	G	G	©	и-Октилцик-
о		к		^q	^q		Qi	G	©	V1	ел			СО	СО	
<—,	© ©	СО	00 ©	©	>u	G	QO	Cl G	to w	OO СЛ	С>1		U1	©		логексан
—		©	oo	©	-J		lx/		co	©	to		to	©	сз	с„н„
©	о	to to	о	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	и-Децилцик-
о	о		X	G ©	to	© G	G g	*G C3 X	G to	G 00 X	СЛ cm	из to	СЗ	со ©	со	логексан
00	ю	to	oo	to			to			co	©	G	UO	сз	"•о	С 1вП32
©	—	to ©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	©	и-Додецил-
о о	to	to	oo	G	?is?	-•О	G	G C3	G Kt	сз	СЛ СЛ	G	ел	4^	W сз	циклогексан
	©		©	©	to	*^q	©	CO	©	G	G	G			а	Л W
©	«Л,		oo		G	to		to	Cl	to	СО	4^	G	©		Ь18Г1зв
о		to oo	©	©	©	©	©	©	©	©	©	О	©	©	©	н-Тетрадецил-
о	©	о		G	?is?		G OO	G ©	G to	G ©	сз сз	СЛ G	G	G	со	циклогексан
		©	<5o	Ol	to	fcj	CO	©	•>q		to		G	СЗ	©	Г' м
—	©	to		©			G		Cl		"	G		О»	ь.	^20П40
©	<_	w	о	G	G	G	G	G	G	G	о	©	G		©	и-Гексадецил-
©	СО	©					G	G	G	C3	СЛ	СЛ	4ь.		со	
© G	©	сз	00 ©	© СЛ	5 ©	CO ©	© ©	G ©	to 00	© w ©	G СО СЛ	© S	G to со	а со	©	цикл огексаи CggHji
Углеводороды ряда циклогексанов C^Hgj
П родолжение табл. 1-41
		
0.5881 0,6084 0,6273 0,6447 0,6606 54,09 2,413 0,0367	Этилаце- тилен С4На	ацетиле слн2
0,609 0,633 0,653 0,671 0,689 68,11 3,039 0,0291	Пропил- ацетилен с5н8	нового п—2
0,5633 0,5819 0,5988 0,6146 0,6291 40,0) 1,787 0,0496	Пропа- диен сан4	Угл* диолефин<
0,6011 0,6212 0,6397 0,6565 0,6720 54,09 2,413 0,0367	1,3-Б ута- диен С.Н,	еводороды г ов СпН2л_2
0,618 0,640 0,661 0,677 0,694 68,11 3,039 0,0291	1,2-Пента- диен С6Н8	•о э Е
0,4950 0,5147 0,5326 0,5489 0,5634 78,11 3,485 0,0254	Бензол С,Н,	
0,5137 0,5322 0,5491 0,5646 0,5788 104,14 4,646 0,0191	Этинилбензол С.Н,	
0,529 0,549 0,567 0,583 0,598 118,17 5,272 0,0168	Изопропепилбеи- зол	
Продолжение табл. 1-41
ьэ
Таблица 1-42
Средняя весовая теплоемкость горючих газов при постоянном давлении с
при />=0 [Л. 2]
[ккал
кг • град
Температура, °C	Доменный газ	Газ подзем- ной газифи- кации ПОД- МОСКОВНОГО угля I	Газ подзем- ной газифи- кации под- московного угля II	Газ подзем- ной газифи- кации под- московного угля III	Газ подзем- ной газифи- кации камен- ного угля	Саратовский газ (Елшанка)	Дагестан- ский газ (Изербаш)
0	0,245	0,277	0,280	0,275	0,267	0,493	0,440
100	0,247	0,280	0,284	0,280	0,270	0,523	0,477
200	0,250	0,283	0,288	0,284	0,273	0,560	0,517
300	0,252	0,286	0,292	0,288	0,276	0,601	0,559
400	0,255	0,289	0,296	0,292	0,280	0,642	0,600
500	0,259	0,293	0,300	0,296	0,283	0,681	0,637
600	0,262	0,297	0,304	0,300	0,287	0,719	0,674
700	0,265	0,300	0,308	0,304	0,291	0,755	0,709
800	0.268	0,304	0,312	0,308	0,294	0,792	0,742
900	0,271	0,307	0,315	0,312	0,297	0,826	0,773
1 000	0,274	0,311	0,318	0,315	0,301	0,856	0,801
М	29,05	25,68	25,71	26,37	26,69	17,14	25,35
у, кг]нмг	1,296	1,146	1,147	1,176	1,191	0,765	0,997
М ' ккал[кг-град	0,0660	0,0773	0,0772	0,0753	0,0744	0,1158	0,0888
. Теплофизические свойства топлив	( Разд.
ьэ
Таблица 1-43
Средняя весовая теплоемкость продуктов сгорания бензино-воздушной смеси при постоянном
__ ___	I ккал I
давлении срт	J при />=0 [Л. 2]
Темпера* тура, ”С	1z=l					1г=0,8					а=оо
	а=1	а=2	«=3	а=4	а=5	«=1	а*—2	а=3	а=4	а=5	
0 103 200 300 400 590	0,252 0,255 0,258 0,262 0,265 0,269	0,247 0,249 0,251 0.253 0,257 0,259	0,244 0,246 0,248 0,250 0,253 0,256	0,243 0,245 0,246 0,248 0,251 0,254	0,243 0,245 0,246 0,248 0,251 0,253	0,255 0,258 0,261 0,264 0,267 0,270	0,248 0,250 0,251 0,254 0,257 0,260	0,245 0,247 0,248 0,251 0,253 0,256	0,244 0,245 0,247 0,249 0,251 0,254	0,243 0,244 0,246 0,248 0,250 0,253	0,2397 0,2403 0,2416 0,2434 0,2456 0,2481
600 700 830 900 1 000	0,273 0,276 0,280 0,283 0.286	0,262 0,265 0,268 0,271 0,274	0,259 0,262 0,265 0,267 0,270	0,256 0,259 0,262 0,265 0,267	0,257 0,260 0,262 0,265 0,267	0,273 0,277 0,280 0,283 0,286	0,262 0,266 0,269 0,271 0,274	0,259 0,262 0,264 0,267 0,270	0,257 0,260 0,263 0,265 0,268	0,256 0,259 0,261 0,264 0,266	0,2507 0,2533 0,2558 0,2583 0,2605
I 100 1 200 1 300 1 400 1 500	0,289 0,292 0,294 0,293 0,300	0,277 0,279 0,281 0,284 0,286	0,273 0,275 0,277 0,280 0,281	0,269 0,271 0,274 0,276 0,278	0,270 0,271 0,274 0,270 0,278	0,289 0,292 0,294 0,297 0,299	0,277 0,279 0,281 0,283 0,286	0,272 0,274 0,277 0,279 0,280	0,270 0,272 0,274 0,276 0,278	0,268 0,271 0,273 0,275 0,277	0,2627 0,2647 0,2667 0,2685 0,2702
1 600 1 700 1 800 1 900 2 000	0,302 0,303 0,306 0,308 0,310	0,288 0,295 0,291 0,293 0,295	0,284 0,285 0,287 0,288 0,290	0,279 0,282 0,283 0,285 0,286	0,279 0,281 0,283 0,285 0,286	0,302 0,304 0,305 0,307 0,309	0,287 0.289 0.291 0,293 0.294	0.282 0.284 0,286 0,287 0.288	0,2в0 0,282 0,283 0,284 0,286	0,278 0,280 0,282 0,283 0,285	0,2718 0.2733 0,2747 0,2761 0,2773
2 100 2 200 2 300 2 400 ’ 2 500	0,311 0,313 0,315 0,316 0,317	0,296 0,298 0,299 0,301 0,302	0,291 0,292 0,293 0.294 0,295	0,287 0,289 0,29.) 0,291 0,292	0,287 0,288 0,289 0,290 0,292	0,310 0,312 0,314 0,315 0,316	0.295 0,297 0,298 0,299 0,300	0,290 0,291 0,293 0,294 0,295	0,287 0,289 0,290 0,291 0,292	0,286 0,287 0,283 0,289 0,290	0,2786 0,2797 0,2808 0,2819 0.2828
Теплоемкость
Таблица 1-44
Средняя весовая теплоемкость продуктов сгорания бензино-воздушной смеси при постоянном
„	Г ккал 1	р ,
объеме еот \.кг,град J при р=0 [Л._2]
О
о
Темпера- тура, °C	’1г=1					7]2=0,8					а=оо
	а=1	а=2	<х=3	|	а=4	а=5	а—1	|	<х=2	|	а=3	|	а=4	|	а=5	
0	0,183	0,178	0,175	0,174	0,174	0,184	0,178	0,176	0,175	0,174	0,1711
100	0,186	0,180	0,177	0,176	0,176	0,187	0,180	0,178	0,176	0,175	0.1718
200	0,189	0,182	0,179	0,177	0,177	0,190	0,181	0,179	0,178	0,177	0,1730
300	0,193	0,184	0,181	0,179	0,179	0,193	0,184	0,182	0,180	0,179	0,1748
400	0,196	0,188	0,184	0,182	0,182	0,196	0,187	0,184	0,182	0,181	0,1771
500	0,200	0,190	0,187	0,185	0,184	0,199	0,190	0,187	0,185	0,184	0,1796
600	0,204	0,193	0,190	0,187	0,188	0,202	0,192	0,190	0,188	0,187	0,1821
700	0,207	0,196	0,193	0,190	0,191	0,206	0,196	0,193	0,191	0,190	0,1847
800	0,211	0.199	0,196	0,193	0,193	0,209	0,199	0,195	0,191	0,192	0,1873
900	0,214	0,202	0,198	0,196	0,196	0,212	0,201	0,198	0,196	0,195	0,1897
1 000	0,217	0,205	0,201	0,198	0,198	0,215	0,204	0,201	0,199	0,197	0,1920
1 100	0,220	0,208	0,204	0,200	0,291	0,218	0,207	0,203	0,201	0,199	0,1941
1 200	0,223	0,210	0,206	0,202	0,202	0,221	0,209	0,205	0,203	0,202	0,1962
1 300	0,225	0,212	0,208	0,205	0,205	0,223	0,211	0,208	0,205	0,204	0,1981
1 490	0,227	0,215	0,211	0,207	0,207	0,226	0,213	0,210	0,207	0,206	0,1919
1 500	0,231	0,217	0,212	0,200	0,209	0,228	0,216	0,211	0,209	0,208	0,2016
1 600	0.233	0,219	0,215	0,210	0,210	0,231	0,217	0,213	0,211	0,209	0,2032
1 700	0,234	0,221	0,216	0,213	0,212	0,233	0,219	0,215	0,213	0,211	0,2047
1 800	0,237	0,222	0,213	0,214	0,214	0,234	0,221	0,217	0,214	0.213	0,2062
1 900	0,239	0,224	0,219	0,216	0,216	0,236	0,223	0,218	0,215	0,214	0,2075
2 000	0,241	0,226	0,221	0,217	0,217	0,238	0,224	0,219	0,217	0,216	0,2088
2 100	0,242	0,227	0,222	0,218	0.218	0,239	0,225	0,221	0,218	0,217	0,2100
2 200	0,244	0,229	0,223	0,220	0,219	0,241	0,227	0,222	0,220	0,218	0,2112
2 300	0,246	0,230	0,224	0,221	0,220	0.243	0,228	0,224	0,221	0,219	0,2123
2 400	0,247	0,232	0,225	0,222	0,221	0,244	0,229	0,225	0,222	0,220	0,2133
2 500	0,243	0,233	0,226	0,223	0,223	0,245	0.230	0,226 •	0,223	0,221	0,2143
Теплофизические свойства топлив	[ Разд.
§ 1-12]
Теплоемкость
107
Таблица 1-45
Средняя весовая теплоемкость продуктов сгорания керосино-
(Т-1)-воздушной смеси при постоянном давлении
г ккал 1
ср<п [кг-град ] ПРИ Р=° и ^=1
Темпера- тура, °C	а=1	<х=2	а=3	а=4	а—5	а=оо
0	0,2537	0,2478	0,2459	0,2446	0,2440	0,2397
100	0,2570	0,2500	0,2476	0.2460	0,2453	0 2403
200	0,2600	0,2522	0,2495	0,2478	0,2470	0,2416
300	0,2633	0,2547	0,2518	0,2500	0,2491	0,2434
400	0,2668	0,2577	0,2545	0,2525	0,2516	0,2456
500	0,2704	0,2607	0,2574	0,2554	0,2544	0,2481
600	0,2741	0,2639	0,2604	0,2582	0,2573	0,2507
700	0,2777	0,2671	0,2635	0,2612	0,2601	0,2533
800	0,2812	0,2702	0,2664	0,2640	0,2629	0,2558
900	0,2846	0,2731	0,2692	0,2667	0,2656	0,2583
1 000	0,2878	0,2759	0,2719	0,2693	0,2681	0,2605
1 100	0,2909	0,2786	0,2744	0,2717	0,2705	0,2627
1 200	0,2938	0,2811	0,2768	0,2740	0,2728	0,2647
1 300	0,2966	0,2835	0,2791	0,2763	0,2749	0,2667
1 400	0,2992	0,2858	0,2812	0,2784	0,2770	0,2685
1 500	0,3017	0,2880	0,2832	0,2803	0,2789	0,2702
1 600	0,3040	0,2899	0,2851	0,2821	0,2807	0,2718
1 700	0,3062	0,2918	0,2869	0,2838	0,2824	0,2733
1 800	0,3082	0,2935	0,2885	0,2854	0,2839	0,2747
При*	е я а н и е.	По данным	МЭИ (1950	г.).		
Таблица 1-46
Средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания
горючих газов при постоянном давлении и коэффициенте из-
бытка воздуха а=1 с' ккал/нм1 горючего град прир=0 [Л. 2]
TevfnepaTypa, °C	Доменный газ	Газ подзем- ной газифи- кации под- московного угля I	Газ подзем- 1 ной газифи- кации под- московного угля II	Газ подзем- ной газифи- кации под- московного угля III	Газ потзем- ной газифи- кации камен- ного угля	Саратовский газ (Елшан- ка)	Дагестан- ский газ 1 (Изербаш)
0	0,532	0,548	0,533	0,532	0,578	3.48	4,24
100	0,542	0.554	0.561	0,539	0,586	3,51	4.28
200	0.551	0.561	0,568	0,546	0,596	3.55	4.32
300	0.560	0.568	0,576	0,553	0,603	3.59	4,38
400	0.569	0,576	0,585	0,561	0,612	3.64	4,43
500	0.578	0,583	0,593	0,569	0,621	3,68	4,49
600	0,587	0,591	0,601	0.577	0.630	3.73	4,55
700	0.596	0.599	0.610	0,585	0,638	3,78	4,61
800	0,604	0,606	0,618	0.593	0.647	3.83	4,67
900	0.611	0.614	0,625	0.600	0,655	3,87	4,72
1 000	0,618	0,620	0.633	0,607	0,662	3,92	4,78
108
Теплофизические свойства Топлив
[ Разд. 1
Таблица 1-47
Теплоемкость ср воздуха при различных температурах
и давлениях, ккал/кг град [Л. 5]
t, °C	р, кПсмЛ						
	1	20	60	100	140	180	220
—100	0,2385	0,2757												
—75	0,2390	0,2630	0,3184	0,394)	0,4427	—	—
—50	0,2394	0,2556	0,2883	0,3264	0,3561	0,3747	0,3780
—25	0,2399	0,2514	0,2744	0,2979	0,3171	0,3317	0,3393
0	0,2405	0,2492	0,2656	0,2838	0,2985	0,3093	0,3183
25	0,2410	0,2487	0,2657	0,2760	0,2873	0,296)	0,3020
50	0,2415	0,2480	0,2603	0,2717	0,2816	0,2898	0,2956
75	0,2419	0,2475	0,2581	0,2681	0,2767	0,2840	0,2893
100	0,2424	0,2470	0,2562	0,2650	0,2725	0,2790	0,2838
150	0,2434	0,2466	0,2532	0,2602	0,2658	0,2707	0,2748
200	0,2443	0,2463	0,2512	0,2565	0,2607	0,2644	0,2678
250	0,2453	0,2468	0,2500	0,2536	0,2566	0,2596	0,2622
280	0,2458	0,2471	0,2492	0,2519	0,2544	0,2569	0,2593
Таблица 1-48
Теплоемкость ср двуокиси углерода при различных
температурах и давлениях, ккал/кг град[Л. 5]
t, °C	р, кГ/си*				
	1	5	10	20	33
0	0,1973	0,2084	0,2244	0,2680		
50	0,2090	0,2145	0,2218	0,2385	0,2590
100	0,2193	0,2224	0,2267	0,2353	0,2451
150	0,2286	0,2308	0,2333	0,2386	0,2443
200	0,2374	0,2388	0,2405	0,2441	0,2481
300	0,2525	0,2534	0,2544	0,2562	0,2580
400	0,2653	0,2657	0.2664	0,2676	0,2690
500	0,2759	0,2763	0,2767	0,2775	0,2785
600	0,2849	0,2852	0,2855	0.2861	0,2867
700	0,2925	0,2927	0.2930	0,2934	0,2938
Продолжение табл 1-48
t, °C	р, кГ)см*				
	40	50	100	200	300
0								
59	0,2853	0,3213	—	—	—
10)	0,2566	0,2703	0,3621	0,5589	0.4550
15)	0,2504	0,2571	0,2965	0,3893	0,4290
200	0,2517	0,2558	0,2786	0,3270	0.3629
300	0,2597	0,2620	0,2731	0,2934	0,3107
400	0,2703	0,2715	0,2779	0,2905	0,3007
500	0,2796	0,2805	0,2850	0,2925	0,2989
600	0,2873	0,2880	0,2913	0,2963	0,3323
700	0,2942	0,2947	0,2973	0,3020	0,3054
§ 1-12]	Теплоемкость	109
Таблица 1-49
Теплоемкость ср водяного пара при различных температурах
и давлениях [Л. 39]
р, КГ!СН‘‘	t, °C	СР‘ ккал/кг°г рад	р, кПсм*	t, °C	ср- ккал[кг °град
20	214,2	0,736		362,1	0,658
	223,4	0,683		379,8	0,629
	233,4	0,647			
	252,5	0,602	80	295,25	1,346
	290,0	0,560		302,85	1,180
	317,2	0,541		313,7	1,023
	353,45	0,527		333,5	0,863
				352,05	0,778
40	252,2	0,910		380,4	0,700
	262,9	0,822			
	272,25	0,766	100	311,5	1,603
	289,25	0,696		312,9	1,545
	314,0	0,635		319,55	1,348
	339,1	0,601		328,3	1,176
	365,05	0,580		350,2	0,941
	370,9	0,578		375,25	0,808
60	277,5	1,100	120	325,3	1,922
	282,0	1,038		329,1	1,718
	290,8	0,937		334,3	1,519
	308,65	0,808		353,3	1,139
	327,85	0,731		374,85	0,941
	340,3	0,697			
Теплоемкость сжатых газов может быть рассчитана также
с помощью номограммы на рис. 1-40 ]Л. 6].
Теплоемкости сжатого воздуха, двуокиси углерода и водяных
паров приведены в табл. 1-47, 1-48 и 1-49.
Средняя весовая теплоемкость жидких индивидуальных угле-
водородов и моторных топлив при температуре 0° С находится
в пределах от 0,60 до 0,35 ккал)кг • град [Л. 4]. Большие значения
относятся к углеводородам парафинового ряда, а меньшие —
к ароматическим и нафтеновым углеводородам. Углеводороды нор-
мального строения имеют более высокую теплоемкость, чем изо-
мерные углеводороды. С увеличением плотности теплоемкость
углеводородных топлив, как правило, уменьшается.
В зависимости от природы нефтепродуктов наибольшие разли-
чия в теплоемкостях могут доходить до 15%, т. е. нефтепродукт
парафинового основания имеет теплоемкость на 15% больше, чем
нефтепродукт той же плотности и при той же температуре, но
нафтенового основания или ароматизированный [Л. 4 и 38].
Рис. 1-40. Зависимость истинной мольной теплоемкости газов от приведенных давления и температуры.
Теплофизические свойства топлив	[ Разд.
§ 1-12]
Теплоемкость
111
Теплоемкость жидких углеводородных топлив при темпера-
туре 0° С можно вычислять по эмпирической формуле
А
(1-91)
где d=di15 — плотность топлива.
Удовлетворительное совпадение расчетных значений теплоемко-
стей с экспериментальными получается, если в формуле (1-91)
коэффициент А принимать равным 0,42 для парафиновых углеводо-
родов, 0,37 — для ароматических углеводородов группы бензола и
0,403 — для моторных топлив (смесей углеводородов) [Л. 3]. Фор-
мула (1-91) при А=0,403 проверена на нефтепродуктах с плот-
ностью 0,72 «С 0,96 и в интервале температур 0 t 400° С.
Расчетные значения теплоемкостей отличаются от эксперименталь-
ных не более чем на 4%. Лучшие результаты получаются для топ-
лив смешанного основания.
Рис. 1-41. Истинная весовая теплоемкость жидких
индивидуальных углеводородов н моторных топлив
в зависимости от температуры.
1 —п-нентан; 2—н-гептан; 3 — н-октан; 4—п-декан;
5—гептан; 6—этилбензол; 7—бензол; 8—толуол; 9—ке-
росин (/?=! кГ[с.-л^ МЭИ); 10— керосин (/?=ЗЭ кГ[см\
МЭН)1П-<7'Г> = 0,700; 72-d15 = 08J0; 13 — dI5 =
4	44
= 0,900; по формуле (1-93); как н для 11 и /2; 14—
этиловый спирт (95%) )Л. 41); « — по формуле;(1-91).
112
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Температурным ходом теплоемкости жидких топлив можно во
многих случаях пренебрегать, так как нагревание и охлаждение
жидкости обычно происходят в сравнительно незначительном интер-
вале температур.
Обширный экспериментальный материал по зависимости тепло-
емкости жидкости от температуры приведен в работах В. Я. Кур-
батова [Л. 40], в которых исследовалось более 350 жидкостей.
Теплоемкость индивидуальных углеводородов и моторных топ-
лив с повышением температуры растет несколько быстрее, чем
линейно. Однако для узкого интервала температур изменение теп-
лоемкости по температуре можно принимать линейным (рис. 1-41)
[Л. 4].
Средняя и истинная теплоемкости жидких моторных топлив
могут быть рассчитаны по формулам
Рис. 1-42. Зависимость теплоемкости жидкости от приведенных давления
И температурь!.
§ 1-13]
Внутренняя энергия
113
Опытный коэффициент а в интервале температур от 0 до 200" С
равен приблизительно 0,001. Такая величина коэффициента а харак-
терна для большинства органических соединений [Л. 40].
Теплоемкость сжатых жидкостей может быть рассчитана с по-
мощью графиков на рис. 1-42 [Л. 6]. Величина <о определяется по
графикам на рис. 1-4.
1-13. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
Внутренняя энергия — энергия системы, являющаяся
функцией состояния и характеризуемая тем, что ее приращение
равно притоку к системе теплоты, сложенной с работой внешних сил.
Таким образом, внутренняя энергия не связана с движением
всей системы как целого или с наличием внешнего силового цо.1>1
и состоит из собственной энергии отдельных частей, составляющих
рассматриваемую систему. С молекулярной точки зрения внутрен-
няя энергия любой системы, представляющей собой совокупность
большого числа частиц, молекул, атомов и т. д., есть энергия всех
составляющих систему частиц н равна сумме их кинетической п
потенциальной энергий. Так, например, внутренняя энергия газа,
состоящего из N одинаковых молекул, будет равна сумме кинети-
ческой энергии движения всех молекул, потенциальной энергии
взаимодействия молекул и так называемой нулевой энергии, пред-
ставляющей собой значение внутренней энергии данного количества
молекул при температуре абсолютного нуля.
Вычисление абсолютных значений внутренней энергии сопря-
жено с рядом трудностей, а значения jjthx величин для большин-
ства расчетов не требуются, принято условно считать внутреннюю
энергию газа при 0°К и при давлении, равном нулю, также равной
нулю.
При проведении расчетов пользуются не абсолютными значе-
ниями внутренней энергии, а ее приращением, т. е. величиной, опре-
деляемой как
Т,
&U = f cvdt.	(1-94)
- г,
Внутреннюю энергию относят к 1 кг, 1 молю, 1 нм3 газа.
Обозначения, размерности и формулы пересчета внутренней
энергии приведены в табл. 1-50.
В практике расчетов особенно при расчете рабочего процесса
в ЖРД, иногда используют. понятие полной внутренней энергии.
Полная внутренняя энергия обозначается буквой U с индек-
сом п внизу. Например, внутренняя энергия при данных Т и Р.
отсчитанная от 0° К и отнесенная к 1 кг газа, записывается в сле-
дующем виде:
+	О-95)
где /х— химическая энергия.
Числовые значения внутренней энергии для горючих, окислите-
лей и продуктов сгорания не приводятся, так как они легко могут
быть вычислены по известным значениям теплоемкости при постоян-
ном объеме.
Я Vf я
Таблица 1-50
Обозначения, размерности и формулы пересчета для внутренней энергии
Наименование величины	Размерность	Обозначе- ние	Формулы пересчета
Внутренняя энергия при Т=0° К и р=0, от-			
несенная к 1 кг газа 		ккал/кг		
Абсолютное значение внутренней энергии при			П С	r,0 С s'
данных Тир, отнесенное к 1 кг газа	ккал{кг	и°	t70° + ( C^dT = U°o + j CpdT- -^t
Внутренняя энергия при данных Тир, от- считанная от 0° К и отнесенная к 1 кг			0	о
			Г	г
газа		ккал/кг		= \CpdT- -^T
Внутренняя энергия при данных Т и р, от-			0	0
считанная от 0° К и отнесенная к 1 км’			
газа	 Внутренняя энергия при данных Тир, от- считанная от 0° К и отнесенная к 1 мо-	ккал/нм3		
лю газа		ккал /кг-моль	м(7т	MUr
Внутренняя энергия при данных t и р, отсчи-			
тайная от 0° С и отнесенная к 1 кг газа	ккал/кг	ut	U~U273 16=j Cvd7= J CpdT—
Внутренняя энергия при данных t и р, отсчи-			
тайная от 0° С и отнесенная к 1 км’ га-			
за		ккал/нм3	U\	T0ut
Внутренняя энергия при данных t и р, отсчи-			
тайная от 0° С и отнесенная к 1 молю газа		ккал/кг-моль	uUt	MUt
Теплофизические свойства топлив	[Разд.
§ 1-14]
Энтальпия (теплосодержание)
115
1-14. ЭНТАЛЬПИЯ (ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ;
Энтальпия представляет собой функцию состояния, равную
величине внутренней энергии, сложенной с произведением объема
на давление.
Таким образом, энтальпия относится к термодинамическим
функциям, изменение которых не зависит от пути процесса, а опре-
деляется начальным и конечным состояниями тела.
Энтальпию относят к 1 кг, 1 молю, 1 нм3 газа.
Абсоютное значение энтальпии при данных Т, р, отнесенная,
например, к 1 кг газа, определяется соотношением
т
/0 = ^ + J^ = ^ + Zr = ^+^ + ^T.	(1-96)
о
Обозначения, размерности и формулы пересчета для энтальпии
приведены в табл. 1-51.
Так как прн термодинамических расчетах важно не абсолютное
значение энтальпии, а ее изменение, температура начала отсчета
энтальпии может выбираться произвольно, но одинаковой и посто-
янной для всех веществ, участвующих в процессе.
Для жидкостей, у которых теплоемкость может считаться не
зависящей от температуры, величина энтальпии будет опреде-
ляться как
Z=c(T —То).	(1-97)
В формуле (1-97) с=ср==со— теплоемкость жидкости; То —
температура начала отсчета энтальпии.
Теплота фазового превращения (конденсация или испарение)
включается в величину энтальпии вещества с соответствующим
знаком. Например, если керосин, исходное состояние которого при-
нимается жидким, поступает в камеру сгорания после испарения,
то к энтальпии должна быть добавлена теплота его испарения.
При отсутствии экспериментальных данных энтальпию жидких
нефтепродуктов можно рассчитать по формуле
Л = ^-(1 + 1,005г).	(ь98)
Теплосодержание жидких топлив под давлением определяется
с помощью графиков на рис. 1-43 [Л. 6].
Определение энтальпии паров углеводородных н моторных
топлив .рекомендуется вычислять по формуле [Л. 3].
Ц = (0,109/ + 0,00014/2) (4 — d).	(1-99)
В формулах (1-98) и (1-99) d — плотность жидкого топлива при
f = 150 Q
Формула (1-99) применима для насыщенных и перегретых па-
ров в интервале температур от 0 до 540° С при удельном весе
топлива от 0,740 до 0,966 [Л. 3].
8*
116
Теплофизические Свойства топлив
[ Разд. 1
				
				
				
				
				
				
				
				
				
				
				
				
0,70 0 [а?5/	80 0,89 ^082			
				
й		to		
		88'0		
	&кр~			
				
			0,999	
			0.998	
				
				
			0.99В	
				
			0,994	
				
				
			0,99	
			1.98	
			0,975-	
			0,97	
			0,96 — 0,95— 0,99—	
				
		0J,	\^~0^3	""*——
		-^0,9		
				
			oiw'-	
О	1,0	2,0	3,0	Ц.0	5,0
Рис. 1-43. Зависимость энтальпии жидкости от приведенных давления и темпе
ратуры.
Таблица 1-51
Обозначения, размерности и формулы пересчета для энтальпии
Наименование величин я	Размерность	Обозна- чение	Формулы пересчета
Энтальпия при Т=0°К и р=0, отне-
сенная к 1 кг газа ..................
Абсолютное значение энтальпии при
данных Т и р, отнесенная к 1 кг
газа.................................
Энтальпия при данных Тир, отсчи-
танная от 0° К и отнесенная к 1 кг
газа.................................
Энтальпия при данных Тир, отсчи-
танная от 0° К и отнесенная к 1 нм3
газа.................................
Энтальпия при данных Тир, отсчи-
танная от 0° К и отнесенная к 1 мо-
лю газа..............................
Энтальпия при данных t и р, отсчи-
танная от 0° С и отнесенная к 1 кг
газа..............................
’0
о
Z0
т
м/.
t
Энтальпия при данных t и р, отсчи-
танная от 0° С и отнесенная к 1 нм*
газа..................................
Энтальпия при данных t и р, отсчи-
танная от 0° С и отнесенная к 1 мо-
лю газа...............................

ккал[кг
ккал (кг
ккал/кг
ккал/нм*
ккал/кг-моль
ккал/кг
ккал/нм*
ккал/кг-моль

т
н
о
/°-/° = £/т + ^Т
'о + 'т =t/g+tfT+^
То1-
М-1Т
t
Л'— ^273,16 = CpdT — (UT ^273,1б) +
о
+ -ЛГ(Г-273,16) = С7/+^Г<
Toh

Энтальпия (теплосодержание)
Рис. 1-44. Зависимость энтальпии газов от приведенных давления н температуры.
оо
Теплофизические свойства топлив	[Разд.
§ 1-14 J
Энтальпия (теплосодержание)
119
Энтальпия газа при сжатии его от бесконечно малого до высо-
кого давления может быть рассчитана по графикам на рис. 1-44
и 1-45. Было найдено, что более точный результат (по крайней мере
в применении к углеводородам и водяному пару) дает введение
в расчет поправочного множителя к величине /°—1
где эмпирический коэффициент п зависит от 0кр (эта зависимость
представлена в левом крайнем углу на рис. 1-45). Величина п
для 6кр <1 не определена; однако отсутствие поправочного множи-
Рис. 1-45- Зазнсимость энтальпии газов от приведенных давления
н температуры.
Расчетные значения энтальпии газов паров углеводородов, го-
рючих газов и продуктов их сгорания при температуре Т’=273,16°К
и давлении р=0 приведены в табл. 1-35 н 1-36. Энтальпии тех же
газов и паров при р=0 в зависимости от температуры приведены
в табл. 1-52—1-61.
120
Теплофизические свойства топлив
[Разд. 1
Энтальпия газов, отсчи
h — cpmf
Температу- ра t, *С	N	О	с	о»	N,	N, атч
0	0	0	0	0	0	0
100	35,45	32,53	41,45	22,05	24,85	24,64
200	70,88	64,51	82,86	44,68	49,84	49,42
300	106,3	96,2	124,2	68,0	75,1	74,5
400	141,8	127,7	165,6	92,2	100,1	100,1
500	177,2	159,1	207,0	116,9	127,3	126,2
600	212,6	190,4	248,4	142,3	154,2	152,9
700	248,1	221,6	289,7	168,0	181,7	180,2
800	283,5	252,9	331,1	194,1	209,7	207,9
900	319,0	284,0	372,5	220,5	238,1	236,1
1 000	354,4	315,2	413,8	247,2	267,0	264,6
1 100	389,9	346,3	455,2	274,1	296,1	293,5
1 200	425,3	377,5	496,6	301,2	325,6	322,7
1 300	460,7	408,6	538,0	328,5	355,4	352,2
1 400	496,2	439,7	579,5	356,0	385,4	381,9
1 500	531,6	470,8	621,0	383,8	415,7	411,9
1600	567,1	501,9	662,5	411,7	446,1	441,9
1 700	602,5	533,0	704,2	439,8	476,5	472,3
1 800	638,0	564,0	745,9	468,0	507,2	502,6
1 900	673,4	595,1	787,7	496,5	538.1	533,1
2 000	708,9	626,2	829,6	525,0	569,0	563,8
2 100	744,4	657,3	871,6	553,8	600,2	594,5
2 200	779,9	688,4	913,8	582,6	631,2	625,5
2 300	815,4	719,6	956,1	611,8	662,4	656,2
2 400	850,9	750,7	998,5	641,0	693,8	687,4
2 500	886,5	781,9	1 041	670,5	725,0	718,3
2 600	922,1	813,1	1 084	699,9		
2 700	957,8	844 ;3	1 127	729,5	'Л—	—
2 800	993,6	875,6	1 170			
2 900	1029,0	906,9	1 213			
3 000	1065,0	938,2	1 256			
§ 1-14]
Энтальпия (теплосодержание)
121
тайная от 0° С при 'р—0
|‘™]м
Таблица 1-52
Воздух	Н,	СО	NO	ОН	со,	Н2О
0	0	0	0	0	0	0
24,03	342,8	24,88	23,80	41,79	20,68	44,73
48,32	688,9	49,98	47,76	83,26	43,48	90,46
73,0	1 035	75,5	72,2	124,7	68,0	137,5
98,2	1 383	101,6	97,2	166,2	93,9	186,1
124,1	1 733	128,4	122,8	207,9	121,0	236,2
150,4	2 084	155,6	149,0	250,0	149,0	287,9
177,3	2 439	183,5	175,8	292,7	177,9	341,4
204,6	2 798	211,9	203,0	335,9	207,4	396,6
232,5	3161	240,8	230,5	379,8	237,4	453,5
260,5	3 529	270,0	258,3	424,4	268,1	512,0
289,0	3 902	299,5	286,4	469,7	299,1	572,0
317,6	4 280	329,4	314,8	515,6	330,5	633,6
346,7	4 665	359,5	343,3	562,1	362,1	696,4
375,9	5 053	389,8	372,1	609,0	394,0	760,5
405,3	5 446	420,3	401,0	656,4	426,2	825,8
434,9	5 844	450,9	430,1	704,5	458,4	892,1
464,6	6 246	481,8	459,2	753,1	491,0	959,6
494,5	6 652	512,6	488,3	801,9	523,6	1027,8
524,6	7 062	543,8	517,8	851,2	556,3	1096,7
554,6	7 475	574,8	547,2	900,8	589,2	1168,5
585,1	7 893	606,1	576,7	951	622,2	1237,1
615,3	8312	637,3	606,3	1 001	655,2	1308,2
645,8	8 736	668,8	636,0	1 052	688,4	1380,0
676,6	9 162	700,3	665,5	1 103	721,4	1452,3
707,0	9592	732,0	695,3	1 155	754,5	1525,2
—	10 020			725,1	1 206	•	1598,8
	10 460		754,9 784,8 814,9 844,8	1 258 1 310 1 362 1 415		1672,7
122
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Энтальпия газов, отсчи
ЛГо=Го<>/
Температура t, °C	N	О	С	О.	N,	^2 атм
0	0	0	0	0	0	0
100	22,15	23,22	22,20	31,47	31,06	30,95
200	44,30	46,05	44,37	63,78	62,28	62,08
300	66,45	68,67	66,54	97,17	93,93	93,63
400	88,6	91,1	88,7	131,6	126,2	125,8
500	110,7	113,6	110,9	166,9	159,1	158,6
600	132,9	135,9	133,0	203,0	192,8	192,1
700	155,0	158,2	155,2	239,8	227,2	226,3
800	177,2	180,5	177,3	277,0	262,1	261,2
900	199,3	202,8	199,5	314,8	297,6	296,6
1 000	221,5	225,0	221,6	352,9	333,7	332,4
1 100	243,6	272,7	243,8	391,3	370,2	368,7
1 200	265,8	269,4	266,0	430,1	407,0	405,4
1 300	287,9	191,6	288,1	469,0	444,2	442,5
1 400	310,1	313,9	310,3	508,3	481,7	479,8
1 500	332,2	336,0	332,6	547,9	519,5	517,4
1 600	354,4	358,2	354,8	587,7	557,4	555,2
1 700	376,5	380,4	377,1	627,8	595,7	593,3
1 800	398,7	402,6	399,5	668,2	634,0	631,4
1 900	420,8	424,8	421,8	708,7	672,6	669,8
2 000	443,0	447,0	444,3	749,6	711,2	708,2
2 100	465,2	469,2	466,8	790,4	750,1	747,0
2 200	487,4	491,4	489,4	831,8	789,1	785,6
2 300	509,6	513,7	512,0	873,3	828,0	824,6
2 400	531,8	535,9	534,8	915,1	867,1	863,5
2 500	554,0	558,1	557,1	957,0	906,3	902,5
2 600	576,3	580,4	580,5	999,2	—	—
2 700	598,6	602,7	603,4	1042,0	—	—
2 800	620,9	625,0	626,5			
2 900	643,3	647,4	649,6			
3 000	665,8	669,7	672,9			
§ 1-14]
Энтальпия (теплосодержание)
123
тайная от 0° С при р—0
Таблица 1-53
Воздух	Н2	СО	NO	он	со,	Н,0
0	0	0	0	0	0	0
31,06	30,83	31,09	31 ,87	31,71	40,61	35,95
62,44	61,96	62,44	63,94	63,18	85,38	72,72
94,38	93,09	94,35	96,63	94,62	133,50	110,50
127,0	124,4	127,0	130,1	126,1	184,4	149,6
160,4	155,8	160,4	164,4	157,8	237,5	189,9
194,4	187,4	194,5	199,6	189,7	292,5	231,4
229,2	219,4	229,4	235,3	222,0	349,2	274,4
264,5	251,6	264,9	271,7	254,9	407,2	318,7
300,4	284,3	300,9	308,5	288,2	466,3	364,5
336,7	317,4	337,4	345,8	322,0	526,3	411,5
373,5	351,0	374,3	383,5	356,4	587,2	459,8
410,6	385,0	411,6	421,4	391,3	648,8	509,3
448,1	419,5	449,2	459,7	426,5	711,0	559,8
485,8	454,4	487,1	498,1	462,1	773,6	611,2
523,8	489,9	525,2	536,7	498,2	836,7	663,8
562,1	525,6	563,5	575,7	534,6	900,1	717,0
600,4	561,7	602,0	614,7	571,4	964,1	771 ,3
639,2	598,3	640,6	653,8	608,4	1 028	826,1
677,9	635,2	679,4	693,1	645,8	1 093	881,5
717,0	672,4	718,4	732,4	683,6	1 157	937,6
756,0	709,8	757,5	772,0	721,8	1 222	994,3
795,3	747,6	796,6	811,6	759,9	1 287	1051,5
834,7	785,7	835,8	851,2	798,3	1 351	1109,1
874,3	823,9	875,8	890,9	837,1	1 416	1167,3
913,8	862,7	914,8	930,8	876,0	1 482	1225,9
		901,4	- _	970,8	915,2			1285,0
	940,4		1 011 1 051 1 091 1 131	954,5 994,0 1034,0 1073,0		1344,4
124
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Энтальпия газов отсчи
Температура t, *С	N	О	с	О,	N,	^2 атм
0	0	0	0	0	0	0
100	496,5	520,5	497,5	705,5	696,1	693,8
200	992,9	1 032	994,6	1 430	1396	1 392
300	1 489	1 539	1 491	2 178	2 105	2 099
400	1 986	2 043	1 988	2 950	2 828	2818
500	2 482	2 545	2 485	3 742	3 567	3 555
600	2 979	3 046	2 982	4 552	4 321	4 306
700	3 575	3 546	3 478	5 375	5 091	5 073
800	3 972	4 046	3 975	6210	5 875	5 854
900	4 468	4 545	4 471	7 056	6 672	6 647
1 000	4 965	5 043	4 968	7910	7 479	7 451
1 100	5461	5 541	5 465	8 771	8 296	8 264
1 200	5 958	6 039	5 961	9 640	9 122	9 088
1 300	6 454	6 537	6 459	10510	9 957	9918
1 400	6 950	7 035	6 956	11 390	10 800	10 750
1 500	7 447	7 532	7 454	12 280	11 640	11 598
1 600	7 943	8 030	7 953	13 170	12 500	12440
1 700	8 440	8 527	8 453	14 070	13 350	13 300
1 800	8 936	9 025	8 954	14 980	14210	14 150
1 900	9 433	9 522	9 455	15 890	15 070	15010
2 000	9 930	10 020	9 958	16 800	15940	15 870
2 100	10 430	10 520	10 460	17 720	16810	16 740
2 200	10 920	11 020	10 970	18 640	17 690	17610
2 300	И 420	11 510	И 480	19 570	18 560	18 480
2 400	11 920	12010	11 990	20510	19 440	19 350
2 500	12 420	12510	12 500	21450	20320	20 230
2 600	12 920	13010	13010	22 400	..	.		-
2 700	13 420	13510	13 530	23 350	—	—
2 800	13 920	14010	14 040			
2 900	14 420	14510	14 560			
3 000	14 920	15010	15 080			
§ 1-14]	Энтальпия (теплосодержание)	125
Таблица 1-54
тайная от 0° С при />=0
Г ккал 1	Л. 2]					
кг-маль J						
Воздух	Н,	' СО	Но	он	СО,	н,о
0	0	- 0	0	0	0	0
696,3	691,1	696,9	714,3	710,8	910,3	805,9
1 400	1 389	1 400	1 433	1 416	1 914	1 630
2 115	2 087	2 115	2 166	2 121	2 992 ;	2 477
2 846	2 788	2 846	2917	2 826	4 132	3 352
3 594	3 493	3 595	3 686	3 536	5 323	4 255
4 357	4 201	4 360	4 473	4 252	6 557	5 187
5 137	4917	5142	5 275	4 978	7 827	-6 151
5 929	5 640	5 937	6 090	5713	9 126	7 145
6 733	6 373	6 745	6 916	6 459	10 450	8 170
7 547	7 115	7 563	7 752	7 218	И 800	9 224
8 371	7 867	8 391	8 595	7 989	13 160	10310
9 203	8 629	9 227	9 446	8 771	14 540	И 410
10 040	9 404	10 070	1О30О	' 9 560	15 940	12 550
10 890	10190	10 920	И 160	10 360	17 340	13 700
11 740	10 980	11 770	12 030	11 160	18 750	14 880
12 600	11 780	12 630	12 900	11 980	20 180	16 070
13 460	12 590	13 490	13 780	12810	21 610	17 290
14 320	13410	14 360	14 660	13 640	23 050	18 520
15 190	14 240	15 230	15 530	14 480	24 490	19 760
16 070	15 070	16 100	16 420	15 320	25 930	21 020
16 950	15910	16 980	17 300	16 170	27 380	22 290
17 830	16 760	17 860	18 190	17'030	28 840	23 570
18710	17610	18 740	19 080	17 900	30 290	24 860
19 600	18 470	19 620	19970	18 770	31 750	26 165
20 490	18 340	20 500	20 860	19 640	33 210	27 480
	20 210			21 760	20 510			28 810
	21 080		12 660 23 550 24 450 25 350	21 380 22 280 23170 24 060		30 140
ьо
о
Энтальпия паров углеводородов, отсчитанная от 0° С при P—Q
Г ккал 1 „ „
Нг Нл- 21
Таблица 1-55
Температура. *С	Углеводороды метанового ряда СЛН2^_}_2							
	Метан СН<	Этан С2Нв	Пропан сан.	Бутан С<Ню	Пентан С„Н12	Гексан свн14	Гептан С7Н1в	Октан CgHig
0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	54,80	44,4	42,6	43,3	43,3	43,4	43,4	43,4
200	117,4	98,8	96,3	96,8	96,7	96,7	96,7	96,7
300	188,8	162,6	159,1	159,5	158,8	158,8	158,7	158,6
400	269,1	235,6	231,2	230,9	229,8	229,4	229,1	228,8
500	357,1	316,2	309,2	308,0	306,3	305,8	305,3	305,0
600	452,7	403,6	395,7	393,2	391,0	389,6	388,6	387,8
700	555,2	496,9	486,4	482,6	479,5	477,5	476,2	475,2
800	,	665,8	595,5	581,7	575,4	571,4	568,9	567,1	565,8
900	781,6	698,8	680,9	672,7	667,3	664,4	662,2	660,7
1 000	900,8	806,5	784,5	774,1	767,6	763,9	761,3	759,3
1 100	1023,0	917,3	891,9	879,3	871,6	867,1	863,8	861,4
1 200	1147,0	1031,0	1003,0	988,0	979,2	973,3	969,0	965,8
М	16,04	30,07	44,09	58,12	72,15	86,17	100,20	114,22
у0> кг/нм3	0,716	1,342	1,967	2,593	3,219	3,844	4,470	5,092
ккал'кг-г рад М	0,1238	0,0660	0,0450	0,0342	0,0275	0,0230	0,0198	0,0174
Теплофизические свойства топлив	[ Разд.
Продолжение табл. 1-55
Температура *С	Углеводороды этиленового ряда Сп1^2п								
	Этилен сан<	Пропилеи с3н«	Бутилен С<Н$	1-Пентен С#Нхв	1-Гексен CgHJ3	1-Гептен с,ни	1-Октен с8н1в	1-Нонен С.Н18	1-Декен СюНао
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	39,3	38,8	40,6	41,8	42,2	42,39	42,55	42,68	42,78
200	87,1	86,0	. 90,6	92,6	93,3	93,78	94,14	94,14	94,66
300	142,9	141,4	148,9	151,7	152,8	153,6	154,2	154,6	155,0
400	205,0	203,8	214,2	217,9	219,4	220,6	221,4	222,1	222,6
500	273,2	272,4	285,4	289,9	292,1	293,6	294,7	295,6	296,3
600	346,5	346,5	361,9	367,0	369,6	371,5	372,8	373,9	374,8
700	423,4	425,4	442,9	448,6	451,8	454,0	455,7	457,0	458,1
800	505,0	508,0	528,0	534,3	537,9	540,6	542,5	544,0	545,2
900	589,4	594,4	616,3	623,4	627,8	630,8	633,2	635,0	636,4
1 000	677,0	683,5	707,6	715,8	720,7	723,1	726,8	728,8	730,4
1 100	767,4	775,4	801,5	810,6	816,2	820,2	823,1	825,4	826,4
1 200	859,4	869,8	897,7	907,7	913,6	917,8	920,9	923,3	925,3
М	28,05	42,08	56,10	70,13	84,16	98,18	112,21	126,23	140,26
у0, кг/нм3	1,252	1,877	2,503	3,129	3,755	4,380	5,006	5,632	6,258
—-, ккал 1кг • г рад М	0,0708	0,0472	0,0354	0,0283	0,0236	0,0202	0,0177	0,0157	0,0142
Энтальпия (теплосодержание)	127
Продолжение табл. 1-55
Температура, *С	1-Додекен	1-Тетра- декен СцНм	1-Гекса- де кен С1вНа1	1-Окта- декен CisHm	1-Эйкозен	Углеводороды ацетиленового ряда			
						Ацетилен С8НЯ	—2		Пропил- ацетилен С5НЯ
							Метил- ацетилен с,н<	Этилаце- тилен с<н,	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	42,9	43,0	43,1	43,2	43,2	42,08	38,1	38,4	40
200	95,0	95,2.	95,4	95,5	95,5	80,01	82,7	84,2	88
300	155,5	155,9	156,2	156,5	156,6	139,47	133,3	136,6	142
400	223,4	223,9	224,8	224,7	224,9	192,78	178,6	194,7	202
500	297,1	298,1	298,7	299,2	299,5	248,42	248,3	257,9	268
600	376,0	376,9	377,6	378,2	378,6	306,25	312,1	325,3	338
700	459,7	460,8	461,7	462,4	462,8	366,02	379,0	396,1	411
800	547,0	548,3	549,3	550,1	550,6	427,62	448,3	470,5	487
900	638,6	640,1	641,3	642,2	642,9	490,79	520,7	547,6	570
1 000	732,9	734,6	735,9	736,9	737,7	555,35	595,1	627,3	653
1 100	830,1	832,0	833,5	834,6	835,6	621,31	671,9	709,2	738
1 200	928,1	930,2	931,9	933,1	934,1	688,49	750,0	792,7	827
Л-1	168,31	196,36	224,42	252,48	280,54	26,04	40,06	54,09	68,11
у0, кг/нм*	7,509	8,760	10,012	—	-—	1,162	1,787	2,413	3,039
—-, ккал /кг • г рад Ж	0,0118	0,0101	0,0088	0,0079	0,0071	0,0763	0,0496	0,0367	0,0291
Теплофизические свойства топлив	[ Разд.
Температура, *С	Углеводороды группы диолефннОв с/гн2и — 2		
	Пропадиен с3н4	1,3-Бутадиен с4н«	1,2-Пента- диен C6Hg
0	0	0	0
100	37,1	37,9	39,9
200	81,5	84,8	88,0
300	132,2	139,0	143,1
400	188,1	199,0	204,4
500	248,6	263,9	271,0
600	312,8	332,9	342,6
700	380,3	405,4	417,2
800	450,6	480,9	494,4
900	523,7	559,1	576,0
1 000	598,8	639,7	661,0
1 100	676,1	722,2	744,7
1 200	754,9	806,4	832,8
• М	40,06	54,09	68,11
у0, кг/нм3	1,787	2,413	3,039
—ккал[кгград М	0,0496	0,0367	0,0291
Продолжение табл. 1-55
				
	Этинил-	Изопропе-	Цикло-	Метнл-
CeHff	бензол	ни л-бен зол	пентан	циклопен-
	С8н.	CgHjo	С5Н10	тан С«Нц
0	0	0	0	0
27,3	30,8	31,6	31,3	34,0
63,3	69,8	71,0	74,0	79,4
106,9	115,3	118,2	127,6	135,0
154,4	164,4	170,8	189,7	199,0
210,8	222,3	228,0	259,6	262,8
269,4	282,0	289,8	335,6	347,5
331,2	345,0	355,6	416,8	429,9
396,0	411,0	423,2	503,0	516,7
463,2	479,0	484,1	593,3	607,8
532,6	549,1	567,0	686,9	702,0
603,8	621,1	641,3	783,6	799,0
676,1	694,6	717,6	682,6	898,3
78,11	104,14	118,17	70,13	84,16
3,485	4,646	5,272	3,129	3,755
0,0254	0,0191	0,0168	0,0283	0,0236
ьо
со
§ 1-14]	Энтальпия (теплосодержание)
Продолжение табл. 1-55
Температура, 0С	Углеводороды ряда цнклопентанов С,гН2,г							
	Этилци- клопен- тан С7Н14	н-Пропнл- цикло- пентан С.ни	н-Бутил- цикло- пентан с9нх8	н-Пентнл- цнкло- иентан С10Н20	н-Гептил- цнкло- пентан С12Н24	н-Ноннл- циклопентан СнНм	н-Ундецил- циклопентан С1вН да	н-Тридецил- циклопентан CjeHse
0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	35,4	36,4	37,3	37,9	38,9	39,6	40,1	40,5
200	81,9	83,8	85,2	86,3	88,1	89,3	90,2	90,9
300	138,6	141,0	143,0	144,5	146,8	148,7	149,7	150,6
400	203,6	206,6	208,8	210,7	213,5	215,4	216,9	218,1
500	275,4	278,8	281,5	283,6	286,8	289,1	290,8	292,1
600	353,5	357,1	359,9	362,2	365,5	367,9	369,8	371,2
700	436,2	440,2	443,2	445,7	449,3	451,9	453,9	455,4
800	523,6	527,7	530,8	533,4	537,1	539,8	541,9	543,4
900	615,1	619,4	622,7	625,4	624,4	632,3	634,4	636,0
1 000	709,4	713,9	717,3	720,1	724,3	727,2	729,4	731,2
1 100	806,6	811,4	814,9	817,9	822,1	825,2	827,6	829,4
1 200	906,1	910,7	914,3	917,2	921,5	924,5	924,5	926,8
М	98,18	112,21	126,23	140,26	168,31	196,36	224,42	252,48
у0, кг1нм3 ккал/кг • г рад А	4,380	5,006	5,632	6,258	7,509	8,760	10,012	—•
	0,0202	0,0177	0,0157	0,0420	0,0118	0,0101	0,0088	0,0079
ГеплофизичесКие свойства топлив	(Разд.
Продолжение табл. 1'55
Температура, °C	Углеводороды ряда циклогексанов С/гН9/г										
	Циклогексан свни	Метилцикло- гексан С,НМ ;	Этилцикло- гексан CgHxe	1 и-Пропил- циклогексан свн1в	н-Бутил- циклогексан СюНао	н-Гексил- никлогексан CiaH24	н-Октил- циклогексан С14Нйв	, н-Децил- 1 циклогексан С1вН32	н-Додецил- циклогексаи С^Нзв	п-Тетрадецил- циклогексан । CsoHjq	1 н-Гексадецил- циклогексап । С2ЙН«
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	33,2	35,7	37,0	36,7	37,4	38,4	39,2	39,7	40,2	40,5	40,8
200	78,4	83,5	85,5	86,3	87,4	88,9	90,0	90,8	91,5	92,0	92,4
300	134,8	141,9	144,4	145,0	146,3	148,3	149,7	150,8	151,6	152,3	152,8 ,
400	200,7	209,5	212,5	212,9	214,4	216,5	218,1	219,2	220,1	220,8	221,4
500	274,6	284,5	288,3	287,5	289,1	291,9	293,0	294,2	295,1	295,9	296,5
600	355,3	366,0	369,5	369,3	370,6	372,6	374,0	375,1	375,9	376,5	377,0
700	441,7	452,9	456,0	455,3	456,5	458,4	459,7	460,7	461,4	462,1	462,6
800	533,3	544,3	546,8	546,3	547,3.	548,7	549,8	550,6	551,2	551,7	552,1
900	627,8	638,9	641,7	641,7	642,4	643,6	644,4	644,8	645,5	645,9	646,2
1 000	727,2	736,4	739,7	739,9	740,4	741,2	741,7	742,1	742,5	742,7	742,9
1 100	827,4	838,0	840,2	840,1	840,4	841,0	841,4	841,7	841,9	842,2	842,3
3 200	931,1	941,2	943,2	943,0	943,0	943,0	943,0	943,0	943,0	943,0	942,8
м	84,16	98,18	112,21	126,23	140,26	168,31	196,34	224,42	252,42	280,52	308,58
То> кг-нм3 4RM —ккал кг-град М	3,755	4,380	5,006	5,632	6,258	7,509	8,760	10,012	—	—	—.
	0,0236	0,0202	0,0177	0,0157	0,0142	0,0118	0,0101	0,0088	0,0079	0,0071	0,0064
§ 1-14]	Энтальпия (теплосодержание)
оо
к>
Таблица 1-56
Энтальпия горячих газов, отсчитанная от 0° С при р=0,
h=cpnf [ккал!кг] [Л. 2]
Температура °C	Доменный газ	Газ подземной газификации подмосковного угля			Газ подзем- ной газифи- кации камеи» ного угля	Саратовский газ (Елшан- ка)	Дагестанский газ (Изербаш)
		1	П	III			
0	0	0	0	0	0	о	о
100	24,7	28,1	28,4	28,0	27,0	52,3	47,7 103,5
200	49,9	56,5	57,6	56,7	54,6	112J	
300	75,7	85,8	87,6	86,3	82,9	180	168
400	102,2	115,7	118,4	116,8	111,9	257	240
500	129,3	146,5	150,1	148,1	141,7	341	319
600	157	178	182	180	172	432	405
700	185	210	216	213	203	529	496
800	215-	243	249	247	235	634	593
900	244	276	284	281	268	743	695
1 000	274	311	318	315	301	856	801
М	29,05	25,68	25,71	26,37	26,69	17,14	22,35
Го, лг/нл3	1,296	1,146	1,147	1,176	1,191	0,765	0,997
—ккал!кг град	0,0683	0,0773	0,0772	0,0773	0,0744	0,1158	0,0888
Теплофизические свойства топлив	[ Разд.
§ 1-М]
Энтальпия (теплосодержание)
133
Таблица 1-57
Энтальпия продуктов сгорания бензина, отсчитанная от 0° С
при p — 0,It— cprnt [ккал/кг] [Л. 2]
Темпера- тура t, °C	’!z = 1					Т,г = 0,8					а=сл
	а=1	а=2	а=3	а=4	а=5	а~1	а=2	а=3	а=4	а=5	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	25,5	24,4	24,6	24,5	24,5	25,8	25,0	24,7	24,5	24,4	24,03
200	51.6	50,2	49,6	49,2	49,2	52,2	50,2	49,6	49,4	49,2	48,32
300	78,6	75,9	75.0	74,4	74,4	79,2	76,2	75,3	74,7	74,4	73,02
430	106,8	102.8	101.2	100,4	100,4	106,8	101,2	100,4	100,0	100,0	98,24
500	134,5	129,5	128,0	127,0	126,5	135,0	130,0	128,0	127,0	126,5	124,1
600	164	157	155	154	154	164	157	155	154	154	150,4
700	193	186	183	181	182	194	186	183	182	181	177,3
800	224	214	212	210	210	224	215	211	210	209	204,6
900	255	244	240	239	239	255	244	240	239	238	232,5
1 000	286	274	270	267	267	286	274	270	268	266	260,5
1 100	318	305	300	296	297	318	305	299	297	295	289,0
1 200	350	335	330	325	325	350	335	329	326	325	317,6
I 300	382	365	360	356	356	382	365	360	356	355	346,7
1 400	414	398	392	386	386	416	396	391	386	385	375,9
1 500	450	429	422	417	417	449	429	420	417	416	405,3
1 600	483	461	454	446	446	483	459	451	448	445	434,9
1 700	515	493	485	479	478	517	491	483	479	476	464,6
1 800	551	524	517	509	509	549	524	515	509	508	494,5
1 900	535	557	547	542	542	583	557	545	540	538	524,6
2 000	620	590	58)	572	572	618	588	576	572	570	554,6
2100	653	622	611	603	603	651	620	609	603	601	585.1
2 200	689	656	642	636	634	686	653	640	636	631	615,3
2 300	725	688	674	667	665	722	685	674	667	662	645,8
2 430	758	722	706	698	696	756	718	706	698	694	676.6
2 500	793	755	738	730	730	790	750	738	730	725	707.0
Примечание. rlZ — полнота сгорания бензина.
Таблица 1-58
Энтальпия продуктов сгорания бензина, отсчитанная от 0° С
при р = й, If Yo=Yo сpnf [ккал/нм3] [Л. 2]
1 Темпера- тура t, °с|	= 1					г,2 =0,8					
	а=|	<х=2	а=3	а=4	а—5	а=1	а=2	а=3	а=4	а=5	а=оо
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	32,9	32,1	31,7	31,6	31,5	32,4	31,8	31,5	31,4	31,4	31,03
200	66,6	64,8	64,0	63,6	63,4	65,4	64,0	63,4	63,2	63,0	62,44
390	101,1	98.1	96,9	96,3	85.7	99,3	96,9	96,0	95,7	95,4	94,38
400	136,4	132,4	139,4	129,6	129,2	134,0	130,8	129,2	128,8	128,4	127,0
509	173	167	165	164	163	170	165	164	163	163	160,4
600	211	203	200	199	198	206	200	199	197	197	194,4
700	249	239	237	235	234	244	237	234	233	232	229,2
800	288	277	274	271	270	282	274	270	269	268	264,5
900	328	315	311	' 308	307	320	311	307 1	396	305	390,4
134
Теплофизические свойства топлив
(Разд. 1
Продолжение табл. 1-58
Темпера- тура t, ®С	TiZ “ *					Ъ = 0,8					
	а=1	а =2	а=3	а=4	а=5	«=1	а=2	а=3	а=4	а=5	а=оо
1 000	368	354	349	345	344	359	343	344	343	342	336.7
1 100	409	393	387	383	382	399	387	383	381	378	373,5
1 200	451	432	426	421	419	439	426	421	419	416	410,6
1 300	493	472	465	460	458	480	465	459	458	455	448,1
1 430	535	512	505	.509	497	522	504	498	496	494	485,8
1 500	579	554	545	539	536	564	545	537	534	533	523,8
1 600	622	595	586	578	574	605	584	578	574	571	562,1
1 700	665	636	626	619	614	648	626	617	614	612	600,4
1 800	709	677	666	659	655	689	666	657	653	652	639,2
1 900	752	718	707	699	695	732	707	697	692	692	677,9
2 003	798	760	748	740	736	776	748	738	732	739	717,0
2 100	842	802	790	779	775	828	790	777	773	771	756,0
2 200	887	845	829	821	816	860	829	818	814	812	795,3
2 300	932	888	869	863	856	904	872	850	853	851	834,7
2400	977	931	912	902	895	948	914	90)	895	893	874,3
2 500	1 020	973	953	945	933	993	955	943	935	933	913,8
Таблица 1-59
Энтальпия продуктов
сгорания бензина, отсчитанная от 0°С
при р = О,
Г ккал
мс„т t\ -------
Рт кг-моль
[Л. 2]
м/1
Темпера- тура t, °C	г1г =1					Ъ = 0,8					
	а=1	а=2	а=3	а=4	а—5	а=1	а=2	«=3	а=4	а=5	а=со
М/273,16	1 949	1 925	1 916	1 911	1 909	1 936	1 918	1 911	1 908	1 906	1 891
и	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
100	737	719	711	708	706	726	712	707	704	703	696
200	1 492	1 452	1 434	1 426	1 422	1 466	1 434	1 422	1 418	1 414	1 4Э0
30.)	2 270	2 200	2 170	2 160	2 145	2 220	2 170	2 150	2 159	2 140	2 115
400	3 060	2 970	2 920	2 900	2 900	3 000	2 930	2 900	2 890	2 880	2 846
500	3 880	3 750	3 700	3 680	3 669	3 800	3 700	3 670	3 650	3 640	3 594
600	4 720	4 550	4 490	4 450	4 44)	4 610	4 490	4 450	4 430	4 420	4 357
700	5 570	5 370	5310	5 260	5 240	5 450	5 309	5 240	5 220	5 210	5 137
800	6 460	6 210	6 140	6 080	6 040	6 300	6 130	6 060	6 030	6 010	5 929
900	7 340	7 070	6 960	6 900	6 880	7 170	6 970	6 890	6 860	6 830	6 733
1 000	8 250	7 930	7 820	7 730	7 710	8 050	7 810	7 720	7 690	7 663	7 547
1 100	9 170	8 800	8 680	8 580	8 560	8 940	8 680	8 570	8 53)	8 490	8 371
1 200	10 120	9 680	9 550	9 440	9 380	9 850	9 550	9 439	9 380	9 350	9 203
1 ЗОЭ	11 050	10 580	10 430	10310	10 260	10 760	10 430	10 309	10 240	10 210	10 040
1 490	II 980	11 480	П 390	11 200	И 140	11 690	11 310	II 170	11 120	11 070	10 890
1 500	12 930	12 400	12 210	12 080	12 000	12 630	12210	12 050	11 990	11 940	11 740
§ 1-14]
Энтальпия (теплосодержание)
135
Продолжение табл. 1-59
Темпера- тура i. °C	Ъ = 1					Ъ=0,8					
	а=1	а=2-	а=3	а=4	а=5	а=1	а=2	а=3	а=4	а=5	а=оо
1 500	13 959	13 340	13 120	12 940	12 890	13 570	13 100	12 940	12 860	12 820	12 600
1 700	14 890	14 250	14 030	13 870	13 750	14 520	14 030	13 840	13 750	13 700	13 460
1 890	15 900	15 200	14 920	14 760	14 690	15 400	14 940	14 720	14 630	14 600	14 320
1 900	16 900	16 100	15 850	15 580	15 600	|6 400	15 800	15 600	15 500	15 590	15 190
2 000	17 900	17 000	16 800	16 60Э	16 500	17 400	15 900	16 500	16 400	16 400	16 070
2 100	18 900	18 000	17 700	17 500	17 400	18 300	17 700	17 400	17 300	17 390	16 950
2 200	19 900	18 900	18 600	18 400	18 300	19 300	18 600	1ь 300	18 200	18 200	17 830
2 300	20 900	19 900	19 500	19 300	19 200	20 300	19 600	19 300	19 100	19 100	18 710
2 400	21 900	20 900	20 400	20 200	20 100	21 300	20 500	20 200	20 100	20 000	19 600
2 500	22 900	21 800	21 400	21 200	21 000	22 200	21 400	21 100	21 000	20 900	20 490
Таблица 1-60
Энтальпия продуктов сгорания керосино-воздушной смеси,
отсчитанная от 0° С при р = 0 и т)г = 1
Темпера- тура, °C	а=1	а=2	а=3	а=4	а =5	а=оо
0	0	0	0	0	0	0
100	25,70	25,09	24,76	24,6)	24,53	24,03
209	52,00	59,44	49,90	49,56	49,40	48,32
310	78,99	76,41	75,54	75,00	74,73	73,02
490	106,7	103,1	101,8	101,0	100,6	98,2
500	135,2	139,3	128,7	127,7	127,2	124,1
609	164,5	158,3	156,2	154,9	154,4	150,4
700	194,4	187,0	184,4	182,8	182,1	177,3
800	225,0	216,2	213,1	211,2	210,3	204,6
900	256,1	245,8	242,3	240 ,.0	239,0	232,5
1 000	287,8	275,9	271,9	269,3	268,1	260.5
1 100	320.0	306,5	301,8	297,9	297,5	289.0
1 200	352,6	337,3	332,2	328,8	327,4	317,6
1 300	385,6	368,5	362,8	359,2	357.4	346,7
I 400	418,9	400,1	393,7	389,8	387,8	375,9
1 500	452.5	432,0	424,8	420,4	418,3	405,3
1 600	486,4	463,8	456,2	451,4	449,1	434,9
1 700	520,5	496,1	487,7	482,5	489,1	464,6
1 800	554,8	528,3	519,3	513,7	511,0	494,5
Примечание. По данным МЭИ (1950 г.).
136
Теплофизические свойства топлив
(Разд. 1
Таблица 1-61
Энтальпия продуктов сгорания горючих газов при коэффи-
циенте избытка воздуха а = 1 и р = 0
l't = срт * [ккал/нм3 горючего] [Л. 2]
Темпера- тура tt °C	Доменный газ	Газ подземной гази- фикации подмосков- ного угля			Газ под- земной газифика- ции ка- менного угля	Саратов- ский газ (Елшаика)	Дагестан- ский газ (Изербаш)
		I	II	III			
0	0	0	0	0	0	0	0
100	54,2	55.4	56,1	53.9	58,6	353	428
200	100.2	112.2	113,6	109,2	119,1	710	865
ЗОЭ	168	170	173	166	181	1 077	1 313
400	228	230	234	224	245	1 454	1 770
500	289	292	297	285	311	I 840	2 240
603	352	355	361	346	378	2 240	2 730
700	417	419	427	409	447	2 650	3 230
800	483	485	494	474	517	3 060	3 730
930	550	552	563	540	589	3 490	4 250
1 000	618	620	632	607	662	3 920	4 780
При р>0 энтальпии, приведенные в указанных таблицах, не-
обходимо поправлять на величину, определяемую [Л. 2] как
9	р Г 9 / Г р \21
Д/ = 128Т ГкР ~ [ 1 ~64 W ’	(I-100)
Область значений давлений, в пределах которых нужно учиты-
вать влияние давления на энтальпию, зависит от рода газа и необ-
ходимой точности определения энтальпии. Более подробно это
рассмотрено при анализе влияния давления па теплоемкость.
Энтальпию продуктов сгорания газообразных топлив (смесей)
при различных коэффициентах избытка воздуха [Л. 2] следует
вычислять по формулам:
Z<n.c =	^п.с+(а-1)^
Чп.с=22>4143/;п.с;
S vilt п.с i + (“ “') в
nc = J 7o+l,3O6aL„
(1-101)
(1-102)
(1-103)
где l't с, mZz п и It п с — энтальпии продуктов сгорания газооб-
разного топлива (смеси), ккал/нм3, ккал/кг-моль и ккал/кг соответ-
ственно; значения остальных величин см. формулу (1-85).
§ 1-14]
Энтальпия .(теплосодержание)
137
Рис. 1-46. Энтальпия продуктов сгорания бензино-воздуш-
ной смеси в зависимости от коэффициента избытка воз-
духа при температуре, соответствующей равновесному
составу продуктов сгорания.
Т = 373° К; р = 1 кГ/см*.
Энтальпия продуктов сгорания зависит от коэффициента избыт-
ка окислителя и полноты сгорания топлива. Для углеводородо-
воздушных смесей изменение энтальпии продуктов сгорания, при
равновесном составе их по а показано па рис. 1-46.
Полное теплосодержание вещества определяется суммой энталь-
пии и химической энергии. Полное теплосодержание обозначается
буквой I с индексом п внизу. Например, полное теплосодержание
1 кг вещества записывается в следующей форме:
/п = / + /х.	(М04)
где I — энтальпия газа, ккал1кг\
fz — химическая энергия, ккал!кг.
Числовое значение величины полного теплосодержания зависит
от принятой системы отсчета теплосодержания.
Широкое распространение получила следующая система отсчета
полных теплосодержаний [Л. 42 и 43]. В этой системе:
1)	химическая энергия, выделяющаяся или затраченная при
протекании реакции, относится к образовавшемуся в результате
реакции веществу; химическая энергия элементов в стандартном
(/=20° С и р=760 мм рт. ст.) их состоянии принимается равной
нулю;
2)	химическая энергия вещества учитывается путем введения
в полное теплосодержание теплоты образования вещества при
20° С, т. е. величины Д/^эзцв, или сокращенно ДЯазз',
3)	химическая энергия считается положительной, если она за-
трачивается на образование вещества, и отрицательной, если она
выделяется;
4)	за нуль отсчета энтальпий (физических теплосодержании)
принимается температура 20° С, т. е. 293,16° К (или условно 293° С).
Таким образом, в данной системе отсчета полных теплосодер-
жаний величина /п для вещества, имеющего температуру Г, опре-
деляется соотношением
т
CPdT’	О'105)
138
Теплофизнческие свойства топлив
[ Разд. 1
а для жидких веществ
/п = Д/7°дз + с(Т—293).	(1-106)
Здесь А//°29з — теплота образования вещества.
В полное теплосодержание входит также теплота перехода из
одного агрегатного состояния в другое, взятая с соответствующим
знаком, если теплота образования вещества дана не для того агре-
гатного состояния, в котором оно применяется.
Величины полных теплосодержаний в указанной системе отсчета
некоторых топлив, окислителей и продуктов сгорания в стандарт-
ном состоянии приведены в табл. 1-62.
Таблица 1-62
Полные теплосодержания некоторых топлив, окислителей и
продуктов сгорания при температуре 20° С [Л. 42]
Вещество	м 'л, ккал/кг-моль	^п, ккал!кг	Вещество	М1п. ккал!кг-моль	л кал/кг
о О2	59 534 0	3 721 0	Срраф	0 171 312	0 14 264
н	52 082	51 700	со	—26 423	—945
Н2 он н2о N	8 455 —57 785 112 936	497 —3 210 8 062 q	со, сн2 сн4 с2нг	—94 051 69 478 —17 851 54 197	—2140 4 953 —1 113 2 081
n2 NO	21 600	720	С2Н4	12 535	447
Рассмотрим конкретный пример расчета полного теплосодер-
жания. Определить полное теплосодержание жидкого этилового
спирта С2Н5ОН, охлажденного до температуры —50° С.
Известно, что при +50° С теплота образования спирта
ДНз23=—1 440 ккал/кг.
Решение:
Al С,Н5ОН = Д^згз + Д(?нагр + Д(?охл-
В этом уравнении Д(?нагр — теплота, необходимая для нагрева-
ния стандартных элементов, входящих в спирт, от 20 до 50° С,
ккал/кг, Д(?охл—теплота, которую необходимо отвести от спирта,
чтобы охладить его до —50° С.
24
Для образования 1 кг спирта необходимо кг твердого угле-
6
рода в форме ^-графита, ^g кг газообразного молекулярного водо-
16
рода Н2 и -4Q кг газообразного молекулярного кислорода О2.
§ 1-14]
Энтальпия (теплосодержание)
130
Теплоемкости имеют значения: для углерода—0,175ккал/кг-град;
водорода Н2— 3,5 ккал/кг-град и кислорода О2—0,218 ккал/кг-град.
Тогда
/24	6	16	\
Д(2нагр= ^46 °> 175 + ^д'З.б + ^6-0,218j (50 — 20) = 18,7 ккал/кг.
Приняв теплоемкость жидкого спирта равной 0,587 ккал/кг-град,
получим:
Д<20хл = 0,587 • (— 50 — 20) = — 41,1 ккал/кг.
Полное теплосодержание жидкого спирта при — 50° С составит:
Ипс2Н6он ]ж50° С = - 1 440+ 18,7-41,1 =-1462,4 ккал/кг.
Полное теплосодержание топлива или окислителя, состоящих из
нескольких индивидуальных химических веществ, вычисляется по
формуле
4 = SZn^ + SacTB.	(I-107)
k
где Iilk — теплосодержание /г-го компонента в топливе или окисли-
теле, ккал/кг;
— весовая доля k-ro компонента в топливе пли окислителе;
Д7расто—теплота растворения одного вещества в другом.
Полное теплосодержание 1 кг горючей смеси 1П с (ккал/кг) со-
ставляет:
_ 7п.т + а7-07 п.о
7п.г.с—	1 + aLa ’	1 '
где / и /п о — полное теплосодержание топлива и окислителя,
ккал/кг.
Полное теплосодержание продуктов сгорания подсчитывается по
формуле
2 м/п iPt
или
7п.п.с = ^------’	а-'09")
i
где м/п ; — полное теплосодержание z-го компонента, ккал/кг-моль’
pt, pi — общее давление и парциальное давление /-го компонента.
140
Теплофизнчсские свойства топлив
(Разд. 1
Полное теплосодержание газов, входящих в состав топлив и
т, “к	соя	11аО	со	ОН	NO
300	—93990,0	—57731,4	—26375,1	10107,9	21645,2
400	—93049,8	—56919,4	—25676,8	10815,0	22359,2
500	—92021,8	—56087,9	—24970,6	11520,4	23082,3
600	—90922,2	—55231,2	—24251,1	12226,2	23819,6
700	—89763,3	—54341,9	—23514,8	12932,3	24575,0
800	—88555,2	—53423,8	—22760,8	13643,8	25348,0
900	—87304,7	—52478,7	—21990,0	14362,8	26138,9
1 000	—86022,6	—51505,4	—21204,1	15091,4	26944,4
1 100	—84709,6	—50505,1	—20404,6	15830,0	27762,9
1 200	—83371,8	—49477,2	— 19593,3	16579,6	28592,1
1300	—82013,4	—48423,2	—18771,7	17340,3	29430,5
1 400	—80637,2	—47344,3	—17941,0	18112,0	30276,7
1 500	—79245,6	—46242,2	— 17102,6	18894,4	31129,6
1 600	—77840,4	—45118,3	—16257,6	19686,8	31988,3
1 700	—76423,0	—43974,5	—15406,8	20488,7	32852,0
1 800	—74995,0	—42812,4	—14550,7	21299,6	33720,1
1 900	—73557,4	—41633,7	—13690,1	22118,9	34592,1
2 000	—72111,3	—40440,2	—12825,5	22945,9	35467,6
2 100	—70657,0	—39232,8	—11957,3	23780,2	36346,2
2 200	—69196,4	—38013,1	—11085,9	24621,3	37227,6
2 300	—67729,0	—36782,1	—10211,5	25468,6	38111,6
2 400	—66255,6	—35540,7	—9334,4	26321,9	38997,9
2 500	—64776,6	—34289,9	—8454,9	27180,6	39886,4
2 600	—63292,4	—33030,3	—7573,2	28044,5	40776,8
2 700	—61803,2	—31762,6	—6689,5	28913,1	41669,1
2 800	—60309,3	—30487,6	—5803,9	29786,4	42563,2
2 900	—58811,1	—29205,7	—4916,6	30664,0	43458,9
3 000	—57308,8	—27917,4	—4027,6	31545,8	44356,3
3 100	—55802,6	—26623,4	—3136,0	32431,6	45255,1
3 200	—54292,1	—25324,1	—2244,0	33321,1	46155,4
3 300	—52779,2	—24020,0	—1350,7	34214,2	47057,1
3 400	—51262,4	—22711,4	—456,2	35110,7	47960,2
3 500	—49742,4	—21398,7	+493,6	36010,6	48864,5
3 600	—48219,3	—20082,2	1336,4	36913,7	49770,0
3 700	—46693,2	—18762,1	2234,4	37819,9	50676,7
3 800	—45164,4	— 17438,7	3133,4	38729,1	51584,6
3 900	—43632,8	—16112,2	40'33,4	39641,2	52493,6
4 000	—42098,6	—14782,8	4934,4	40556,0	53403,8
$ I -14]
Энтальпия (теплбсбдерЖание)
141
Таблица 1-63
продуктов сгорания, м !п = м I м /х [ккал! кг-моль] (л- 421
Н,	О,	N,	Н	О	14	т, °к
46,9	47,9	47,6	52115,6	59183,1	85591,6	300
741,4	758,0	744,9	52612,4	59701,0	86088,4	400
1439,9	1489,1	1447,5	53109,2	60211,5	86585,2	500
2139,0	2244,4	2160,5	53606,0	60717,8	87082,0	600
2841,9	3022,3	2887,3	54102,8	61221,6	87578,8	700
3547,8	3819,9	3631,1	54599,6	61723,7	88075,6	800
4258,4	4634,0	4390,5	55096,4	62224,8	88572,4	900
4976,2	5461,5	5165,0	55593,2	62724,9	89069,2	1 000
5702,7	6300,3	5953,2	56090,0	63224,5	89566,0	1 100
6438,5	7148,6	6753,7	56586,8	63723,7	90062,8	1 200
7184,3	8005,1	7565,1	57083,6	64222,5	90559,6	1 300
7940,5	8869,0	8386,0	57580,4	64721,0	91056,4	1 400
8707,3	9739,6	9215,1	58077,2	65219,3	91553,2	1 500
9484,4	10616,5	10051,6	58574,0	65717,4	92050,0	1 600
10271,7	11499,4	10894,5	59070,8	66215,4	82546,8	1 700
11068,8	12388,1	11743,0	59567,6	66713,2	93043,6	1 800
11875,2	13282,6	12596,6	60064,4	67211,1	93540,5	1 900
12690,4	14182,7	13454,7	60561,2	67708,8	94037,4	2 000
13514,0	15088,3	14316,8	61058,0	68206,6	94534,3	2 100
14345,5	15999,5	15182,5	61554,8	68704,4	95031,3	2 200
15184,5	16916,1	16051,5	62051,6	69202,3	95528,5	2 300
16030,8	17838,2	16923,4	62548,4	69700,4	96025,8	2 400
16883,9	18765,7	17798,0	63045,2	70198,6	96523,4	2 500
17743,5	19698,4	18675,1	63542,0	70697,1	97021,4	2 600
18609,5	20636,4	19554,5	64038,3	71195,9	97519,8	2 700
19481,3	21579,4	20436,0	64535,6	71695,0	98018,9	2 800
20358,9	22527,3	21319,5	65032,4	72194,6	98518,6	2 900
21242,1	23480,0	22204,7	65529,2	72694,8	99019,2	3 000
22130,6	24437,3	23091,6	66026,0	73195,5	99520,9	3 100
23024,4	25399,1	23980,2	66522,8	73696,8	100023,3	3 200
23923,3	26365,2	24870,2	67019,6	74198,9	100528,0	3 300
24827,2	27335,5	25761,6	67516,4	74701,8	101033,9	3 400
25736,0	28309,7	26654,3	68013,2	•75205,4	101541,6	3 500
26649,6	29287,8	27548,3	68510,0	75710,0	102051,4	3 600
27568,0	30269,5	28443,5	69006,8	76215,5	102563,3	3 700
28491,0	31254,7	29339,3	69503,6	76722,0	103077,7	3 800
29418,5	32243,2	30237,2	70000,4	77229,5	103594,8	3 900
30350,5	33234,8	31135,6	70497,2	77738,1	104114,7	4 000
142
Теплофизические свойства топлив
[ Разд. 1
Т. °к	СОа	Н»О	СО	ОН	NO
4 100	—40561,8	—13450,7	5836,3	41473,6	54315,0
4 200	—39022,6	— 12116,1	6739,2	42393,8	55227,3
4 300	—37480,9	— 10779,1	7643,0	43316,6	56140,6
4 400	—35936,3	—9439,9	8547,7	44241 ,9	57054,9
4 500	—34390,5	—8098,6	9453,2	45169,7	57970,2
4 600	—32841,8	—6755,2	10359,5	46099,9	58886,5
4 700	—31291,0	—5409,8	11266,5	47032,5	59803,8
4 800	—29737,8	—4062,4	12174,3	47967,5	60722,1
4 900	—28182,6	—2713,2	13082,9	48904,8	61641,4
5 000	—26625,0	—1362,0	13992,1	49844,3	62561,7
5 100	—25065,4	—9,0	14902,1	50786,0	63483,0
5 200	—23503,4	1346,0	15812,7	51729,7	64405,3
5 300	—21939,4	2702,8	16724,1	52675,6	65328,5
5 400	—20373,0	4061 ,4	17636,1	53623,5	66252,6
5 500	— 18804,6	5422,0	18548,7	54573,4	67177,7
5 600	—17233,8	6784,3	19462,1	55525,3	68103,8
5 700	— 15661,0	8148,5	20376,1	56479,1	69030,9
5 800	— 14085,8	9514,5	21290,7	57434,9	69958,9
5 900	— 12508,6	10882,3	22206,0	58392,5	70887,8
6 000	—10929,0	12251,9	23121,9	59351,9	71817,7
атсг, Л4Г — кажущийся молекулярный вес продуктов сгорания и
Л4;— молекулярный вес /-го компонента.
Величины полного теплосодержания каждого компонента про-
дуктов сгорания I i в зависимости от температуры в принятой си-
стеме отсчета приведены в табл. 1-63 [Л. 42].
1-15. ЭНТРОПИЯ
Энтропия определяется начальным и конечным состояниями
тела.
Она обозначается буквой S и для обратимых процессов выра-
жается соотношением
dQ_ dU + Adi
dS — p	p
В уравнении (1-110) dS — приращение энтропии, ккал;кг-град',
dQ — изменение тепловой энергии рабочего тела, ккал!кг\ dU — при-
ращение внутренней энергии, ккал кг\ dl — внешняя работа, кГ-м/кг;
А — ^27 кка i/'кГ-м — тепловой эквивалент механической работы.
(1-110)
§ 1-15]
Энтропия
143
Прэдолжение табл. 1-63
к.
31286,9	34229,4	32035,0	70994,0	78247,8	104637,7	4 100
32227,6	35226,8	32935,4	71490,9	78758,6	105164,0	4 200
33172,5	36226,7	33836,6	71987,6	79270,6	105693,8	4 300
34121,7	37229,3	34738,8	72484,4	79783,8	103227,3	4 400
35074,9	38234,1	35641,9	72981,2	80298,1	103764,6	4 500
36032,I	39241,2	36545,8	73478,0	80813,7	107305,9	4 600
36993,4	40250,4	37450,6	73974,8	81330,5	107851,4	4 700
37958,6	41261,6	38356,2	74471,6	81848,5	108401,1	4 800
38927,7	42274,6	39262,6	74968,4	82367,7	108955,4	4 900
39900,5	43289,3	40169,8	75465,2	82888,1	109514,1	5 000
40877,2	44305,7	41077,8	75962,0	83409,7	110077,6	5 100
41857,6	45323,7	41986,5	76458,8	83932,5	110645,8	5 200
42841,6	46343,1	42896,1	76955,6	84456,6	111218,9	5 300
43829,3	47363,9	43806,3	77452,4	84981,8	111796,9	5 400
44820,5	48386,0	44717,4	77949,2	85508,2	112380,0	5 500
45815,1	49409,9	45629,1	78446,0	86035,8	112968,1	5 600
46813,5	50433,8	46541,6	78942,8	86564,6	113561,4	5 700
47815,1	51459,4	47454,9	79439,6	87094,5	114159,9	5 800
48820,1	52485,9	48368,8	79936,4	87625,5	114763,7	5 900
49828,5	53513,4	49283,5	80433,2	88157,7	115372,8	6 000
Из уравнения (1-110) получаются следующие выражения для
энтропии:
dS = с,
d S — Ср
dl, ARM dv_
T +-дГ’ v :
rfr dp_
M ’ P
и
‘1<' = сг,~р' + с.
dv
р v
(MH)
Энтропию относят к 1 кг, 1 молю, 1 нм3 вещества и отсчиты-
вают от 0° К и 0°С. Обозначения, размерности и формулы пересчета
дляу.эптропии приведены в табл. 1-64.
Расчетные значения энтропии паров углеводородов, горючих га-
зов и продуктов их сгорания при температуре Т ==273,16° К и дав-
лении р = 1,033 кПем2 приведены в табл. 1-35 и 1-36.
144
Теплофизические свойства топлив
[Разд. 1
Таблица 1-64
Обозначения, размерности и формулы пересчета
для энтропии
Наименование величины	Размерность	Обо- значе- ние	Формула пересчета
Энтропия при Т=0° К и р=0, отнесенная к 1 кг газа . . .	ккал/кг-град	5°		
Энтропия при давлении /?=1,033 кГ/см3 (физическая атмосфера)		ккал/кг-град	So		
Абсолютное значение энтропии при данных Т и р, отнесен- ное к 1 кг газа 		ккал/кг-град	S°	So° + ST
Энтропия при данных Тир, отсчитанная от 0° К и отне- сенная к 1 кг газа 		ккал/кг-град	S т	Go о 1 Go O	1
Энтропия при данных Т н р, отсчитанная от 0° К и отне- сенная к 1 нм3 газа ....	ккал/нм3 -град	s'T	
Энтропия при данных Т и р, отсчитанная от 0° К и отне- сенная к 1 молю газа . . .	ккал/кг-моль - г рад	м Sj’	MSr
Энтропия при данных t н р, отсчитанная от 0° С и отне- сенная к 1 кг газа 		ккал/кг-град	St	sr s273 IG
Энтропия при данных t и р, отсчитанная от 0° С и отне- сенная к 1 нм3 газа ....	ккал/нм3-град	s't	
Энтропия при данных t и р, отсчитанная от 0° С и отне- сенная к 1 молю газа . . .	ккал/кг-моль  г рад	м St	MSt
Энтропию газа при любом давлении р вычисляют по уравнению
[Л. 2]
Л/?м 1°8 ARM / ТКЛ> р
SP==S» — ~M~XnP+ 128-“м- \~Т~)
Ввиду малости величины третьего члена нм обычно пренебре-
гают. Учитывая, что
Л/?м = ^у-848= 1,986 ккал/кг-моль-град
П
In р = 2,303 1g р.
§ 1-15]	Энтропия	145
4 57
sP=s«-ir1^>	<’-113)
где Sp и So — энтропии газа, ккал!кг, при давлениях р и ра —
= 1,033 кГ1смг соответственно.
Энтропия продуктов сгорания газообразных горючих (смесей) при
различных коэффициентах избытка воздуха вычисляется по форму-
лам, аналогичным формулам (1-101), (1-102) и (1-103). ЭнтрЛгия при
постоянном объеме вычисляется по формулам:
Л/?м Т
St, = So — 2,303 1g 273|16 ;	(' -114)
^4/? Т
sv = so — 2’303 223И 1 g 273,16 ’	(H 15)
mS0 = mS0 — 2,303H7?M 1g 273J6 •	(1'113)
Pai. 1-47. Зависимость энтропии жидкости от приведенных давления и темпе-
ратуры (Л. 6).
19-716
Рис. 1«48. Зависимость энтропии газов от приведенных давлений и температуры [Л. 6].
*—газ находится под бесконечно малым давлением.
о
Теплофизпческне свойства топлив	[Разд.
§ i-iM
Энтропия
147
где Sv, Sv и mS., — энтропии при постоянном объеме, отнесенные
соответственно к 1 кг, 1 .-и3 и 1 молю газа;
So, So и mS0 — энтропии при давлении р = 1,033 кГ/см? и
температуре Т, ккал/кг-град, ккал/нм3-град и
ккал/кг-моль-град соответственно.
Энтропии смесей газов различного состава, какими
продукты сгорания, при температуре Т и общем давлении
деляются как
являются
Ps опре-
(1-П7)
Или, учитывая соотношение (1-113), получим:
у J (м5о/Л- - 4-57Л Pt>’
(1-118)
В уравнении (1-118) S— энтропия смеси газов при
туре Т и общем давлении смеси рх, ккал/кг-град-, м8р,-—энтропия
z-го газа при его парциальном давлении p-t, ккал/кг-моль-град-,	—
кажущийся молекулярный вес смеси газов; Л4; — молекулярный вес
/-го газа.
Определение энтропии жидкости под давлением удобно произ-
водить с помощью графиков на рис. 1 47, а сжатых газов — па
рис. 1-48.
ЛИТЕРАТУРА К ПЕРВОМУ РАЗДЕЛУ
1.	Сутков В. В., Техническая термодинамика, Госэнерго-
издат, 1960.
2.	В у к а л о в и ч М. П., Термодинамические свойства газов,
Гостехиздат, 1953.
3,	Рабинович Г. Г., Расчет нефтеперегонной аппаратуры,
ГНТИ, 1941.
4.	Физико-химические свойства индивидуальных углеводоро-
дов, Справочник под ред. М. И. Тиличеева, ГНТИ, вып. 1, 2, 3 и 4,
1945—1953.
5.	Вар га ф тик Н. Б., и др., Теплофизические свойства
веществ, Госэнергоиздат, 1956.
6.	Карапетьяиц М. X., Химическая термодинамика, Гос-
химиздат, 1953.
7.	Hougen О. A., Watson К. М., Chemical Process Prin-
ciples I—И, 1948 (III, VI, VII, IX, X, XIV, XV).
8.	Нефтепродукты. Методика испытания, Стандартгиз, 1959.
9.	О б о л е н ц е в Р. Д., Физические константы углеводородов,
жидких топлив и масел, Гостоптехиздат, 1953.
10*
темпера-
148	Теплофизйчёские свойства топлив	[Разд. 1
10.	И р и с о в А. С. и Панютии П. С., Таблицы физико-
химических констант моторных топлив, ГОНТИ, 1934.
11.	Нагиев М. Ф., Топлива для двигателей современной тех-
ники, Азнефтеиздат, 1954.
12.	Чирким В. С., Теплофизйческие свойства материалов,
Физматгиз, 1959.
13.	К У т а т е л а д з е С. С., Боришанский В. М., Спра-
вочник по теплопередаче, Госэнергоиздат, 1959.
14.	М а г а р и л л Р. 3., Связь давления и температуры в кри-
тической точке для углеводородов, «Химия и технология топлива
и масла», 1957, № 2.
15.	К у с а к о в М. М., Методы определения физико-химиче-
ских констант моторных топлив, ГОНТИ, 1934.
15.	Обрядчиков С. Н. и Лебедева А. А., Упругость па-
ров широких нефтяных фракций, БНТИ (Труды Московского неф-
тяного института), 1939.
17.	Ирисов А, С., Испаряемость топлив для поршневых
двигателей и методы ее исследования, Гостехиздат, 1955.
18.	Gillilan'd Е. R. Diffusion coefficients in gaseous systems,
Ind. Eng. Chem., v. 26, № 6, 1934.
19.	Моторные топлива, масла и жидкости, т. I и II, под ред.
проф. К. К- Папок и Е. Г. Семенидо, Гостоптехиздат, 1957.
20.	Рагозин Н. А., Справочник по авиационным и автомо-
бильным топливам, Гостоптехиздат, 1947.
21.	Вол як Л. Д., Поверхностное натяжение жидкостей как
функция приведенного объема, ЖФХ, 1952, т. 26, вып. 3.
22.	Вол як Л. Д., О более точном выражении зависимости
поверхностного натяжения жидкостей от их приведенного объема,
ЖФХ, 1954, т. 28, вып. 6.
23.	Голубев И. Ф., Вязкость газов и газовых смесей
(справочное руководство), Физматгиз, 1959.
24.	Т а р з и м а н о в А. А., Применение принципа соответствен-
ных состояний -к вязкости газов при атмосферном давлении,
Инж.-физ. журнал 1960, т. III, № 2.
25.	Столяров Е. П., Явления переноса в сжатых газах.
Эмпирическое уравнение зависимости вязкости сжатых газов от
температуры и давления, ЖФХ, 1950, т. 24, вып. 7.
26.	Столяров Е.П., Ипатьев В. В. и Теодоро-
вич В. П., Явления переноса в сжатых газах. Определение коэф-
фициентов теплопроводности сжатых газов (Нг, N2, воздух, CfU
и СО2), ЖФХ, 1950, т. 24, вып. 24, 2 и 3.
27.	Варфгафтик Н. Б., Труды Московского авиационного
института им. Серго Орджоникидзе, № 51, Оборопгиз, 1955.
28.	Тепловой расчет котельных агрегатов, нормативный метод,
Госэнергоиздат, 1957.
29.	М и х е е в М. А., Основы теплопередачи, Госэнергоиздат,
1949.
30.	П р е д в о д и т е л е в А. С., О некоторых инвариантных
количествах в теории теплопроводности и вязкости жидкостей,
ЖФХ, 1948, т. 22, вып. 3.
31.	Варга фтик Н. Б., Теплопроводность сжатых газов и
водяного пара при высоких давлениях «Известия ВТИ» 1951, № 7.
§ 1-151
Энтропия
149
32.	Цедерберг Н. В. и Тим рот Д, Л., Эксперименталь-
ное определение теплопроводности жидкого кислорода, ЖТФ, 1956,
т. XXVI, вып. 8.
33.	К э й Д. и Лэби Т., Справочник физика эксперимента-
тора, Изд. иностранной литературы, 1949.
34.	Линчезский В. П., Топливо и его сжигание, Метал-
лургиздат, 1959.
35.	Краткий технический справочник, ч. I, под общ. ред.
В. А. Зиновьева, Гостехиздат, 1949.
36.	Я с т р ж е м б с к и й А. С., Техническая термодинамика,
Госэнергоиздат, 1960.
37.	Папок К. К. и Рагозин Н. А., Технический словарь
по топливам и маслам, Гостоптехиздат, 1955.
38.	Нагиев М. Ф., Топлива для двигателей современной тех-
ники, Азнефтеиздат, 1954.
39,	Сирот а А. М. и Ти мрот Д. Л., «Теплоэнергетика»,
1956, № 7.
40.	Курбатов В. Я., Известия технологического институ-
та, I, 1 (1927); Труды Ленинградского химико-технологического
института, 13,3 (1947), (III, VII).
41.	Шейидлин А. Е. и Шлейф ер С. Г., Эксперимен-
тальное определение теплоемкости, ЖТФ, 1953, т. 23, вып. 8.
42.	Синярев Г. Б. и Добровольский М. В., Жидкост-
ные реактивные двигатели, Оборонгиз, 1957.
43.	Ваничев А. П., Термодинамический расчет горения и
истечения в области высоких температур, Изд. БНТ, 1947.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВ
И ИХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
2-1. ВЕСОВОЙ СОСТАВ. СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ
КОЭФФИЦИЕНТ. КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ОКИСЛИТЕЛЯ
Если горючее или окислитель является индивидуальным химиче-
ским веществом, то весовые доли соответствующих элементов в дан-
ном соединении рассчитываются по формулам
А;г. А,.г(.
^~£a;Zi.	,-1)
i
где gi, At и г, — соответственно весовая доля, атомный вес и число
атомов i-ro элемента в молекуле индивидуального химического ве-
щества;
M—ZAtZt — молекулярный вес данного соединения.
i
Если данное топливо или окислитель представляет собой смесь
различных индивидуальных химических веществ, то их элементар-
ный весовой состав может быть вычислен или по условной химиче-
ской формуле, которая составляется для многокомпонентных смесей,
или по весовым долям индивидуальных веществ, входящих в состав
топлива, либо окислителя; расчет ведется по формуле
gi = У, gikSk<	(2-2)
ft
где gk — весовая доля k-ro компонента (индивидуального химиче-
ского вещества) в топливе или окислителе;
gik — весовая доля i-ro элемента в k-м компоненте; она рассчи-
тывается по формуле (2-1).
Сумма весовых долей по всем элементам, имеющимся в топливе
или окислителе, всегда равна единице, т. е
У.е, = 1	(2-3)
§ 2-1 ] Весовой состав. Стехиометрический коэффициент
151
Это соотношение используется для проверки расчетов. По изве-
стному весовому составу топлива или окислителя либо по их хими-
ческим формулам вычисляется наименьшее количество окислителя,
необходимое для полного окисления 1 кг, 1 м3 или 1 моля топлива.
Эта величина называется стехиометрическим коэффици-
ентом. Если топливо имеет весовой состав Ст + Нт + От = 1, а окис-
литель Со+Но + О0= 1, то стехиометрический коэффициент вычис-
ляется по формуле
8
-у Ст + 8НТ + от
Ц = —§-----------------(2-4)
у С,, + 8Н, — О„
Величина La выражается отношением кг окислителя/«г топлива
В термодинамических расчетах часто используется стехиометриче
ский коэффициент, выраженный через объемные Lv или мольные £м
единицы измерения, а именно:
Мт
(2-4")
I о
Если в качестве топлива используются углеводороды или соеди-
нения, имеющие химическую формулу С;1НЩОА, а в качестве оки-
слителя — воздух, то
/ m k \	8	„
32(« + ^-----у) уСт + 8Нт-0т
£° “' лТд
где i0 — 0,232 — весовая доля кислорода в воздухе.
Из графиков на рис. 2-1, построенных по формуле (2-5), видно,
что с увеличением числа атомов углерода в гомологическом ряду
СпНгп+2 стехиометрический коэффициент /.о уменьшается, остается
неизменным в ряду СпН2п и возрастает в остальных рядах углево-
дородов. В случае п —» оо стехиометрический коэффициент стре-
мится к постоянной величине, равной 14,8.
Горючая смесь (топливо + окислитель), имеющая минимально
необходимое количество окислителя для полного сгорания топлива,
называется стехиометрической смесью; при избытке топ-
лива смесь называется богатой, а при избытке окислителя — бед-
ной. Избыток окислителя по отношению к стехиометрическому его
количеству оценивается коэффициентом избытка окис-
лителя и выражается соотношением
_ _G0__ = L
152
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Если известен состав продуктов сгорания углеводородо-воз-
душной смеси, то коэффициент избытка воздуха может быть рас-
считан по формуле
N,ra3	'
N2 — -у- — 3,76 (О2 + 0,5СО — 0,5Н2 — 2CHJ
где N™3 — содержание азота в сжигаемом газообразном топливе,
% по объему;
v — объем продуктов сгорания, получаемый при сжигании
1 нм3 газа и подсчитываемый по балансу углеродсодер-
жащих газов в продуктах сгорания и сжигаемом газе:
СН. + СО + со2 + пспнт
V =--------;------------------ .	(2-0)
СО' + СО' + СН4	v '
Рис. 2-1. Стехиометрический коэффициент в зависимости от числа атомов угле-
рода в молекуле углеводорода [по формуле (2-5)].
В числителе формулы (2-8) указано процентное содержание
углеродсодержащих газов в горючем газе, а в знаменателе—в про-
дуктах сгорания (где компоненты продуктов сгорания - даны на
«сухие» продукты сгорания).
Весовой состав горючей смеси рассчитывается noi формуле
^’т^* о т о
8‘ г-с =	1 +<х£0	=	1 + L
(2-9)
В формуле (2-9) g. г с — весовая доля z-ro элемента в горючей
смеси;
giT, S/о—весовые доли z-ro элемента в топливе и окислителе;
L — весовое отношение окислителя к топливу, содержу
щемуся в горючей смеси.
§ 2-2] Химическая энергия и теплота образования вещества 153
Согласно формуле (2-9) содержание углерода, водорода, кисло-
рода и азота в 1 кг горючей смеси определяется как
Ст +	Нт 4- АН0 -
Сг.с 1 + L ’ Нр.с 1 + L ’	(2-10
OT + LO0 NT + £N0	V
°r.c = ~1 +L ’ Nr-c = 1 +L •
2-2. ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ И ТЕПЛОТА
ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА
Если смесь состоит из газов, между которыми может протекать
химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла, то та-
кая смесь, кроме тепловой внутренней энергии, обладает еще и
химической энергией.
Под химической энергией понимается энергия, которая может
выделиться при протекании химической реакции между веществами,
составляющими данную смесь.
Химическая энергия, выделяющаяся или поглощаемая при реак-
ции, представляет собой разность энергетических уровней исходных
и конечных веществ реакции. Так как исходные вещества могут быть
в разных состояниях, то тепловой эффект химической реакции будет
также различным. Поэтому на практике принято исходные вещества
брать в определенном, так -называемом стандартном состоя-
н и и. Под стандартным состоянием вещества понимается такое со-
стояние, в котором это вещество наиболее распространено в природе.
Например, за стандартное состояние элементов, используемых в топ-
ливах, принимаются следующие: углерод—в форме твердого графи-
та, кислород, водород и азот — в виде молекулярных газов О2, Н2
и N2. Считается, что в стандартном состоянии элементы и их смеси
не обладают химической энергией. Величина запаса химической
энергии не зависит от выбора нуля отсчета химических энергий.
Химическая энергия вещества может быть и отрицательной. Так,
например, при образовании воды по уравнению Н2+’/2О2=Н2О про-
исходит выделение энергии. Таким образом, вода обладает меньшим
запасом энергии, чем механическая смесь Н2 и О2, т. е. опа харак-
теризуется отрицательной химической энергией.
Химическая энергия, выделяющаяся или затрачиваемая при осу-
ществлении реакций образования вещества, может быть определена
двумя способами.
Первый способ. Химическая энергия, выделяющаяся или
затрачиваемая при осуществлении -реакции, определяется по разно-
сти энергетических уровней атомов элементов, которыми они обла-
дают до и после реакции.
Второй способ основан на экспериментальном определе-
нии тепловых эффектов реакций. Величина теплового эффекта реак-
ции, отнесенная к количеству образовавшегося вещества, называется
теплотой образования.
154
Термохимические характеристики топлив
( Разд. 2
Теплота образования отличается от химической энергии на вели-
чину изменения физического тепла, содержащегося в них, т. е.
т	т
рпрод^-Рисх^,	(2-11)
О	о
где с ол и сисх — истинные теплоемкости продуктов реакции и
исходных веществ соответственно.
Различие в с11рОд и сЯСх объясняется тем, что образующиеся ве-
щества имеют строение и свойства, отличные от строения и свойств
исходных веществ. Величина AQ зависит от вида реакции, условий
ее протекания и температуры Т; последняя оказывает на величину
AQ наибольшее влияние.
Теплота образования компонентов горючей смеси и ее продук-.
тов сгорания обычно относится к следующим условиям: давлению
1 атм и температуре 15—25° С (стандартные условия). Теплота об-
разования вещества обозначается &НТ. Индекс «Т» указывает тем-
пературу, при которой получена теплота образования. Если исход-
ные и конечные вещества находятся в стандартном состоянии, то
теплоту образования обозначают Д/7т° и называют стандартной.
Связь между химической энергией и теплотой образования опреде-
ляется как
/х=Л^Т-(^род-сисх)7’-	(2-12)
При Т=0 /х = Д/7о, т. е. химическая энергия вещества равна его
теплоте образования при абсолютном нуле. Знак теплоты образова-
ния и химической энергии определяется по следующему правилу.
Если в процессе реакции происходит выделение тепловой энергии,
т. е. уменьшается запас энергии в реагирующей смеси, то теплота
образования, а также химическая энергия отрицательны >. Таким об-
разом, теплота образования и химическая энергия продуктов сгора-
ния всегда отрицательны. Теплота образования, а следовательно, и
химическая энергия таких веществ, как ОН, NO, или атомарных
газов, положительны, так как для образования их из стандартных
газов в молекулярной форме необходимо затрачивать тепло.
Теплота образования углеводородов зависит от молекулярного
веса и структуры молекулы (рис. 2-2 и табл. 2-1). Для углеводоро-
дов парафинового ряда (С„Н2п+2), углеводородов групп циклопен-
танов и циклогексанов теплота образования имеет отрицательную
величину, т. е. при образовании этих углеводородов из элементов
энергия выделяется; прн увеличении числа атомов углерода в моле-
куле теплота образования уменьшается, стремясь к постоянной вели-
чине Д/72931б= 360 ккал!кг. Для ацетиленовых углеводородов
(С„Н2„_2), группы бензола (СпН2п_б) и углеводородов (С„Н2„)
теплота образования для первых членов гомологических рядов имеет
положительную величину. Затем с утяжелением молекулы она
уменьшается и, начиная с некоторого п, становится отрицательной
1 В некоторой части литературы, особенно в химической, знак теплоты об-
разования определяется как раз из противоположных соображений.
§ 2-2 ] Химическая энергия и теплота образования вещества 155
Рис. 2-2. Теплота образования углеводородов в газообраз-
ном состоянии из элементов при t = 20° С.
® ^п^2п+2'	^п^2п> Л — ^п^2п—2» О — ^п^2п
(циклические); ~СпН2^__б.
величиной; при п -> оо 16 стремится, как для парафиновых
углеводородов, к величине, примерно равной минус 360 ккал/кг.
Теплоты образования некоторых топлив, окислителей и продук-
тов диссоциации приведены в табл. 2-2. При коэффициенте избытка
окислителя а ^1,0 и наличии диссоциации продуктов сгорания про-
исходит недовыделеиие тепла, которое определяется следующей раз-
ностью;
Am/v „ = мНи — м^.
(2-13)
Таблица 2-1
Теплота образования углеводородов в газообразном состоянии [Л. 1]
Наименование углеводорода	Химиче- ская формула	Моле- куляр- ный вес, М	Теплота образования м^298 16’ ккал!кг'моль		Теплота w0 "298,16*	образования ккал/кг
			из атомов	из элементов	из атомов	из элементов
Углеводороды метанового р			яда (алканы) С„Н2л+2			
Метан 			сн4	16	—352 607	—17 889	—22 037	—1 118
Этан		Сгн,	30	—585 494	—20 236	—19516	—674
Пропан		С3Н3	44	—820 618	—24 820	—18 650	—564
н-ьутан		С4Н10	58	—1 056 710	—30 370	—18210	—523
2-Метилпропан (нзобутан)		С4Н10	58	—1 058 760	—32 420	—18 250	—558
и-Пентан .....’		С5н1г	72	— 1 291 880	—35 000	—17 940	—496
2-Метилбутан (изопентан) . 				72	—1 293 800	—36 920	—17 960	—513
2.2-Диметилпропан (неопентан)		с5н 12	72	—1 296 550	—39 670	—18 000	—551
Гексан 		с,н14	86	— 1 527 380	—39 960	—>17 760	—464
2-Метилпентан		СвН14	86	— 1 529 080	—41 660	—17 780	—484
2,2-Диметилбутан (неогексан)		ceHu .	86	— 1 531 770	—44 350	—17810	—515
2,3-Диметилбутан (диизопропнл)		^вн14	86	—1 529 9Ю	—42 490	—17 780	—495
н-Гептан		С,н„	100	— 1 762 850	—44 890	—17 630	—449
2,2,3-Триметнлбутан (триптан)		с,н18	100	—1 766 920	—48 960	—17 670	—489
н-Октан		с3н18	114	— 1 998 320	—49 820	— 17 520	—437
2,2,4-Триметилпентан		Сан18	114	—2 002 070	—53 570	—17 560	—469
2,2,3-Триметилпентан		С8Н1а	114	—2 001 110	—52610	—17 550	—461
2-Мет ил 3-этилпентан 		С3Н18	114	— 1 998 980	—50 480	—17 530	—442
2,3,3-Трнметилпентан		С3Н13	114	—2 000 230	—51 730	—17 540	—453
2,2,3,3-Тетраметилбутан		С8Н18	114	—2 002 490	—53 990	—17560	—473
н-Нонан		С9Н2о	128	—2 233 780	—54 740	—17 450	—427
3,3-Диэтилпентан		с9н20	128	—	—55 560			—434
н-Декан . . . •			142	—2 469 250	—59 800	—17 380	—421
н-Метилнонан		^i9H2S	142	—	—60 870	—	—428
Термохимические характеристики топлив [ Разд.
н-Ундекан			156			—64 600		—414
Додекан			170	—2 940 180	—69 520	—17 290	—409
Гексадекан 		C1SH34	226	—3 882 050	| —89 230	—17 170	—394
Углеводороды этиленового			ряда (ал	к е н ы) С ЛН	2п	
Этиле и		CSH4	28	—	+ 12 496	—	+446
Пропилен		c3He	42	—686 740	+4 880	—16 350	+ 116
Бутилен			CtH8	56	—922 310	—1 500	— 16 460	—27
Пентен-1 			70	—1 159 230	—6 510	—16 560	—93
Пентен-2		c5H10	70	—1 160 290-	—7 590	—16 570	—108
2-Метилбутен-1 		с5н10	70	—1 162 870	—10 170	—16 660	—145
Гексен-1		свн1а	84	—1 393 200	—9 960	—16 500	—118
Гептен-1		с,нм	98.	—1 628 670	—14 890	—16610	—151
Октен-1 				112	—1 864 140	— 19820	— 16 640	—177
2,4,4-Триметилпентен-2			112	—	—29 300	—	—261
Нонен-1		с9н18	126	—2 099 600	—24 740	—16 660	—196
Децен-1			140	—2 335 070	—29 670	—16 670	—212
Ундецен-1			154	—2 570 540	—34 600	— 16 670	—225
Додецен-1			168	—2 806 000	—39 520	—16 700	—235
Гексадецен-1		С1вН32	224	—3 747 870	—59 230	— 16 730	—264
Углеводороды ацетиленового ряда (алкнны) СпН2п_2
Этин (ацетилен)				С2На	26	—	+54 190	—	+2 080
Пропин		C3Ht	40	—543 120	+44 320	—13 570	+ 1 108
Бутин-1		с4нв	54	—778 500	+39 480	— 14410	+731
Пентин-1 		С5На	68	—1 014 020	+34 500	— 14910	+507
Гексин-1		с6н10	82	—1 249 510	+29 550	—15 230	+360
Гептин-1		с,н12	96	—1 484 980	+44 620	—15 400	+256
	с8нм	ПО	—1 720 440	+ 19 700	—15 640	+ 179
Нонин-1		С9н 1в	124	—	+ 14 770	—	+ 119
Децин-1		С10Н18	138	—2 191 370	+9 850	—15 880	+71
§ 2-2 ] Химическая энергия и теплота образования вещества
Продолжение табл 2-1
Наименование углеводорода	Химиче- ская формула	Моле- куляр- ный вес, м	Теплота образования |й> ккал {кг-моль		Теплота м Я298.|6	образования ккал/кг
			из атомов 1	из элементов	из атомов |	из элементов
Углеводороды группы ц	иклопе	нтан	о в и циклогексане		в С„Н2„	
Циклопентан		с5н)0	70	— 1 171 160	—18 460	—16 7001	—264
Метилциклопентан		свн12	84	— 1 409 040	—25 500	— 16 770	—303
Циклогексан		с,н12	84	— 1 412670	—25 710	— 16 800	—306
Метилциклогексан		с2н14	98	— 1 650 770	—	— 16 840	—
Циклогептан		с,н„	98	—	—28 830	—	—294
Циклооктан		С8Н1в	112	—	—30 200	—	—269
Углеводороды гр		у И п ы	бензола	ЧгН2л-6		
Бензол		свнв	78	—1 050 890	+ 19 820	— 13 470	+254
Метилбензол (толуол)		с,н8	82	—1 289 300	+ 11 950	— 14 010	+ 130
Этилбензол 			106	—1 524 670	+7 120	— 14 380	+61
1,2-Ди.метилбензол (о-ксилол)			106	—1 527 250	+4 540	— 14 400	+42,8
1,3-Диметилбензол (м-ксилол)		с8н10	106	—1 527 670	+4 120	— 14410	+38,8
1,4-Диметилбензол (п-ксилол)			106	—I 527 500	+4 290	—14 410	+40,7
Пропилбензол			120	— 1 760 460-	+ 1 870	— 14 670	+ 15,6
Изопропилбензол .			свн12	120	— 1 761 390	+940	—14 640	+7,8
1,3,5-Триметилбензол		СдН12	120	— I 766 170	—3 840	— 14710	—32,0
н-Бутилбензол			134	— 1 996 170	—3 300	— 14 890	—24,6
1-ЛАетил-2-изопропилбензол (о-цимол) . . .	СщНц	134	—1 998 970	—6 100	— 14910	—45,5
1-Метил-З-изопропилбензол (м-цимол) . . .	С wH 14	134	—1 999 660	—6 790	— 14 920	—50,6
1-Метил-4-изопропилбензол (п-цимол) . . .	С1ОНИ	134	—1 999 770	—6 900	— 14 920	—51 ,5
1,2,3,5-Тетраметилбензол (изодурол) ....	CiqHi4	134	—2 003 580	—10 700	—14 950	—79,9
1,2,4,5-Тетраметилбензол (дурол)		С10Н14	134	—2 003 690	—10710	— 14 950	—80,7
Термохимические характеристики топлив [ Разд.
io
§ 2-2] Химическая энергия И теплота образования вещества 159
Таблица 2-2
Теплоты образования и энергии диссоциации газов,
ккал/кг-моль [Л. 2]
Вещество	Энергия диссоциа- ци и	Теплота образования			Примечание
	о Q	о о S: <	со СО о о см з: <	оо 7 Ю СО осм	
О	—	58 973	59 534	1 581	♦ 1 НяОгаз ~ ~~2 Нягаз + ®Нгаз #*	j НаОгаз = ^2 газ Н	^2 газ *»* ^2 газ + “2* °2 газ = ^°газ ***♦ Приведено значение теплоты сублимации графита ***** । СОо г-чо — СОГЯЧ + —~ О_ z газ	1 аз	2	9 газ
о2	117 946	0	0	2 040	
н	—	51 621	52 062	1 456	
н.	103 242	0	0	1 989	
он	65 50)	8 398	8 455	2 072	
Н2О	«* 57 102	—57 102	—57 785	2 326	
N	—	112 500	112 936	1 456	
N.	225 000	0	0	2 040	
NO	«*» 21 481	21 481	21 600	2 159	
^трафит	170 016	0	0	241	
Стаз	—	170 016	171 312	1 537	
С2	113 000	227 032	228 623	2 073	
со	256 189	—27 200	—26 423	2 038	
со2	**«*« 66 765	- 93 965	—94 051	2 195	
сн2	203 887	69 371	69 478	2 337	
В уравнении (2-13) м/7н—теплотворность горючей смеси при
полном сгорании топлива, ккал/кг-моль',
м/х—фактический тепловой эффект химической реакции.
ккал/кг-моль.
Величина Дм/Х н вычисляется по формуле
1=г
Дм/х.и = ^1^'/х.нр	(2-14)
160
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
гдем/хн/—химическая энергия, которая выделяется при пере-
ходе z-го продукта неполного окисления в продукт
полного окисления, ккал!кг-моль',
гг — объемное содержание i-ro компонента в продуктах сго-
рания;
Ро— коэффициент молекулярного изменения.
Значения м/х н  для различных газов при их окислении кисло-
родом приведены ниже.
Газы	со	н„	он	н	о	NO
ккал кг-моль	—66 765	—57 102	—34 700	—80633	—58 973	—21 481
Рис. 2-3. Низшая теплотворность бен-
зино-воздушной смеси мНн, химическая
энергия м/х, энергия диссоциации про-
дуктов сгорания Дм/Х в зависимости от
коэффициента избытка воздуха при t =
= 1Э0° С; р = 1 кГ!см\
/—Г= 1 800 *К;	2—Т = Тг; 3—Т =
= 2 390° К; 4 — Т = 3 0Э0® К.
Влияние коэффициента из-
бытка окислителя и диссоциа-
ции на мНп, м/х и Дм/х.н при-
менительно к углеводородо-
воздушным смесям показано
па рис. 2-3 (где Tz-—темпера-
тура, соответствующая равно-
весному составу продуктов
сгорания). Из графиков на
рис. 2-3 следует, что м/х
уменьшается при увеличении
подогрева смеси, а максималь-
ная величина /х по коэффици-
енту избытка воздуха сме-
щается в сторону более бога-
тых смесей. Таким образом,
чем выше предварительный по-
догрев горючей смеси, тем при
более богатых составах смеси
будет достигаться максималь-
ная температура продуктов
сгорания.
2-3. ТЕПЛОТВОРНОСТЬ
ТОПЛИВА
И ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ
Теплотворность
(теплота сгорания)
топлива — количество тепла
(ккал), выделяющееся при
полном сгорании 1 кг твердого
или жидкого либо 1 нм3 газо-
образного топлива. При этом
исходное топливо и продукты
§ 2-3] Теплотворность топлива и Горючей смеси	161
сгорания должны находиться при одинаковом давлении и темпера-
туре.
Различают высшую и низшую теплотворности топлива.
Низшая теплотворность вычисляется в предположении, что продук-
ты сгорания, которые могут конденсироваться при низших темпе-
ратурах, уходят из тепловой машины в испаренном состоянии. При-
менительно к углеводородам под низшей теплотворностью пони-
мается тепловой эффект реакции, при которой теплота образования
водяных паров считается потерянной и поэтому вычитается.
В табл. 2-3 приведены значения высшей (экспериментальные) и
низшей (расчетные) теплотворности индивидуальных углеводородов
при их горении в воздухе.
Для моторных топлив (смесей углеводородов) соответствующие
данные приведены в табл. 2-4.
В тех случаях, когда нет возможности непосредственно опреде-
лить теплотворность углеводородного топлива, ее вычисляют по
формуле Г. Ф. Кнорре [Л. 8]:
8(СТ + ЗНТ)-ОТ(11СТ + 27НТ)
QD = 1 110 —----------.	(2-15)
т
Если топливо не содержит кислорода, то уравнение (2-15) пере-
пишется
Qa = 8 880 (Ст + ЗНТ).	(2-15')
Весовые доли углерода, водорода и кислорода в топливе опре-
деляются из соотношений:
12п	m	16£
С,'=Д’ Нт = Щ; °Т = ЛД И Ст + Нт+°т=1’
где	п, m и k — числа атомов углерода, водорода и кислорода
соответственно в молекуле топлива;
Мг = 12п 4- m 166 — молекулярный вес топлива.
Элементарный состав топлива, состоящего из смеси углеводоро-
дов, может быть вычислен по эмпирическим формулам [Л. 9]:
Нт = 0,26 - 0,15d’5; Ст=1—Нт; От=0.	(2-16)
Разница в величинах теплотворности индивидуальных углеводо-
родов, найденных экспериментально и рассчитанных по формуле
(2-15), как видно из рис. 2-4, составляет не более 3% для всех угле-
водородов, за исключением газообразных углеводородов ацетилено-
вого ряда.
Теплотворность смесей углеводородов может быть рассчитана
по формуле Г. Ф. Кнорре [Л. 8]:
Q' = 7 ОООп + В,	(2-17)
где QB — высшая теплотворность топлива, ккал) нм3',
11—718
132
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Теплотворность и другие физическиё характер)
Наименование угле- водорода	Химичес- кая фор- мула	Молеку- лярный вес М	Удельный вес при 0е С [Л. 6] кг	Углерод- ное число Ст Н?	Стехиомет- рический ко- эффициент, кг воздуха кг топлива Z-Q
Метан		сн4	У г 16,04	л е в о д о ] 0,716	) о д ьг м е 2,979	та ново го 17,28 '
Этан 		с2н.	30,07	1,342	3,972	16,1.1'
Пропан		с3н8	44,09	1,967	4,468	15,70
Бутан 		с4н,0	58,12	2,593	4,766	15,48
2-Метилпропан (изобутан) . . .	С4Н10	58,12			4,766	15,48
Пентан		С5Н12	72,15	3,219	4,964	15,35
2-Метилбутан (изо- пентан) .	. .	С5Н12	72,15			4,964	15,35
2,2-Диметилпропан (неопентан) . .	С5Н12	72,15			4,964	15,35
Гексан 		С6Н,4	86,17	3,844	5,106	15,26
2-Метилпентан . .	С6н14	86,17	—	5,106	15,26
2,2-Диметилбутан (неогексан) . .	С6н14	86,17			5,106	15,26
2.3-Диметилбутан (диизопропил). .	С6н14	86,17			5,106	15,26
Гептан • . . . .	С,н16	100,20	4,470	5,213	15,19
2,2,3-Триметилбу- тан (триптан)	С,н16	100,20	- -	5,213	15,19
н-Октан		С8Н18	114,22	5,096	5,295	15,15
2,2,4-Триметилпен- тан (изооктаи)	СвН1а	114,22			5,292	15,15
2.2,3-Триметилпен- тан		с8н18	114,22			5,295	15,15
2-Мегил-З-этил пен- тан 		СвН18	114,22		5,295	15,15
2,3,3-Триметилпеи- тан			114,22			5,295	15,15
2,2,3,3-Тетраметил- бутан (диизобу- тан 		с8н18	114,22		5,295	15,15
н-Нонан		CgHgQ	128,25	—	5,362	15,10
н-Декан			142,28	—	5,416	15,08
н-Ундекан ....	c„H24	156,31	—	5,461	15,06
Додекан			170,32	—	5,499	15,03
Пентадекаи . . .	CI5H32	184,35	—	5,585	14,99
Гексадекан . . .	с16н34	198,38	—	5,607	14,98
Эйкозаи		С2оН42	282,54	—	5,674	14,94
§ 2-3] Теплотворность топлива и горючей смеси	163
Таблица 2-3
стики индивидуальных углеводородов [Л. 1, 4 и 5]
Высшая теплотворность угле- водородов при 25° С [Л. 1]			Низшая теплотворность угле- водородов при 0° С [Л. 5)			м<?н mQj
ккал кг-моль	<?п. ккал кг	<?в ккал м3	м<?п, ккал	Qji- ккал кг	V ккал м3	
			кг-моль			
ряда (а	л к а н ы)	С«Н,„+2				
212 598	13 287	8715	191 800	11 958	8 562	0,902
372820	12 427	15 278	341 400	11 353	15 236	0,916
530 605	12 059	21 730	488 700	11 084	21 802	0,921
687 420	11 850	28 149	635 300	10931	28 344	0,924
685 370	11 810			633 282'	10 912'			0,924'
845160	И 740	34 620	782 200	10 841	34 897	0,925
843 240	11 710	—-	779 997'	10 832'	—	0,925'
840 490	11 670		777 453'	10 795'			0,925'
1 002 570	И 660	41 061	926 327	10 750	41 323	0,924'
1 000 870	11 630	—	924 804'	10 746'	—	0,924'
998 180	11 600	—	922 318'	10 718'	—	0,924'
1 000 040	11 620			924 037	10 737'			0,924'
1 160010	11 600	47 502	1 072 140	10 700	47 829	0,924
1 155 940	И 560			1 068 089'	10681'			0,924'
1 317 450	11 550	53 920	1 218727	10 670	54 374	0,925
1 313 700	11 520	—	1 215 173'	10 656'	—	0,925'
1 316 660	11 530	—	1 216 061'	10 665'	—	0,925'
1 316 790	11 550	—	1 218031'	10 684'	—	0,925'
1 315 540	11 530	—	1 216 875'	10 665'	—	0,925'
1 313 280	11 520			1 214 784'	10 656			0,925'
1 474 900	11 520	—	1 365 862	10 650	—	0,926
1 632 210	11 490	73 200'	1 511 725	10 625	67 800	0,926
1 789 780	11 470			1 659 699	10618	—	0,927
1 947 230	11 450	—	1 805 733	10 602	—	0,927
—	—	108 000'	—			100 000	0,927'
2 260 000	И 400	,—	2 096 877	10 570	—	0,927
—	—	—		—-	132 000	0,927'
И*
164
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Наименование угле-
водорода
Химичес- кая фор- мула	Молеку- лярный вес М	Удельный вес при 0е С [Л. 6) кг нм3	Углерод- ное число ст Нт	Стехиомет- рический ко- эффициент, кг воздуха кг топлива Lo
Углеводороды этиленового
Эгеи (этилен) . .	сл	28,05	1,251	5,957	14,80
Пропен (пропилен)	с3нв	42,08	1,877	5,957	14,80
Бутен 		сл	56,10	2,503	5,957	14,80
Пентен-1 ....	ОД.	70,13	3,129	5,957	14,80
Пентеп-2 ....	с5н,0	70,13	3,129	5,957	14,80
2-Метилбутеп-1 . .	сл»	70,13	3,129	5,957	14,80
Гексен-1		СЛг	84,16	3,755	5,957	14,80
Гептен-1		сл*	98,18	4,380	5,957	14,80
Октен-1		CsHle	112,21	5,006	5,957	14,80
Нонен-1		свн18	126,24	5,632	5,957	14,80
Доцен-1		С1Л»	140,26	6,258	5,957	14,80
Ундецен-1 ....	СцН22	154,29	6,883	5,957	14,80
Додецен-1 . . • .		168,31	7,509	5,957	14,80
Пентадецен-J . .	с,Ло	210,39	9,386	5,957	14,80
Гексадецен-1 . .		224,42	10,012	5,957	14,80
Эйкозен 		ад.	280,52	—	5,957	14,80
	У г л е в о		до родь	J а ц е т и	л е н о в о
Этин (ацетилен)	СЛ	26,04	1,162	11,910	13,27
Пропин ....	сл	40,06	1,787	8,936	13,80
Бутии-1 . . . • .	СЛ	54,09	2,413	7,943	14,06
Пентин-1 ....	сл	68,11	3,039	7,447	14,22
Гексии 		ОД,.	82,14	—	7,149	14,31
Гептин-1		СЛг	96,17	—	6,950	14,39
Октин-1		СЛ*	110,19	—	6,808	14,43
Нонии-1		СЛб	124,22	—	6,702	14,48
Децин-1 ....	С10Н18	138,25		6,619	14,52
Пентадецин . . •	С|5Н28	208,37	—	6,383	14,61
Эйкозин		СЛ»	278,5	—	6,271	14,66
§ 2-3]
Теплотворность топлива и горючей смеси
165
Продолжение табл. 2-3
	Высшая теплотворность угле- водородов при 25® С [Л. I)			Низшая теплотворность угле- водородов при 0® С [Л. 51			mQh м<?в
	м<?в, ккал кг-моль	Qb’ ккал кг	q' . VB * ккал	mQh> ккал кг-моль	Фн» ккал кг	Q ’ , v к * ккал	
ряда (алкены)		с„н2л 13 798 20 136 26 576	316 300 460 600 607 800	11 276 10 946 10 834	14 106 20 546 27 117	0,938 0,936 0,936
337 234 491 980 649 330	12 040 11 710 11 590					
805 340	11 500	32 964	754 400	10 757	33 652	0,937
804 260	11 480	32 907	753 592'	10 757'	30 834'	0,937'
801 680	11 450	32 821	751 174'	10 729'	30 753’	0,937'
964 260	11 470	39 456	900 512	10 700	40 178	0,934
1 121 690	11 440	45 903	1 047 580	10 670	46 735	0,934
1 279 130	11 420	52 372	1 195 040	10 650	53 314	0,934
1 436 580	11 400	58 818	1 341 930	10 630	59 868	0,934
1 594 020	11 380	65 241	1 488 160	10610	66 397	0,934
1 751 460	11 370	71 694	1 635 474	10 600	72 960	0,934
1 908 910	11 360	78 145	1 782 403	10 590	79 520	0,934
2 380 000'	11 320'	106 400'	2 230 000	10 601	99 500	0,934'
2 538 680	11 330	103919	2 369 875	10 560	105 727	0,934
—	—	151 000'	—	—	141 000	0,934'
ряда (алкины) СлН2п_2
310 620	11 940	12710	300 000	И 521	13 387	0,966
463 110	11 510	18 843	442 100	10 889	19 459	0,955
620 640	11 490	25 399	589 300	10 897	26 294	0,950
778 030	11 440	31 849	736 000	10 806	32 839	0,946
934 400	11 390	—	884 000	10 762				0,946
1 092 880	11 380	—	1 030 000	10710	—	0,943
1 250 340	11 360	___	1 177 000	10 681			0,941
1 407 780	11 340	w 1	1 324 000	10 658			0,941
1 565.220	11 340	—	1 470 000	10 633	—	0,939
2 355 769'	11 306'		2 205 000	10 582		.	0,936'
3 137 044'	11 264'	—	2 930 000	10 521	—	0,934'
166 Термохимические характеристики топлив [Разд. 2
Наименование угле- водорода	Химичес- кая фор- мула	Молеку- лярный вес, М	Удельный вес при 0ф С [Л. 61 кг Y» нм9	Углерод- ное число Ст и?	Стехиомет- рический ко- эффициент, кг воздуха кг топлива
			Углеводороды группы		
Циклопентан . .	CsHjo	70,13	3,129	5,957	14,80
Метилциклопен- таи		С6Н]2	84,16	3,755	5,957	14,80
Этилциклоиентан	С7Н14	98,18	4,380	5,957	14,80
Пропилциклопен- тан 		С.н1в	112,21	5,006	5,957	14,80
Амилциклопентан	^10^20	140,26	6,258	5,957	14,80
Циклоиентилде- каи		с15н30	210,39	9,386	5,957	14,80
			Углеводороды группы		
Циклогексан . . .	СвН]2	84,16	3,755	5,957	14,80
Метилцнклогексаи	С7Н,4	98,18	4,380	5,957	14,80
Этилциклогексан	С.Н16	112,21	5,006	5,957	14,80
Пропилциклоге- ксан 		С9Н,8	126,24	5,632	5,957	14,80
Бутилциклогексан	С10Н20	140,26	6,258	5,957	14,80
Тетрадецилцикло- гексан 		С20Н10	280,52	—	5,957	14,80
			У г л е в	о д о р о д	ы группы
^ензол 		с8нв	78,11	3,485	11,91	13,28
Метцлбензол (то- луил)	.	С7н8	92,14	—	10,43	13,51
Этилбензол . .	С8Н10	106,16	—	9,532	13,67
1,2-Диметилбензол (о-ксилол) . . .	сон10	106,1g	—	9,532	13,67
§ 2-3]
Теплотворность тайлйВа и горючей смеси
167
Продолжение табл. 2-3						
Высшая теплотворность угле- водородов при 25° С 1Л. 1]			Низшая теплотворность угле- водородов при 0е С [Л. 5J			М<?и М<?в
м<?в, ккал кг-мол ь	<?в. ккал кг	q'  ^в ’ ккал Лр	мФи» ккал кг-моль	Qh» ккал кг	<7 ккал 7м? ~	
цик л о пентана СПН2„
793 390	11 330	32 477	741 100	10 567	33 064	0,934
948 720	11 290	38 837	885 900	10 526	39 525	0,934
1 108 000	11 300	45 341	1 032 900	10 520	46 078	0,932
1 268 800	11 320	51 913	1 179 700	10513	52 628	0,930
1 580 645'	11 323'	70 860'	1 470 000	10 530	65 900	0,930'
1 387 096'	11 342'	106 452,	2 220 000	10 548	99 000	0 930'
Ц И К Л О г	е к с а и а					
944 500	11 240	38 665	882 000	10 480	39 352	0,934
—	—	44 019'	1 026 300	10 453	45 784	0,934'
1 257 066'	11 202'	56 079'	1 174 100	10 463	52 378	0,934'
1 414 132'	11 201,	63 086'	1 320 800	10 462	58 922	0,934'
1 595 720'	11 377'	71 199'	1 430 403	10 626	66 500	0,934'
—	—	140 000'	—	—	131 000	0,934'
бензол	а слн2,-	-G				
789 080	10 100	32 245	751 600	9 763	34 024	0,953
943 580	10 250	—	902 000	9 789	—	0,956
1 101 130	10 380	—	1 049 000	9 881	—	0,953
1 098 540	10 450	—	1 046 000	9 853	—	0,952
168
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Наименование угле- водорода	Химичес- кая фор- мула	Молеку- лярный вес М	Удельный вес при 0е С [Л. 6) кг	Углерод- ное число Ст Нт	Стехиомет- рический ко- эффициент, кг воздуха нг топлива’ Ьо
1,3-Диметилбеизол (м-ксилол) . . . 1,4-Диметилбензол	С8Н10	106,16	—	9,532	13,67
		106,16		9,532	13,67
(п-ксилол) . . ,	С.н„		—		
Пропилбензол . .	С9Н12	120,19	—	8,936	13,80
Изопропилбензол	С„Н12	120,19	—	8,936	13,80
1,3,5-Триметилбен- зол		С9Н12	120,19	—	8,936	13,80
н-Бутилбензол . . 1-Метил-2изопро-	С„НМ	134,21	—	8,510	13,92
пилбензол (о-ци- мол)		С,оНи	134,21	—	8,510	13,92
1-Метил-З-изопро-					
пилбензол (м-ци- мол)		С1()Нн	134,21	—	8,510	13,92
1-Метил-4-изопро-					
пилбензол (п-ци- мол) 		Ск>Ни	134,21	—	8,510	13,92
1,2,3,5-Тетраметил-					
бензол (изоду- рол) 		С10Нн	134,21	—	8,510	13,92
1,2,4,5-Тетраметил- беизол (дурол)	с10ни	134,21	—	8,510	13,92
Фенилгексан . . .	Спн„	148,24	—	8,191	14,00
Феиилпентаи . .	С12Н1в	162,27	—	7,943	14,06
Феиилгептан . . .	С13Н2в	176,30	—	7,745	14,12
Фенилоктан . . .	С14Н22	190,32	—	7,582	14,17
Феиилнонан . . .	С15НМ	204,34	—	7,447	14,22
Фенилуидекан . .	СпН2в	232,40	—	7,234	14,29
Феиилдодекан . .	С18Н.о	246,42	—	7,142	14,32
Феиилтетра декаи		274,47		7,009	14,37
Примечание. В графе 5 приведен удельный вес углеводородов в паровой
§ 2-3] Теплотворность топлива и горючей смеси	169
Продолжение табл- 2-3
Высшая теплотворность угле- водородов при 25® С [Л. 1)			Низшая теплотворность угле- водородов при 0® С [Л. 5]			м<?н м<2а
М<2в . ккал	<?в. ккал кг	VB • ккал мъ	м<?и » ккал	<2и. ккал кг	<?н • ккал ~м*~	
кг-моль			кг-моль			
1 098 120	10 350	—	1 045 410'	9 853'	—	0,952'
1 098 290	10 360	—	1 045 572'	9 863'			0,952'
1 258 240	10 480	—	1 195 000	9 943	—	0,950
1 257310	10 470	—	1 194 445'	9 947'	—	0,950'
1 252 530	10 430	—	1 189 904'	9 909'	—	0,950'
1 415 440	10 560	—	1 341 831	9 998	—	0,948
1 412 640	10 540	—	1 339 000	9 977	—	0,948
1 411 950	10 530	—	1 339 529'	9 982'	—	0,948'
1 411 840	10 530	—	1 338 424'	9 982'	—	0,948'
1 408 030	10 500	—	1 334 812'	9 954'	—	0,948'
1 407 920	10 500	—	1 334 708'	9 954'	—	0,948'
1 573 995'	10618'	—	1 489 000	10 045	—	0,946'
1 729 386'	10 658'	—	1 636 000	10 082	—	0,946'
1 888 771'	10713'	—	1 783 000	10 113	—	0,944'
2 044 491'	10 743'	—	1 930 000	10141	—	0,944'
2 199 152'	10 762'	—	1 076 000	10 159			0,944'
2 513 255'	10 814'	—	2 370 000	10 198	—.	0,943'
2669 141'	10831'	—	2 517 000	10214			0,943'
2 985 138'	10 876'	—	2 812 000	10 245	—	0,942'
фазе. Величины с (') определены рутем интерполяции.
Таблица 2-4
Плотность, пределы выкипания, химический состав и теплотворность моторных топлив
различного химического состава [Л.7]
Топливо	Плотность .20 «4	Пределы выкипа- ния, ° С	Химический состав, %			Теплотворность (низшая)	
			 аромати- ки	нафтены	пара- фины	ккал1кг	ккал/л
Бензин Б-70		....	0,7470	65—146	14,0	39,6	46,4	10 298	7 700
Типа керосина, парафиновое	•	0,7426	159—265	2,6	5,2 •	92,2	10 379	7 700
Типа керосина, нафтеновое . . . . 	0,7864	160—270	1,4	51,9	46,7	10 300	8 ПО
Типа керосина, ароматическое		0,8603	166—253	75,2	Н,4	13,4	9 860	8510
Широкого фракционного состава . .	0,7970	41—286	—	—	—	10 100	8 070
Топливо Т-1		0,8220	137—257	15,0	60,0	25,0	10 300	8 460
Дизельное топливо (зимнее)		0,8489	161—350	18,3	55,3	26,4	10 209	8 680
Соляровое масло 		0,8891	185—378	24,7	—	—	10 ПО	9 000
Термохимические характеристики топлив [ Разд.
§ 2-3]
Теплотворность топлива й горючей смеси
171
В—свободный член, характеризующий первичные затраты
тепла на образование начальных связей родоначальника
ряда (значения свободного члена приведены ниже);
Название ряда	Формула	п = п	В
Алкановый 		^п^2п+2	1	2 400
Алкеновый 		^п^2п	2	550
Алкиновый 		СПН2„_ 2	2	0
Полиметиленовый 		C„H2„	3	0
Гидроароматический 		Сп^2п—2	6	2 500
(бензольный		СпИ2п-6	6	7 500
п — углеродное число смеси, определяемое, например, для
смеси углеводородов парафинового ряда по формуле
Рис. 2-4. Высшая и низшая теплотворности топлив при = 25° С. ф— ^‘n^2.i-f-2>
Д—СпН2л; A —CnH2«—2; □ — cnil2n (Циклические);’—Сп112л_6: а —расчет-
ные по формуле (2-15); б—расчетные по формуле (2-19); /—сиитип; 2 —бензин
Б-70; 3 — топливо Т-1.
172 Термохимические характеристики Топлив [ Разд, i
Если горючий газ содержит негорючие примеси, например N2 и
СО2, то при вычислении п следует в знаменателе уравнения (2-18)
ставить величину 100—N2—СО2; в формуле (2-18) все компоненты
смеси должны быть взяты в процентах по объему.
При определении теплотворности индивидуальных углеводоро-
дов величина п в формуле (2-17) берется равной числу атомов угле-
рода в молекуле.
Низшая и высшая теплотворности углеводородных топлив свя-
заны соотношением
Q„=-QB-600(9HT-WT).	(2-19)
В уравнении (2-19) Нт и WT—весовые доли водорода и воды
в топливе.
Если химический состав углеводородного топлива неизвестен,
а известна его плотность при 20° С, то приближенное значение низ-
шей теплотворности может быть вычислено по эмпирической фор-
муле
QH = 12 053 — 2 041 df.	(2-20)
Если состав газообразного топлива задан в процентах по объему
СО2, СО, СН4, Н2 и H2S°/o, то согласно табл. 2-5 высшая мольная
теплотворность такой смеси составит:
Таблица 2-5
Тепловые эффекты реакций при 0° С [Л.18]
Реакция	Тепловой эффект реакции			
	ккал}кг- моль	ккал/кг	ккал)к2‘ моль	ккал)кг
	окисляемого вещества		кислорода	
Сгр + о2 = со2	94 000	7830,0	94 000	2 940
Сач + о2 = со2	97 650	8137,0	97 650	3 050
Сам +0,5О2 = СО	29 430	2452,6	58 860	1 839
СО + 0,5О2 = СО2	68 220	—	136 440	4 264 .
СО2 + С = 2 СО	—38 790	—3232,5	—	—
С + н2о = со + н2	—28 380	—2 365	—	—
СО + Н2О = СО2 + н2	10410	—	——	—
Н2 + 0,5О2 = Н2Ож	68 360	34 180	136 720	4 272
Н2 + 0,5О2 = Н2Оп	57 810	28 905	115620	3613
s + о2 = so2	69 800	2181	139 600	4 362
СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2ОП	192 400	—	96 200	3 006
С2Н4 + 3 О2 = 2СО2+2Н,6п	320 400	—	106 800	3 338
H2S + 1,5 О2 = Н2ОП + SO2	124 000	—	83 494	2 578
СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2ОЖ	213 500	—	—	—
H2S + 1,5О2 = Н2Ож+5О2	134 550	—	—	—
С2Н4 + 3 О2 = 2СО2+2Н2Ож	341 500	—	—	—
§ 2-3 ] Теплотворность топлива и горючей смеси
173
mQb =	(68 220 СО + 68 360 П2 + 213 500 СН4 + 134 550 H2S)
(2-21)
и низшая
м<?п-= j-qq(68 220 GO + 57 810 И2 + 192 400СН4 + 124 000H2S). (2-21')
В качестве общей закономерности можно отметить, что высшая
и низшая теплотворности углеводородов всех гомологических рядов
при п —>оо стремятся к постоянным величинам (рис. 2-4).
Высшая теплотворность топлив согласно формуле (2-15) стре-
мится к величине QB = 11 400 ккал/кг, а низшая, рассчитанная по
формуле (2-19), — к 10 646 ккал!кг\ уже при п=16 разница в и
соответственно для крайних групп углеводородов (СпН2п+2 и
СПН2П_6) составляет меньше 5%i их величин при п=оо; для слож-
ных моторных топлив это отклонение еще меньше.
Теплотворность моторных топлив, как следует из формул
(2-15) и (2-19), а также по экспериментальным данным, тем выше,
чем больше отношение Нт/Ст, т. е. чем меньше в топливе аромати-
ческих углеводородов. Следует отметить, что влияние химического
состава на теплотворность топлива ослабевает при утяжелении угле-
водородов. Изомерные углеводороды по сравнению с углеводоро-
дами нормального строения имеют более низкую теплотворность; ее
уменьшение может достигать приближенно 8 000 ккал/кг-моль, т. е.
составлять меньше 1 % теплотворности соответствующего углеводо-
рода нормального строения.
Величина теплотворности горючей смеси определяется как раз-
ность полных теплосодержаний горючей смеси и продуктов сгора-
ния, взятых при одной и той же температуре Тп, равной температу-
ре горючей смеси до начала сжигания, т. е.
"н = ('п.г.с - 'п.п.с) = ('г.с - Л.,с) + ('х.г.с - 'х.п.с )>	(2-22)
где /п.г.с, /п.п.с, /г.с, /п.с, /х.г.с и /х;п.с — полное теплосодержание,
энтальпия и химическая энергия горючей смеси и продуктов сгора-
ния соответственно, ккал/кг.
Теплотворность определяется обычно при низких температурах
(То~ЗОО°К). При этом условии изменение энтальпии при сгорании
топлива и превращения его в продукты сгорания сравнительно не-
велико. Таким образом, можно считать, что
^н^^х.г.с-Л.п.с)=Д^г.с-	(2-23)
Из формулы (2-23) следует, что теплотворность горючей смеси
тем больше, чем меньше химическая энергия продуктов сгорания
/х.п.с и чем больше химическая энергия 1х.т.с.
Теплотворность горючей смеси зависит от стехиометрического
коэффициента и коэффициента избытка окислителя. Наибольшая те-
плотворность горючей смеси (топливо+окислитель) имеет место при
<1=1,0.
174
Термохимические характеристики Топлив
[ Разд. 2
В случае, когда коэффициент избытка окислителя а и полнога
сгорания топлива т]г не равны единице, теплотворности горючей сме-
си равны:
111 + aLa И " в - 1 + aLa 
(2-24)
Экспериментальные и расчетные значения высшей и низшей те-
плотворности смесей углеводородов с воздухом в зависимости от
числа атомов углерода в молекуле приведены на рис. 2-5. Видно,
что опытные значения Нв и вполне удовлетворительно даются
уравнениями (2-24) за исключением углеводородов ацетиленового
Рис. 2-5. Высшая и низшая теплотворности углеводородных смесей при f=25° С,
я= 1, т,г= I.
• — cnlhn+2’ А —С«Н2га; П — С„Н2„ (циклические); ±-Сп112п_2-
 —CnH2n_g; ---------------- — расчетные по формуле (2-24)-
ряда. Для последних опытные величины несколько больше расчет-
ных. Влияние типа углеводорода на теплотворность невелико и оно
ослабевает по мере увеличения молекулярного веса углеводорода.
Высшая теплотворность смесей углеводородов с воздухом стремится
к величине 720—715 ккал 1кг, а низшая — к 674—667 ккал/кг. Низ-
шая теплотворность смеси моторного топлива с воздухом, как это
следует из рис. 2-5, тем выше, чем меньше в нем предельных (пара-
финовых) углеводородов.
2-4. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.
КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ
Для того чтобы рассчитать состав продуктов сгорания с учетом
диссоциации, нужно знать скорость прямой и обратной реакций.
Под скоростью реакции понимается отношение изменения концен-
трации вещества ко времени, в течение которого это изменение кон-
центрации происходит.
§ 2-4] Скорость химических реакций. Константы равновесия 175
По закону действующих масс скорости химических реакций про-
порциональны концентрациям реагирующих веществ. С течением
времени скорость прямой реакции уменьшается, а обратной реак-
ции — увеличивается. В результате этих противоположных процес-
сов химическая реакция принимает постоянное значение, соответст-
вующее вполне определенному соотношению концентраций исходных
веществ и продуктов химических реакций.
Состав продуктов сгорания зависит, с одной стороны, от рода
топлива, окислителя и коэффициента избытка его и, с другой — от
температуры и давления, при которых находятся эти продукты.
Обратимая химическая реакция, идущая в смеси газов, записы-
вается следующим образом:
аА + ЬВ + ...^cC-j-dD(2-25)
где а, Ь, с, d — коэффициенты реакции;
А, В — исходные продукты;
С, D — продукты реакции.
Так как теория химического равновесия прилагается к явлению
диссоциации продуктов сгорания, принято записывать каждую реак-
цию так, чтобы в прямом направлении она являлась реакцией дис-
социации и сопровождалась переходом тепловой энергии в химиче-
скую [Л. 2].
Так, например, реакция диссоциации углекислого газа запишет-
ся следующим образом:
1
СО2 СО + ~2~ О2 + 94 051, ккал[кг-моль.
В общем виде скорость ui реакции диссоциации записывается
как
«х = К,С“ Сд ...,	(2-26)
где Сд, Св и т. д. — концентрации вещества Л, Вит. д., кг-моль/мг;
—константа скорости реакции; эта величина ха-
рактерна для каждой реакции.
Скорость обратной реакции определяется равенством
и2 = К2С£ CdD .	(2-27)
При химическом равновесии (ut = и2)
С о • • •
(2’28)
Величина отношения	называется константой рав-
новесия, выраженной через концентрации; она зависит только от
температуры и типа химической реакции. С помощью этой величины
рассчитывается состав продуктов сгорания.
176
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Константы
Т, °К	р pl}2 „ ^ссго, Л1 =	 ^со,	/>н /*о2 ЛН2О	„ рсорн„о 2а р р ^со/н,	р р'12 ^ОНРН,
				Ла Лнао
300	0,1825-10-“	0,1637-10-”	0,1115-ю-4	0,5140-10-4’
400	0,3895-10-32	0,5759- IO-’’	0,6764-10-’	0,1237-10-”
500	0,9886-Ю-25	0,1302-10-22	0,7593-10 -2	0,3518-10-2’
600	0,8624-IO-20	0,2333-10-*’	0,3696-10-*	0,3400-10-2*
700	0,2900-10-*’	0,2614-10-*’	0,1109	0,1265-10-*’
800	0,1277-Ю-13	0,5156-10-*’	0,2475	0,6119-10-*’
900	0,1445-10-"	0,3185-10-**	0,4537	0,7568-19-*’
1 000	0,6331-ю-10	0,8728-10-*’	0,7254	0,3604-10-**
1 100	0,1389-10-8	0,1314-10-’	1,0560	0,8519-10-*’
1 200	0,1814-10-’	0,1267-10-’	1,4320	0,1193-10-’
1 300	0,1591-10-’	0,8648-10-’	1,8400	0,1116-10-’
1 400	0,1020-10-’	0,4501-10-’	2,2660	0,7603-10-’
1 500	0,5087-10-’	0,1885-10-’	2,6990	0,4016-10-’
1 600	0,2074-10-*	0,6615-10-’	3,1350	0,1726-Ю-’
1-700	0,7131-10-*	0,2005-10-*	3,5550	0,6250-10-’
1 800	0,2135-10-’	0,5383-10-4	3,9670	0,1964-Ю-4
1 900	0,5687-10-’	0,1303-10-’	4,3630	0,5475-10-*
2 000	0,1371-10-2	0,2892-10-’	4,7410	0,1378-Ю-’
2 100	0,3035-10-2	0,5954-10-’	5,0970	0,3178-10-’
2 200	0,6240-10-2	0,1149-10-2	5,4300	0,6797-10-’
2 300	0,1203-10-*	0,2094-10-2	5,7460	0,1361-10-2
2 400	0,2195-10-*	0,3634-10-2	6,0390	0,2573-10-2
2 500	0,3810-10-1	0,6037-10-2	6,3110	0,4625-10-2
2 600	0,6333-10-*	0,9649-10-2	6,5630	0,7947-10-2
2 700	0,1013	0,1490-10-*	6,7940	0,1312-10-*
2 800	0,1565	0,2233-10-*	7,0080	0,2091-10-*
2 900	0,2345	0,3256-10-*	7,2020	0,3228-10-*
3 000	0,3417	0,4628-10-*	7,3820	0,4841-10-*
§2-4] Скорость химических реакций. Константы равновесия 177
Таблица 2-6
равновесия [Л. 2]
	к = р^п ' Wo>	рн.	К‘-ро.	Ры К,=—
	0,6653-10-30	0,1813-10-’®	0,8191-10-»»	0,216-10-**»
	0,4898-10-22	0,1811-Ю-»1	0,3084-10-»»	0,3359-10-»’
	0,2587-10-17	0,4899-10-®»	0,2944-10-*»	0,1879-10-»»
	0,3648-10-*®	0,2153 - IO-’2	0,1387-10-’»	0,6218-10-»»
	0,6489-Ю-*2	0,6425-10-2’	0,2240-10-’»	0,5633-10-*’
	0,3163.ю-,в	0,8426-10-2’	0,1034-10 - 2»	0,3010-10-®»
	0,6495-10-’	0,1369-10-*’	0,4450 10-22	0,5230-10-’»
	0,7302-10-8	0,5148-10-*’	0,3631-10-*’	0,8239-10-’*
	0,5277-10-’	0,6676-10-*»	0,8820-10-*’	0,2262- IO-2’
	0,2752-10-»	0,3886-10-*’	0,8630-Ю-*5	0,1673-10-2®
	0,1112-10-»	0,1220-10-**	0,4191-10-*’	0,4503-10-22
	0,3680-10-»	0,2358-10-*»	0,1173-10-**	0,5478-10-2»
	0,1039.10-®	0,3087-10-’	0,2113-10-*»	0,3527-10-*»
	0,2575-10-®	0,2944-10-»	0,2657-10-’	0,1354-10-*»
	0,5738-10-*	0,2162-10-’	0,2486-10-»	0,3393-10-*»
	0,1170-10--®	0,1277-10-»	0,1819-10-’	0,5961-10-*®
	0,2213-10-’	0,6267-10-»	0,1080-10-е	0,7761-10-*’
	0,3926-10-’	0,2631-10-»	0,5376-10-»	0,7829-10-*2
	0,6595-10-’	0,9658-10-»	0,2299-10-»	0,6349-10-**
	0,1057-10-2	0,3155-10-*	0,8624-10-»	0,4263-10-*»
	0,1625-10-2	0,9313-10-*	0,2885-10-*	0,2429-10-’
	0,2410-10-2	0,2516-10-’	0,8738-10-*	0,1198-10-»
	0,3391-10-2	0,6284-10-’	0,2423-10-’	0,5206-10-»
	0,4840-10-2	0,1464.10-2	0,6215-10-’	0,2023-10-’
	0,6592-10-2	0,3207-10-2	0,1487-10-2	0,7114-10-’
	0,8786-10-2	0,6649-10-2	0,3345-10-2	0,2289-10-»
	0,1148-10-’	0,1312-10-*	0,7117-10-2	0,6797-10-»
	0,1472-10-*	0,2475-10-*	0,1441-10-*	0,1879-10-5
12—718
178
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
т, °к	р р№ _рсоро3 рсо	к _'н/о',2 К'~ 'н2о	*2а=рсо,рн,	р „ _johfh2
				рн2о
3 100	0,4854	0,6436-10-1	7,5430	0,7074-10*1
3 200	0,6744	0,8770-10-1	7,6900	0,1009
3 300	0,9179	0,1173	7,8210	0,1410
3 400	1,2260	0,1544	7,9410	0,1933
3 500	1,6100	0,2000	8,0480	0,2601
3 600	2,0810	0,2556	8,1430	0,3444
3 700	2,6520	0,3222	8,2280	0,4492
3 800	3,3340	0,4017	8,2990	0,5780
3 900	4,1410	0,4951	8,3640	0,7343
4 000	5,0870	0,6042	8,4180	0,9217
4 100	6,1810	0,7303	8,4650	1,1450
4 200	7,4420	0,8750	8,5060	1,4070
4 300	8,8740	1,0400	8,5310	1,7130
4 400	10,5000	1,2280	8,5570	2,0670
4 500	12,5300	1,4370	8,5760	2,4750
4 600	14,3600	1,6730	8,5860	2,9400
4 700	16,6200	1,9340	8,5920	3,4660
4 800	19,1100	2,2240	8,5920	4,0610
4 900	21,8400	2,5430	8,5880	4,7290
5 000	24,8300	2,8940	8,5780	5,4730
5 100	28,0600	3,2760	8,5670	6,2980
5 200	31,5800	3,6940	8,5490	7,2090
5 300	35,3700	4,1460	8,5310	8,2130
5 400	39,4100	4,6340	8,5040	9,3110
5 500	43,7500	5,1600	8,4780	10,5100
5 600	48,3700	5,7270	8,4450	11,8100
5 700	53,2700	6,3330	8,4120	13,2300
5 800	58,4800	6,9810	8,3770	14,7600
5 900	63,9600	6,6700	8,3390	16,4000
6 000	69,7400	8,4050	8,2990	18,1800
§ 2-4] Скорость химических реакций. Константы равновесия 179
Продолжение табл. 2-6
	pNO i\ 4 —		*	кУо	К,=—— *4
	0,1858-Ю-1	0,4485-Ю-1	0,2786-Ю-1	0,4866-Ю-5
	0,2310-Ю-1	0,7836-Ю-1	0,5174-Ю-1	0,1-189-Ю-4
	0,2833-10-1	0,1324	0,9253-Ю-1	0,2751-Ю-4
	0,3431-Ю-1	0,2170	0,1600	0,6064-10-4
	0,4115-Ю-1	0,3459	0,2680	0,1278-10-’
	0,4882-Ю-1	0,5374	0,4364	0,2587- 10-’
	0,5736-Ю-1	0,8156	0,6926	0,5042-10-’
	0,6677-10-1	1,2120	1,0730	0,9491-10-’
	0,7720-Ю-1	1,7630	1,6240	0,1731-10-2
	0,8851-Ю-1	2,5190	2,4080	0,3063-10-2
	0,1008	3,5380	3,5050	0,5276- IO-2
	0,1141	4,8890	5,0100	0,8857-10-2
	0,1283	6,6580	7,0460	0,1452-Ю-1
	0,1436	8,9390	9,7540	0,2330-Ю-1
	0,1598	11,8500	13,3100	0,3660-ю-1
	0,1770	15,5200	17,9300	0,5641. Ю-1
	0,1952	20,0800	23,8300	0,8541. ю-I
	0,2143	25,7200	31,3200	0,1272
	0,2343	32,6200	40,7000	0,1863
	0,2553	40,9900	52,3400	0,2689
	0,2771	51,0100	66,6500	0,3828
	0,2997	62,9800	84,1000	0,5379
	0,3234	77,1400	105,2000	0,7464
	0,3478	93,7800	130,5000	1,0230
	0,3731	113’, 2000	160,6000	1,3890
	0,3988	135,7000	196,3000	1,8640
	0,4258	161,7000	238,1000	2,4750
	0,4533	191,5000	287,0000	3,2610
	0,4812	225,5000	343,8000	4,2560
	0,5100	264,0000	409,4000	5,5080
12*
180
Термохимические характеристики Топлив [ Разд. 2
Десятичные логарифмы
о			ъ? ЭД			ЭД	О X ч о и ч	X ч о и ч	га см к- эд			эд
										^Х ч X о ч	О	
	о и а.	О о ч		>О Ч^ X ч	О X ч							
							ЭД II Я см к- эд					
	ЭД IT _эд			эд ¥ * эд						эд II,		
300	—44,7389		12,3295	-39,7860		10,5464	—4,9529		1,7831	—46,2890		12,3814
400	—32,4094		7,4044	—29,2396		6,3542	—3,1698		1,0502	—33,9076		7,4539
500	—25,0050		4,9407	—22,8854		4,2534	—2,	1193	0,6873	-26,4537		4,9852
600	—20,0643		3.5268	-18,6320		3,0494	—1,4323		0,4774	-21,4685		3,5706
700	—16,5375		2,6134	—15,5826		2,2949	—0,9549		0,3485	—17,8979		2,6846
800	—13,8941		2,0541	—13,2877		1,7909	—0,6064		0,2632	—15,2133		2,0923
900	—п.	8400	1,6415	—11,	4968	1,4377	—0,3432		0,2038	—13,1210		1,6779
! ООО	—10,1985		1,3412	—10,0591		1,1779	—0,1394		0,1633	— 11,4431		1,3735
1 100	—8,8573		1,1160	—8,8812		0,9838	0,0239		0,1322	— 10,0696		1,1463
1 200	—7,7413		0,9428	—7,8974		0,8343	0,1561		0,1085	-8,9233		0,9710
1 300	—6,7985		0,8069	—7,0631		0,7164	0,2646		0,0905	—7,9523		0,8333
1 400	—5,9916		0,6980	-6,3467		0,6220	0,3551		0,0760	—7,1193		0,7228
1 500	-5,2936		0,6101	—5,7247		0,5452	0,4311		0.0652	—6,3962		0,6331
1 600	—4,6832		0,5363	—5,1795		0,4817	0,4963		0,0546	—5,7631		0,5590
1 700	—4,1469		0,4763	—4,6978		0,4288	0,5509		0,0475	—5,2041		0,4973
1 8Э0	—3,6706		0,4255	-4,2690		0,3841	0,5984		0,0414	—4,7068		0,4452
1 900	—3,2451		0,3821	—3,8849		0,3461	0,6398		0,0360	—4,2616		0,4009
2 000	—2,8630		0,3451	-3,5388		0,3136	0,6758		0,0315	—3,8607		0,3629
2 100	—2,5179		0,3131	—3,2252		0,2856	0,7073		0,0275	—3,4978		0,3301
2 200	—2.2048		0,2852	—2.9396		0,2606	0,7348		0,0246	—3,1677		0,3016
2 300	-1,9196		0,2610	—2,6793		0.2394	0,7594		0,0216	—2,8661		0,2766
2 400	—1,6586		0,2395	-2,4396		0,2204	0,7810		0,0191	—2,5895		0,2546
2 500	—1,4191		0,2207	—2,2192		0,2037	0,8001		0,0170	—2,3349		0,2351
2 600	-1,1984		0,2039	—2,0155		0.1889	0,8171		0,0150	—2,0998		0,2178
2 700	—0.9945		0,1890	—1,8266		0,1755	0.832Г		0,0135	—1,8820		0,2024
2 800	—0,8055		0,1756	—1,6511		0,1637	0,8456		0,0119	—1,6796		0,1885
2 900	—0.6299		0,1635	-1,4874		0,1528	0,8575		0,0107	-1,4911		0,1760
3 000	—0,4664		0,1525	-1,3346		0,1432	0,8682		0,0093	—1,3151		0,1648
3 100	—0.3139		0,1428	-1,1914		0,1344	0,8775		0,0084	—1,1503		0,1545
3 200	—0.1711		0,1339	—1,0570		0,1265	0,8859		0,0074	—0,9958		0,1452
3 300	—0.0372		0,1257	—0,9305		0,1191	0,8933		0,0069	—0,8506		0,1368
§2-4] Скорость химических реакций. Константы равновесия 181
Таблица 2-7
констант равновесия ]Л. 2]
с O.Z	<5 чя Z	ъс	ечГ| Ж Ч 1 Ч ы 'll Ьр	к ьо	смС I С ч |ч ЬО II £ ьр	ч _ьо	oZl Z ч 1ч Ьр II Ы)						о
ел || к Ьр									
—30.1770		7,8670	—70,7414	18,9993	—80,0867	21,5758	—118,6656	31,1918	300
—22,3100		4,7228	-51,7421	11,4322	—58,5109	12,9798	—87,4738	17.7479	400
-17,5872		3,1492	—40,3099	7,6430	45,5311	8,6731	—68,7259	12,5195	500
-14,4380		2,2502	—32,6669	5,4748	—36,8580	6,2081	—56,2064	8,9572	600
-12,	878	1,6880	—27,1921	4,1177	—30.6499	4,6645	—47,2492	6,7278	700
—10,4998		1,3124	—23,0744	3,2108	—25,9854	3.6339	—40,5214	5,2399	800
-9,1874		1,0508	—19,8636	2,5753	—22,3515	2,9115	-35,2815	4,1974	900
-8,1366		0,8590	—17,2883	2,1128	—19,4400	2,3855	—31,0841	3,4386	1 000
-7,2776		0,7172	-15,1755	1,7650	—17.0545	1,9905	—27,6455	2,8689	1 103
-6,5604		0,6064	— 13,4105	1,4970	—15.0640	1,6863	—24,7766	2,4301	1 200
-5,9540		0,5198	-11,9135	1,2860	-13,3777	1,4470	—22,3465	2,0851	1 300
—5,4342		0,4506	—10,6275	1,1170	—11,9307	1,2555	—20,2614	1,8088	1 400
—4,9836		0,3944	-9,5105	0,9794	— 10,6752	1,0996	—18,4526	1,5842	1 500
-4,5892		0,3480	-8,5311	0,8659	—9,5756	0,9712	—16,8684	1,3990	1 600
-4,2412		0,3094	—7,6652	0,7711	—8,6044	0,8641	—15,4694	1,2447	1 700
—3,9318		0,2768	-6,8941	0,6912	—7,7403	0,7738	— 14,2247	1,1146	1 800
—3,6550		0.2490	—6,2029	0,6231	-6,9665	0,6970	-13,1101	1,0038	1 900
—3,4060		0,2252	-5,5798	0,5647	—6,2695	0,6311	— 12,1063	0,9090	2 000
—3,1808		0,2048	—5,0151	0,5141	—5.6384	0,5741	-11,1973	0,8270	2 100
—2,9760		0.1868	—4,5010	0,4701	—5,0643	0,5245	—10,3703	0,7556	2 200
—2,7892		0,1712	—4,0309	0,4315	—4,5398	0,4812	-9,6147	0,6929	2 300
—2,6180		0,1574	—3,5994	0,3976	-4,0586	0.4429	—8,9218	0,6383	2 400
—2,4606		0,1454	—3,2018	0,3674	-3,6157	0,4091	—8,2835	0,5895	2 500
-2,3152		0,1342	—2,8344	0,3406	—3,2066	0,3789	—7,6940	0,5461	2 600
—2,1810		0,1248	—2,4938	0,3166	—2,8277	0,3521	—7,1479	0,5075	2 700
—2,0562		0.1158	—2,1772	0,2951	—2,4756	0,3279	-6,6404	0,4727	2 800
—1,9404		0,1082	—1,8821	0,2757	—2,1477	0,3062	—6,1677	0,4416	2 900
—1,8322		0,1012	—1,6064	0,2582	—1,8415	0,2865	—5,7261	0,4133	3 000
-1,7310		0,0946	-1,3482	0,2423	—1,5550	0,2688	—5,3128	0,3878	3 100
— 1,6364		0,0888	—1,1059	0,2278	— 1,2862	0,2525	—4,9250	0,3645	3 200
— 1,5476		0,0830	—0,8781	0,2146	— 1,0337	0,2377	-4,5605	0.3433	3 300
182	Термохимические характеристики Заилив [Разд. 2
г, °к			к			^р	^СО^НаО	X о. О О ч	(Я см ьд <			к ьр
	>о ч о о ч	О о ч		ч X ч	О X ч					>х ч X о ч	О X ч	
	00 II to			Jap jap			II <Я CN К Jap			ьд II к jap		
3 40J	0,0885		0,1183	—0,8114		0,1125	0,8999		0,0558	—0,7138		0,1290
3 500	0,2068		0,1115	—0,6989		0.1064	0,9051		0,035!	—0,5848		0,1219
3 600	0,3183		0,1052	—0,5925		0,1007	0.9108		0,0045	—0,4629		0,1154
3 700	0,4235		0,0994	—0,4918		0,0957	0,9153		0,0037	—0,3475		0,1094
3 800	0,5229		0.0942	—0,3961		0,0998	0,9190		0,0034	—0.2381		0.1040
3 900	0,6171		0,0893	—0,3053		0,0865	0,9224		0,0028	-0,1341		0,0987
4 000	0,7064		0,0847	—0,2188		0,0823	0,9252		0,0024	0,0354		0,094)
4 100	0,7911		0,0806	—0,1365		0,0785	0,9276		0,0021	0,0586		0,0896
4 200	0.8717		0,0764	—0,0580		0,0751	0,9297		0.0013	0,1482		0,0855
4 300	0,9481		0,0731	0,0171		0.0718	0,9310		0,0013	0,2337		0,0817
4 400	1,0212		0,0696	0,0889		0,0686	0,9323		0,0010	0,3154		0,0781
4 500	1,0908		0,0664	0,1575		0,0659	0,9333		0,0005	0,3935		0,0748
4 600	1.1572		0,0634	0,2234		0,0631	0,9338		0,0003	0,1683		0,0716
4 703	1,2206		0,0607	0,2865		0,0607	0,9341		0,0000	0,5399		0.0688
4 800	1,2813		0,0580	0,347В		0,0582	0,9341		—0,0002	0,6087		0,0663
4 930	1,3393		0,0556	0,4054		0,056!	0,9339		—0,0)05	0,6747		0,0635
5 000	1,3949		0,0533	0.4615		0,0539	0,9334		—0,0007	0,7382		0,0610
5 100	1,4482		0,0512	0,5155		0,0521	0,9327		—0,0008	0,7992		0,0587
5 200	1,4994		0,0492	О>5675		0,0591	0,9319		—0,0310	0.8579		0,0566
5 300	1,5485		0,0470	0,6176		0,0484	0,9309		—0,0013	0,9145		0,0545
5 400	1,5956		0,0454	0,6660		0,0467	0.9296		—0,0014	0,9690		0,0526
5 500	1,6409		0,0435	0,7127		0,0452	0,9282		—0,0015	1,0216		0,0508
5600	1,	6846	0,0420	0,7579		0,0437	0,9267		—0,0017	1,0724		0,0492
5 700	1,7265		0,0405	0,8016		0,0423	0,9249		—0,0318	1,1216		0,0474
5 800	1,7670		0,0389	0,8439		0,0409	0,9231		—0,0020	1,	1690	0,0459
5 933	1,8059		0,0376	0,8348		0,0397	0,9211		—0,0021	1,2149		0,0445
6 000	1,8435			0,9245			0,9190			1,2594		
Примечание. В графах разностей десятичных логарифмов констант равно
констант равновесия для последующей и текущей температуры. Так, например, з
Пользуясь таблицами разностей, можно путем линейной интерполяции логариф
жуточиой температуре.
§ 2-4] Скорость химических реакций. Константы равновесия 183
Продолжение табл. 2-7
2	ч		2 />Н lgKb=lg — Рн2	£ J20	2 lg^=Ig Лэ2	£ ьр	cmzI £ ч 1ч ^р II*	ьр	Т, °К
ьс Н									
—1,4646		0,079)	-0,6635	0,2025	—0,7960	0,2242	—4,2172	0,3239	3 400
-1,3856		0,0742	—0,4610	0,1913	—0,5718	0,2118	-3,8933	0,3061	3 50)
— 1,3114		0,0700	—0,2697	0,1812	—0,3600	0,2005	-3,5872	0,2898	3 600
—1,2414		0,0650	—0,0885	0,1717	—0,1595	0,1899	—3,2974	0,2747	3 700
—1,1754		0,0630	0,0832	0,1639	0,0394	0,1802	—3,0227	0,2609	3 800
— 1,1124		0.0594	0,2462	0,1550	0,2106	0,1712	—2,7618	0,2480	3 900
—1,0533		0,0564	0,4912	0,1475	0.3813	0,1629	—2,5138	0,2361	4 000
— 0,9936		0,0538	0,5487	0,1435	0,5447	0,1552	—2,2777	0,2250	4 100
—0,9428		0,0512	0,6892	0,1341	0,6999	0,1480	-2,0527	0,2148	4 200
—0,8916		0,0488	0,8233	0,1280	0,8479	0,1413	- 1,8379	0,2052	4 300
—0,8428		0,0464	0,9513	0,1223	0,9892	0,1351	-1,6327	0,1962	4 400
—0,7964		0,0444	1,0736	0,1171	1,1243	0,1292	— 1,4365	0,1879	4 500
—0,7520		0,0424	1,1907	0,1122	1,2535	0,1237	— 1,2486	0,1891	4 600
—0,7096		0,0496	1,3929	0,1075	1,3772	0,1186	—1,0685	0,1728	4 700
—0,6690		0,0388	1.4104	0,1031	1,4958	0,1138	—0,8957	0,1659	4 800
—0,6302		0,0372	1,5135	0,0991	1,6096	0,1092	—0,7298	0,1595	4 990
—0,5930		0.0355	1,6126	0,0951	1,7188	0,1050	—0,5703	0,1533	5 000
—0,5574		0,0342	1,7077	0,0915	1,8238	0,1010	—0,4170	0,1477	5 100
—0,5232		0,0330	1,7992	0,0881	1,9248	0,0972	—0,2693	0,1423	5 203
—0,4902		0,0316	1,8873	0.0848	2,0220	0,0936	—0,1270	0,1372	5 300
—0,4586		0,0304	1,9721	0,0818	2,1156	0,09)2	0,0102	0,1324	5 400
—0,4282		0,0299	2,0539	0,0788	2,2058	0,0870	0.1426	0,1278	5 500
—0,3992		0,0234	2,1327	0,076)	2,2928	0,0840	0.2704	0,1235	5 600
—0,3708		0,0272	2,2987	0,0735	2,3768	0,0811	0,3939	0,1195	5 700
-0,3436		0,0260	2,2822	0,0709	2,4579	0,0784	0,5134	0,1156	5 800
—0,3176		0.0252	2,3531	0,0685	2,5363	0,0758'	0,6290	0,1120	5 900
-0,2924			2,4216		2,6121		0,7410		6 000
песня i'gKi. WgKs н т. д. приведены разности значений десятичных логарифмов
графе 7=3 400° К приведены разности констант значений IgK при 3 500 и 3 400° К-
мов констант равновесия определит., значения констант равновесия при любой проме-
184
Термохимические характеристики топлив
( Разд. 2
При расчете состава продуктов сгорания удобно пользоваться
не величинами концентраций С,, а величинами парциальных давле-
ний pi. Между этими .величинами имеется следующая связь:
Pi
Ci = TT-	(2-29)
'м
Используя соотношение (2-29), можно получить:
с а
^^[а+Ь+    ~(C + d+ ' • •	(2-30)
2	Рл Рв • •
Отношение
РсРр--
РлРв---
называется константой
равновесия, выра-
женной через парциальные давления, и обозначается К р. Разность
[с + d -f- .,. — (а + b + ...)] определяет изменение числа молей газа
при реакции рассматриваемого типа и обозначается через Ду.
Величина константы равновесия Кр обычно записывается так:

-£-(УГ4’.
(2-31)
Она определяет парциальные давления газов в газовой смеси,
находящейся в химическом равновесии.
Константы равновесия основных реакций сгорания приведены
в табл. 2-6 и 2-7.
2-5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СОСТАВА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Состав продуктов сгорания определяется температурой, общим
давлением, под которым находится газовая смесь, а также весовы-
ми долями химических элементов, входящих в соединения, состав-
ляющие продукты сгорания.
Степень диссоциации газа быстро возрастает с увеличением
температуры и зависит от давления. С понижением общего давле-
ния в продуктах сгорания углеводородных топлив увеличивается
относительное содержание продуктов неполного сгорания и вообше
всех продуктов, образование которых сопровождается затратой те-
пла и увеличением химической энергии, т. е. степень диссоциации
продуктов сгорания увеличивается.
Это правило не относится к газовым смесям, в которых химиче-
ские реакции протекают без изменения числа молей, т. е. когда
Ау = 0. В этом случае состав продуктов сгорания ле зависит от
давления.
По температуре и давлению можно условно наметить область
отсутствия диссоциации, область ср слабой диссоциацией и область
§ 2-5] Методика расчета состава продуктов сгорания
185
с сильной диссоциацией. Примерно области для углеводородных
топлив по температуре и давлению указаны ниже [Л. 11].
	Отсутствие	Слабая	Сильная
Диапазон давлений,	диссоциации	диссоциация	диссоциация
ата			
	Диапазон температур, °C		
0,1—5	< 1 300	1 300—2 100	>2 100
5—25	< 1 500	1 500—2 300	>2 300
25—100	< 1 700	1 700—2 500	> 2 500
100—500	< 1 900	1 900—2 700	>2 700
Расчетные данные по составу и температуре продуктов сгора-
ния бензино-воздушной смеси 1 в зависимости от коэффициента из-
бытка воздуха приведены на рис. 2-6, а на рис. 2-7 указаны темпе-
ратуры, при которых парциальные давления продуктов диссоциации
для каждого газа равны 0,5% от общего давления [Л. 3].
Анализ показывает, что если пренебречь компонентами, парци-
альные давления которых в сумме меньше 1,5% общего давления,
то для углеводородо-воздушных смесей, взятых при /«20° С и
р=760 леи рт. ст., можно выделить три характерные области.
Области
Состав продуктов сгорания
I.	а <0,87
II.	0,85 <а< 1,25
III.	а >1,25
N„ Н2О, СО2, СО, Н2
n2, н2о, со2, со, он, о2
n2, н2о, со2, о2
Из таблицы следует, что влияние диссоциации на состав про-
дуктов сгорания углеводородо-воздушных смесей при низкой на-
чальной температуре необходимо учитывать только в области II,
т. е. при 0,85<а<1,25.
Состав продуктов сгорания зависит от концентрации кислорода
л °2 А
в окислителе I — q.....1 и содержания топлива в смеси.
Если состав смеси а изменяется так, что количество топлива
остается постоянным (рис. 2-8), то вначале при увеличении <рв при-
мерно до 0,3 происходит резкое повышение выхода конечных про-
дуктов реакции Н2О и СО2. Дальнейшее увеличение <р„ вплоть до
единицы сопровождается медленным повышением парциальных дав-
лений Н2О, СО2, ОН и О и уменьшением содержания СО, Н2, Н.
Если же содержание топлива, кислорода и инертного разбави-
теля в горючей смеси изменяется так, что коэффициент избытка
1 Состав бензина по весу: Ст = 85%: Нт =15%;
Lq=0,516 моль воздуха/де топлива; /=100° С; Р=760 мм рт, ст.
186
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Рис. 2-6. Состав и температура продуктов сгорания бен-
зино-воздушной смеси при t = 100° С н р = 1 кГ/см*.
------------------t = 1 5И° С; -----t = tz.
воздуха остается постоянным (рис. 2-9), то парциальные давления
компонентов, входящих в состав продуктов сгорания (за исключе-
нием азота), непрерывно повышаются с увеличением <р„.
Расчет состава продуктов сгорания с учетом диссоциации начи-
нается с составления следующих уравнений: 1) уравнений констант
равновесия тех реакций диссоциации, которые учитываются в рас-
чете; 2) уравнений баланса элементов, входящих в горючую смесь,
и 3) уравнения полного давления продуктов сгорания =2рь
В качестве вспомогательных уравнений при определении состава
используются уравнения, связывающие состав газа, выраженный
в килограммах, с составом газа, выраженным в парциальных дав-
лениях. Если перед расчетом ставится задача определить темпера-
туру продуктов сгорания, то составляется дополнительное уравне-
§ 2-5] Методика расчета состава продуктов сгорания
187
Рис. 2-7. Температура продуктов сгорания бензино-
воздушной смеси Тг н температуры, ниже которых
парциальное давление каждого газа меньше 0,5%
общего давления (i = 100’ С; р = 760 мм рт. ст.)
I — Na + НЯО + CO2-f-CO + Н2: п — n2+Н2О+СО2+СО +
+OH-f-O2: III — N2+H2O+CO2+O2.
ние, связывающее запасы энергии в горючей смеси и в продуктах
сгорания.
При горении углеводородов в воздухе или кислороде образуют-
ся продукты сгорания, содержащие только четыре элемента: угле-
род, водород, кислород и азот. Поэтому применительно к этой систе-
ме элементов приводится методика расчета состава продуктов сго-
рания.
Уравнения реакций диссоциации [Л. 2] записываются в следую-
щем виде:
1 )
СО2	СО +  2“ О2 + 93 640;
К, = _fcoP°’ = f, (Г);
/'со
Н2О^Н2 + 4" О2 + 57 100;
Рн /’о’5
К2 = . н«го» =f2(T);
/’н.о
(2-32)
(2-33)
188
Термохимические характеристики топлив
( Разд. 2
СО2 + Н2 £ СО + Н2О + 36 540; Л
= £соЛьо	>
К2а Рсо,Рн.	'2а( '	]
Н2О ОН + ~2~ Н2	10 000; j
К3 = ^ОЦ/К==А (Т);
Рн,о
(2-34')
(2-35)
Рис. 2-8. Состав и температура
продуктов сгорания смесей 9%
С2Н*+О,-|-^2 в зависимости от
концентрации кислорода в окисли-
теле; f=20® С; р*»735 мм рт. ст/,
Тго^Тг при Фу= 1,0 по данным
[Л. 131.
Рис. 2-9. Состав и температура
продуктов сгорания смесей
CgHie+Oa-f-Ng при а=0,95 в зави-
симости от концентрации кисло-
рода в окислителе; г =20® С; р*
* 735 мм рт. ст/, ф0=1,Оподаи.
ным (Л. 13].
§ 2-5] Методика расчета состава продуктов сгорания
189
N2 + о2 2NO + 21 470; ’	
К4 =	£NO_ = f4(T);	(2-36)
/’N./’o. Нг^2Н + 51 630; "I	
к5 = — =f5 (Л; • I Рн.	J О2 20 + 58 590; '	(2-37)
Ро к6 = —=МЛ; N2 £ 2N + 85 120; 'i	(2-38)
К, = —= А(Л- 1 /’n,	J	(2-39)
Тепловые эффекты реакций диссоциаций выражены
в ккал/кг-моль. Эти реакции являются наиболее вероятными при
высоких температурах. Остальные возможные реакции (например,
образование СН4) можно не учитывать. Реакция (2-34') характер-
на для случаев, когда а<1.
В приведенных восьми уравнениях констант равновесия реак-
ций диссоциации содержится 11 неизвестных парциальных давлений
газов, составляющих продукты сгорания, и неизвестна температура,
величина которой определяет значение констант равновесия.
Уравнения баланса элементов, входящих в горючую смесь, со-
ставляются путем приравнивания количества элемента, входившего
в горючую смесь, количеству этого же элемента, входящего в про-
дукты сгорания.
Для нашей системы элементов балансовые уравнения записы-
ваются следующим образом:
CT + LC0 12|л.
Ср.с= 1 д ру (/’со, + /’со);	(2-40)
Нт - LH0 1р.2
нг.с = 1 _[_д = (2Дн,о + 2Рн„ + /’он + Дн); <2'41)
NT + i.N0 14fxs
Nr.c = г+l = ~р7 (2/х+/’n + /’no);
(2-42)
Ог.с
_От+£°о
’1+£
16^
~рГ
X
X (2/’о, + 2Дсо, + /’н,о+/’со+/’он + Pno+Po>-	(2-43)
190
Термохимические характеристики топлив
[ РаТд. 2
В балансовых уравнениях количество элементов, входящих в го-
рючую смесь, выражается в килограммах на 1 кг горючей смеси или
на 1 кг продуктов сгорания.
Балансовые уравнения построены по следующему принципу.
Общим коэффициентом перед скобками, в которых записана сумма
парциальных давлений,
являетря отношение
— число
кило-
7Z
грамм-молей продуктов сгорания, приходящихся на 1 кг горючей
смеси; р± — общее давление газов), умноженное на атомный вес эле-
мента, для которого записывается балансовое уравнение. Парциаль-
ные давления, входящие в балансовые уравнения, берутся с коэф-
фициентом, равным числу атомов данного элемента, находящихся
в молекуле данного газа.
В балансовых уравнениях появились два дополнительных неиз-
вестных: p.s и ps. Для их определения используются уравнения:
Pi — Рсоа + Рнао + /’со + Ры, + Ро, + Рц, + /’он + /’no +
+ Рн + Ро + /’n = ^Pi’	(2-44)
Pi 1
(2-45)
Последним уравнением в рассматриваемой системе является
уравнение сохранения энергии
м'п.г.с=Нп.сЪу	(2-46)
Если состав продуктов сгорания найден, то полное теплосодер-
жание их вычисляется по формуле
м^п.п.с
т	М/п,'А
- /’х2-|МпЛ-	
(2-47)
Приведенных 14 уравнений достаточно для определения 11 пар-
циальных давлений газов, составляющих смесь, ЛД, и Tz.
Эта система уравнений решается методом последовательных
приближений.
ПОРЯДОК РЕШЕНИЯ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИИ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Исходными данными при расчете состава продуктов сгорания
являются:
1)	элементарный состав горючей смеси (топливо+окислитель):
Сг.с, Нг.с, Nr.c, Ог.с:
2)	температура Т, при которой ведется расчет, и числовые зна-
чения констант равновесия К\, Kia, К^, Kt, К$, К$ и К? при этой
температуре;
§ 2-5] Методика расчета состава продуктов сгорания
191
3)	общее давление в камере рк.
По известному элементарному составу горючей смеси находят-
ся коэффициенты Q, /? и S:
7 С..	Нг. з О
<*«)
После этого начинается определение состава продуктов сгорания
первого приближения.
Для первого приближения принимается:
До2 = Дон = Дью = Дн = До = Дк = 0-	(2-49)
Остальные парциальные давления р^, рсо, рн 0, /?Hj и рсо*
определяются по формулам:
Рк
2Q + 7?+l~’
Дсо = 2<2Дма Дсо2 — а Дсо.*
Дн3о= 2(2 Ды2 (•$ 0 — Дсо, = b Дсо2;
Дц3 — 2Дыа 2
’со2 - с + Дсо2>
(2-50)
где а, Ь и с — числовые коэффициенты, определяемые из следующих
уравнений:
а=2QP»j	]
& = 2Q^(S-1);	(25()
с = 2/>Na £~2 Q (S 1) j .
Случайная ошибка в определении коэффициентов а, b и с сильно
затрудняет дальнейшие расчеты. Поэтому рекомендуется правиль-
ность их вычисления проверять по следующему соотношению:
а + b + с = рк — pNi.	(2-52)
В уравнения (2-50)- входит рСОг- Оно находится из соотношения
ДсоДн.о (а ~ Дсо2) ~~ Дсо»)
2а Дсо3Дн2 Рсо, (с + Дсо3)
которое приводится к следующему квадратному уравнению:
И2а - О Дсо. + (W? + а + 6) ДСОз - ab = 0.	(2-54)
Из двух корней решения уравнения (2-54) выбирается тот, кото-
рый дает положительные значения всех остальных парциальных дав-
лений.
192
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Определив рс0 , по уравнениям (2-50) находят парциальные дав-
ления рсо, Рцао и Рн  Проверка отсутствия ошибок в решении
производится путем подсчета Д2а и А по найденным парциальным
давлениям газов. Если Д2а и А не отличаются от исходных, то
состав продуктов сгорания первого приближения найден правильно.
Состав продуктов сгорания второго и последующих приближений
определяется по следующим формулам:
_______ д, п2 }	,
А)Н~Лз „0,5 ’
Ач,
' /’no =	^4/’N2/’o2:
Ai = V ^sPn,;
Ро = ]/^вАэ2;
Pn K?Pn2 •
(2-55)
В формулы (2-55) подставляются парциальные давления пяти
основных газов, .найденные в первом (или предыдущем) прибли-
жении.
Дальнейшее решение системы уравнений производится в том же
порядке, что и в случае определения состава первого приближения,
но во втором и последующих приближениях используются формулы
Б . / R \
Pk — Б+ 2 —	2 )
Ач, = 2Q 4- Я 4- 1	’	(2‘56)
Рсо = Q (2Р$, + А) — Рсо, = а' — Аоя>
/’HjO = Q (^Ач, 4~ А) (S 0 Д — Рсо, /’со,’
[D
~2--Q(S-l)
2 + Д + Рсо, — с' + Рсо,’
где а', Ь' и с' — числовые коэффициенты, определяемые как:
а' — Q (2р^ + А);
Ь' = <2(2^1+А)(5-1)-Д;
г R	1 Б
c'=(2pN, + A) [-2-----------Q(S- 1) ]----------з’ + Д-
(2-58)
§ 2-5] Методика расчета состава продуктов сгорания
193
Коэффициенты второго (или последующих) приближений А, Б, Д
и Е представляют собой:
А — /’no + /’№
в = Дон + Ар	(2-59)
Д = 2/?0> 4- /?он 4-	4- /?0;
E=/’o, + /’oh + /’no+/’h+/’o + /’n- j
В формулах (2-59) значения парциальных давлений представ-
ляют собой значения их, найденные по формулам (2-55).
В ходе расчета целесообразно проводить проверку правильности
определения коэффициентов а', Ь' и с' по соотношению (для второ-
го и последующих приближений)
а' 4- Ь' 4- с' — Pk — Р$2—Е'	(2-60)
а также проверку результатов, полученных в данном приближении,
по величинам и Kia- В частных случаях методика расчета соста-
ва продуктов сгорания может быть существенно упрощена. Напри-
мер, если горючее представляет собой СпНтОл, а окислителем
является воздух или смесь кислорода с азотом (или другим инерт-
ным газом), то состав продуктов сгорания при «3=1,0 и т]а=1,0 мо-
жет быть рассчитан по следующим формулам:
Ст
гсоа - 12(ij.:
Нт
rHao—2p.j. ’
(2-61)
/ 1	\ / Ст От \
а/\ 3 +Нт“ 8)
rNaaTM =	’
нт От -Lo
где = —т- 4- ад' "г —полное число молей продуктов сгорания,
1 ° образующееся при сгорании 1 кг топлива;
фи — содержание кислорода в окислителе по объему; для воз-
духа Фи = 0,21;
Afo— молекулярный вес окислителя; для воздуха Мо = 28,97.
Молекулярный вес продуктов сгорания вычисляется по формуле
1 4" aL0
Mn.c = ^T—
(2-62)
13—718
194 Термохимические характеристики топлив [Разд. 2
При сгорании горючих смесей происходит (за исключением слу-
чая, когда Да»- 0) изменение числа молей, которое оценивается
коэффициентом f0. Он представляет собой отношение количеств мо-
лей, молекулярных весов или газовых постоянных, т. е.
У сЯ-
»„.с Ч,.с ^г.с &
°’ "г.с Ч.с Л„.с МГ.С
В соотношениях для ?0,
о с, t> —количества молей горючей смеси и продуктов сго-
рания, кг-моль/кг;
М , Мп , Mi — молекулярные веса горючей смеси, продуктов сго-
рания и z'-го компонента;
, /?пс —газовая постоянная горючей смеси и продуктов сго-
рания, кгм1кг-град',
г; — объемное содержание z-го компонента в продуктах
сгорания.
Если принять, что диссоциация продуктов сгорания отсутствует
и их состав определяется только стехиометрическими соотношениями,
то при а 1,0
, Нт . От
•ч.+1+i-
1 , '
M~T + aL«
m + 2k
а ' 4п -)- т — 2k
6	4	’
1 -4-	  -------
а 4п + т — 2k
И при а< 1
aLo + qr+^r+‘M1 - “) Lo
₽»=	г~7
лГт+а£о
t /й -f- 2k , f____
a 4n m — 2k v \ a
4 ,	4
1 +ZL.______Z_____
a 4n m — 2k
(2-64)
(2-65)
B уравнениях (2-64) и (2-65)	— объемная доля
в окислителе; для воздуха 4^ = 0,21; Lo — стехиометрический
кг-моль окислителя
Фициент’ —:
кислорода
коэф-
,	12^ 4	32 кг-моль окислителя
—	кг топлива ’
где Ст + Нт От = 1 — содержания по весу углерода, водорода и
кислорода в топливе.
§ 2-5] Методика расчета состава продуктов сгорания
195
Из формул (2-64) и (2-65) следует, что коэффициент молеку-
лярного изменения становится больше единицы при /п + 2&>4.
Рис. 2-10. Коэффициент молекулярного изменения в зависимости от числа ато-
мов углерода в молекуле при а = 1, цг = I, фу = 0,209 [по формуле (2-64)].
При /г = со формулы (2-64) и (2-65) принимают при а Гэ 1,0 вид:
при а 1
(р
?.= ! +(2-67)
Если принять, что сгорание происходит при а=1 и п=оо, то
Ро=1>О7. Отклонение от этой величины, как следует из рис. 2-10,
тем значительнее, чем больше ненасыщенных углеводородов в топ-
ливе.
Рис. 2-11. Коэффициент молекулярного изменения
в зависимости от коэффициента избытка воздуха.
1—п=со, 2 — С,11ми5—С,Н8—по формулам (2-64) и
(2-65); 4—С,Нм при T=TZ и 5 —С7Н|4 при Г=3 000е К —
с учетом диссоциации по формуле (2-63).
13*
196
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Из-за диссоциации продуктов сгорания коэффициент Ро всегда
больше, чем он получается по уравнениям (2-64) и (2-65). В пер-
вом приближении (рис. 2-11) Ро для бензинов, керосинов и других
моторных топлив можно определять по формулам (2-67).
2-6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОДУКТОВ
СГОРАНИЯ
Различают калориметрическую, теоретическую
и действительную температуры продуктов сгорания.
При подсчете калориметрической температуры
продуктов сгорания отвод тепла в окружающую среду и диссоциа-
ция продуктов сгорания при высокой температуре не учитываются.
Теоретическая температура продуктов сгорания
в отличие от калориметрической температуры рассчитывается с уче-
том эндотермического процесса диссоциации продуктов сгорания
при высокой температуре.
Действительную температуру продуктов сгорания
определяют, учитывая отвод тепла в окружающую среду.
Теоретическая температура продуктов сгорания определяется из
уравнения теплового баланса:
'п.г.с =Ип.п.с)гг-	(2-68)
где /п г с — полное теплосодержание горючей смеси;
Аьп.с — полное теплосодержание продуктов сгорания при темпе-
ратуре Тг.
Уравнение (2-68) решается графическим методом [Л. 2]. Для
этих целей составляется тепловой баланс минимум для трех темпе-
ратур: Т', Т" и Т'", выбираемых так, что действительная темпера-
тура продуктов сгорания Тг располагается между двумя из них.
Зная парциальные давления составляющих продуктов сгорания
и используя табличные значения полных теплосодержаний /п<
(табл. 1-63), по формуле (1-109) определяют полное теплосодержа-
ние продуктов сгорания /п.п.с при температурах Т', Т" и V". Затем
по трем значениям /п.п.с строится график /П.п.с=/(Л (рис. 2-20).
На этом графике проводится линия полного теплосодержания горю-
чей смеси /п.г.с, определяемого по формуле
7	= /дг +^-.0	(2-69)
п.г.с	J L	v >
Точка пересечения прямой 7П г с и кривой /П п с дает величину
теоретической температуры продуктов сгорания.
За исходную величину для выбора Т" можно брать температуру
Т’г = Л,4-273, определяемую по графику на рис. 2-12, построенному
по различным литературным данным [Л. 12]. На этом графике
основой для определения Тг является калориметрическая темпера-
§ 2-6] Методика расчета температуры продуктов сгорания 197
тура продуктов сгорания, которая может быть определена по фор-
муле
Ян
Тгр = Тгс + ~,	(2-70)
г	пт
Рис. 2-12. Влияние диссоциации на температуру продуктов сгорания.
+ “Н3; —СО; Д —С2Н2; О — СН<; ф—-СзН$; ф—С3Н]2;	-С3Н13;
□—CH3NO3; д—CH3NO3.
Температура Tzp может быть вычислена по приближенным фор-
мулам. Например, для углеводородо-воздушных смесей (воздух су-
хой) при а = 1,0, т)г = 1,0 и температуре 0° С величина Т zp с точно-
стью до 2—4° (табл. 2-8) рассчитывается по формулам [Л. 5]:
, /	0,9QH	\
Tzp=^ + tz J0.1 + Q-cCt + q-h7|;	(2-71)
' + <?сСт + <2нЛ
где QH — низшая теплотворность углеводорода, для которого опре-
деляется Tzp, ккал/кг; Qc = 7 830 кка.л[кг — теплотворность угле-
198
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
Таблица 2-8
Температура продуктов полного сгорания стехиометрической
смеси углеводорода с воздухом (температура смеси 0° С)
Наименование	Химичес-	Значения tzp, °C, вычисленные по формулам
углеводорода	кая	
	формула	(2-70) | (2-71) | (2-73) | (2-74) | (2-70)
Углеводороды метанового ряда (алканы)
^п^2п+2
Метан 			сн4	2 043	2 044	2 101	2 077	2 103
Этан			с2н8	2 097	2 098	2 128	2 101	2 132
Пропан		с3н8	2 НО	2 111	2 128	2 111	2 133
Бутан		с4н18	2 118	2 116	2 127	2 117	2 132
Пентан		с8н12	2 119	2 119	2 126	2 120	2 131
Гексан			С6нм	2 124	2 118	2 121	2 123	2 125
Гептан 		С,н„	2 126	2 118	2 120	2 124	2 124
Октан			2 128	2 119	2 119	2 125	2 123
Нонан			2 128	2 123	2 122	2 126	2 126
Декан			2 129	2 122	2 120	2 127	2 123
Пентадекан 		^15^32	2 132	—	—	—	—
Эйкозан 		С-2оН1г	2 132	—	—	—	—
Углеводороды этиленового ряда (алкены)
Этен (этилен)		С2Н4	2 284	2 284	2 287	2 175	2 294
Пропен		С3Н8	2 224	2 224	2 226	2 175	2 227
Бутеи		с4н8	2 203	2 202	2 205	2 175	2 204
Пентен 		с5н18	2 189	2 189	2 191	2 175	2 188
Децен 			2 164	2 162	2 164	2 175	2 158
Пентадецен 			2 153	2 161	2 162	2 175	2 156
Эйкозеи		С2оН4О	2 151	—»	—	2 175	—
Углеводороды ацетиленового ряда (алкины)
2
Этин (ацетилен) . . .	С2Н2	2 620	2 625	2 576	2 296	2 603
Пропин		С3Н4	2 420	2 388	2 366	2 278	2 373
Бутин		С4н.	2 340	2 341	2 330	2 270	2 334
Пентин 		с5н8	2 300	2 296	2 290	2 265	2 290
Гексин 		с8н18	2 275	2 270	2 269	2 263	2 268
Гептин 			2 250	2 248	2 249	2 261	2 245
Октин		с8н18	2 235	2 236	2 238	2 259	2 233
Денин 			2213	2211	2217	2 257	2210
Пентадецин 			2 180	2 187	2 196	2 254	2 187
ЭЙ КОЗИН		C2qH38	2 167	2 169	2 178	2 251	2 159
§ 2-6] Методика расчета температуры продуктов сгорания 199
Продолжение табл. 2-8
Наименование
углеводорода
Химичес-
кая
формула
Значения tZp, °C, вычисленные
по формулам:
(2-70) | (2-71) | (2-73) | (2-74) | (2-70)
Углеводороды группы циклопе птаиа
Цнклопентан .	...	С5Н>0	2 153	2 154	2 156	2 142	2 157
Метилциклопентан . . .	CgHj2	2 149	2 147	2 149	2 142	2 149
Этилциклопентан . . .	c6H14	2 145	2 146	2 147	2 142	2 148
Пронилциклопентаи .	С8Н18	2 144	2 144	2 146	2 142	2 146
Амилциклопентан . .	CjoHao	2 144	2 148	2 150	2 142	2 150
Циклопентилдекан . . .	ClgHgg	2 140	2 151	2 153	2 142	2 154
Углевод	о р о д ы группы		ц и к л о г e к	с а и а
	слн	In		
Циклогексан . . .	• . С6Н12	2 140	2 138 2 140	2 142 2 140
Метилцик логексан	. . С7НИ	2 133	2 133 2 135	2 142 2 134
Этилциклогексан . .	. . с8нг6	2 139	2 135 2 137	2 142 2 136
Пропилциклогексан	. . С9Н18	2 135	2 135 2 137	2 142 2 136
Бутилциклогексан .	• • С10Н20	2 135	2 135 2 167	2 142 2 139
Тетрадецилциклогексаи	С20Н40		2 144	— —	— —-
У г л е в о д оф о д ы г		p у п П	ы бензол	а
	6			
Бензол		. . С8Нв	2 258	2 259 2 234	2 208 2 233
Толуол . 		. . С7Н8	2211	2 222 2 207	2 200 2 205
Этилбензол ....	• • C8Hjq	2211	2 210 2 204	2 195 2 201
Ксилол 		• • C8Hi0	2 206	2 205 2 198	2 199 2 194
Пропилбензол . . .	• • СдН12	2 197	2 200 2 199	2 191 2 195
Цимол		• •	^10^14	2 186	2 187 2 189	2187 2185
Фенилпентан ....	. . с„н1в	2 191	2 189 2 192	2 185 2 188
Фенилгсксан ....	• • С12Н18	2 181	2 183 2 192	2 183 2187
Фенилгептан ....	•	’	13^20	2 176	2 179 2 190	2 181 2 186
Феиилоктан . . . .	• •	^14^22	2 175	2176 2 189	2 180 2 184
Фенилнонан . . . .	* • C15H24	2 171	2 172 2 186	2 178 2180
Фенилундекан . . .	• • C17H28	2 166	2 157 2 172	2 176 2 166
Фенилдодекан . . .	• . C18H30	2 163	2 166 2 183	2 176 2 178
Фенилтетрадекан .	. . C20H34	2 160	2 164 2 183	2 175 2 177
рода в виде графита; QH =28 640 ккал'кг— низшая теплотворность
газообразного молекулярного водорода; Ст и Нт — весовые доли
углерода и водорода в углеводородном топливе; /г/,с = 2 175°С
и = 2 235° С — калориметрические температуры продуктов
сгорания углерода и водорода.
Температура продуктов сгорания моторных горючих смесей,
представляющих собой с.мссь углеводородов с воздухом стехиомет-
200
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
рического состава, с точностью до 1% действительной величины
(за исключением первых членов гомологических рядов, см. табл. 2-2)
может быть рассчитана по эмпирической формуле
^ = rr.c + 0,lMr.ctf„ + 210.	(2-73)
Если теплотворность углеводородного топлива неизвестна, то
с точностью до 1%, за исключением двух-трех первых членов гомо-
логических рядов и ацетиленовых углеводородов, для которых по-
грешность значительно больше (см. табл. 2-8), величину Тгр можно
рассчитать по формуле
8 880
7’гР = 273 + Т—0-	(2-74)
р	Lpm
где
45 / m \
3~74 Urt + zn)
6 =	8	12n + m ’	(2’75)
Фо + 4п4-от
где Срт — средняя весовая теплоемкость продуктов сгорания; фо—
весовое содержание кислорода в окислителе; для воздуха фо=О,232;
п и т — числа атомов углерода и водорода в молекуле углеводоро-
да или в приведенной молекуле смеси углеводородов.
Для приближенного, с точностью до 1%, исключая первые чле-
ны гомологических рядов (табл. 2—8, последний столбец) опреде-
ления Тгр при а= 1 и r|z=l можно использовать формулу (2-70),
принимая Срт постоянной для каждого ряда углеводородов и не
зависящей от температуры; значения теплоемкостей приведены
в следующей таблице.
Влияние числа атомов углерода в молекуле углеводорода для
различных гомологических рядов иа калориметрическую темпера-
туру продуктов сгорания иллюстрируется рис. 2-13 [Л. 5].
Рис. 2-13. Калориметрическая температура продуктов полного сгорания стехио-
метрической смеси углеводорода с воздухом при температуре смеси 0® С [Л. 5].
ф—СпН2П+2* Л — СпНяп* О —Спн2п (циклопентаны); □ —СпН2д (циклоге-
ксаиы); Д — С„Н2„_2;	спи2п—6-
§ 2-6] Методика расчета температуры продуктов сгорания 201
Из рассмотрения приведенных кривых видно, что TZp всех на-
сыщенных циклических углеводородов (С„Н2п), состоящих из мети-
леновых групп СН2 — ст циклопентана С5Н10 до циклогексилтетраде-
кана С2оН4о составляет около 2 140±10°С, т. е. близко к tzp мети-
леновой группы СН2 (2 138° С).
Название групп углеводородов	Формула	Значение срт при расчете по формуле		Значении Л4Г,С при расчете по формуле (2-75)
		(2-70)	(2-74)	
Парафиновые		<~,п^2п+2	0,311	0,316	28,9
Олефиновые 		с„н2л	0,311	0,310	29,1
Ацетиленовые		спн2л_2	0,310	0,300	29,3
Нафтеновые		слн2л	0,310	0,315	29,1
Ароматические 		СлН2п-6	0,306	0,312	29,6
Температура tzp насыщенных углеводородов алифатического
строения (парафинов) возрастает с повышением молекулярного веса
от 2 043°С (метан СН4) до 2 132° С (эйкозан СиН^г).
Калориметрическая температура продуктов сгорания tzp насы-
щенных углеводородов снижается с возрастанием их молекулярного
веса: у олефинов с 2284°С (этилен С2Н4) до 2 151°С (эйкозен
С2оН4о); у ароматических углеводородов—с 2 258° С (бензол СеНз)
до 2 160° С (фенилтетрадекан С2оНз4); у ацетиленовых — с 2 620° С
(ацетилен С2Н2) до 2 167° С (эйкозин С20Нзз).
Таким образом, с увеличением молекулярного веса калоримет-
рические температуры tzp углеводородов различных гомолических
рядов сильно сближаются; при п=10 разность в температурах tzp
не превышает 80° С, т. е. составляет немногим больше 3% tzp мети-
леновой группы (2 410° К); при п->оо температура tzp стремится
к 2 140—2 160° С.
Калориметрическая температура углеводородов определенного
гомологического ряда может быть подсчитана по формуле
4с
tZp + tzp(n-n’')
*гр =------------------- >	(2-76)
1 +(п—п') ~~
^п.с
в которой ^ — искомая температура углеводорода 1,°С; t'zp—из-
вестная температура углеводорода 2 данного гомологического
ряда, °C; tzp — 2 138° С — температура продуктов сгорания метиле-
новой группы; п и п' — числа атомов углерода в молекулах углево-
дорода 1 и 2 соответственно; /”с и с — энтальпии продуктов его"
рання группы СН2 и углеводорода 2.
202
Термохимические характеристики топлив
{Разд. 2
Изомеризация углеводородов в малой степени сказывается на
величине /2Р, вследствие того, что теплота изомеризации весьма не-
велика по сравнению с теплотворностью углеводородов. Так, значе-
ние теплоты изомеризации нормальных парафиновых углеводородов
не превышает 5 000 ккал/кг-моль, составляя доли процента по от-
ношению к мольной теплотворности соответствующих углеводо-
родов.
Калориметрическая температура /2Р для жидких углеводоро-
дов по сравчению с углеводородами в парообразном состоянии при-
мерно на 15° С ниже. Величины /2Р для углеводорода в твердом и
жидком состояниях примерно одинаковы. При сжигании углеводоро-
да в воздухе, содержащем 1% влаги по весу, /2Р будет примерно
на 40° С ниже, чем при сжигании его в абсолютно сухом воздухе.
Температуры /2Р жидких и твердых топлив(Л.5], горючая мас-
са которых состоит в основном из углерода и водорода (бензин,
керосин, мазут, кокс и т. п.), испытывают малые колебания и близ-
ки к 2 150° С. К этой же величине близки tip горючих газов с высо-
ким содержанием водорода или смеси различных углеводородов
(водяной газ, нефтепромысловый газ и др.). Природные газы, со-
держащие в основном метав и не содержащие влаги, имеют
/2Р=2 030°С [Л. 5].
Теоретические температуры продуктов сгорания некоторых горю-
чих газов с учетом диссоциации приведены на рис. 2-14—2-17. Ма-
ксимальная величина температуры продуктов сгорания имеет место
не при а=1, а при недостатке окислителя. Это объясняется те.м, что
продукты сгорания углеводородов при а<1 содержат большее коли-
чество окиси углерода, которая хотя и является продуктом непол-
ного сгорания, но в то же время сравнительно устойчива против
1—н2+воздух; фо=0,21; 2—СШ+д2+Ы2; фо=0,21 [Л. 14]; 3—СН4+О2+Аг; СН4+
+О2-]-Не; 4—СО+воздух; фо=0,21 [Л. 15]; 5—CO+O2+N2; фи=0,4;6—СО-|-О24-Ы2-
ф„ = 0,6; 7 —CO4-O2+N2; ф„ = 0,985 1Л. 16]; «-бензино-воздушная смесь; Ст=
=0,85; Нт=0,15; t = 100° С; 9—метан СН4; 10 — этан C2HS; // — пропан CSH,; 12+
бутан С4Н10; 13—изобутан С,Н„; 14 — пропилен С?П4; 15—бутилен С4Н,,
§ 2-6 ] Методика расчета температуры продуктов сгорания
203
дальнейшей диссоциации. Вследствие этого при а<1 затрата тепла
на диссоциацию несколько уменьшается, что и приводит к увеличе-
нию температуры. По этой же причине предварительный подогрев
Рис. 2-15. Теоретическая температура продуктов
сгорания CeHj+Oj+Nj в зависимости от концен-
трации бензола в смеси и кислорода в окислителе
[Л. 18].
Температура продуктов сгорания зависит от концентрации
кислорода в окислителе и топлива в смеси. Если состав смеси
изменяется таким образом, что а const (рис. 2-17), то темпера-
тура продуктов сгорания непрерывно повышается по мере увеличе-
ния концентрации кислорода в окислителе = q _j_2
Тг
При этом для разных топлив функция у— — f (Ь ) имеет при-
1 го
близительно один и тот же вид. Когда количество топлива в смеси
204
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
сохраняется неизменным, а фи изменяется путем замещения азота
кислородом, температура продуктов сгорания резко возрастает
при увеличении приблизительно до 0,35, а затем медленно
линейно понижается вплоть до ф0 = 1. Такое изменение Тг по
связано с изменением состава продуктов сгорания.
Рис. 2-16. Теоретическая температура продуктов сгорания СвНм+
+ O2+N2 в зависимости Jot концентрации гексана в смеси и кис-
лорода в окислителе [Л. 18].
Добавление в горючую смесь инертных разбавителей (воды
и др.) понижает температуру продуктов сгорания. В частности, до-
бавление в смесь (CO+0,26O2+0,97N2) 5% водяных паров вызывает
понижение температуры продуктов сгорания на 3% (рис. 2-18). При
понижении общего давления продуктов сгорания углеводородных
топлив вследствие роста диссоциации понижается их равновесная
температура. При этом влияние давления на равновесную темпера-
туру продуктов сгорания тем слабее, чем ниже температура про-
дуктов сгорания (рнс. 2-19). Для углеводородо-воздушных смесей,
имеющих Тг<2 300° К, например для бензино-воздушных смесей,
§ 2-6 ] Методика расчета температуры продуктов сгорания 205
Рис. 2-17. Теоретическая температура продуктов
сгорания в зависимости от концентрации кислорода
в окислителе и топлива в смеси [Л. 131.
Расчетные: t = 20° С; р ** 760 мм рт. ст.
/ — H2+O2+N2;	Гго=ЗО2О° К;	2—C8H18+O2+N2;
Гг0=3089°К; 3 — CH4+O2+N2; Гг0=3 010° К; 4—
C3He+O2+N2; Гг0 = 3 050° К; 5-C2H2+O2+N2;
TZQ = 35310° К; 6—9C2H<+O2+N2; Гг0 = 2 602° К (ко-
личество топлива постоянно).
Рис. '2-18. Теоретическая температура продуктов
сгорания смеси (COH-0,2692+0,97N2)+aH2O в зави-
симости от концентрации паров воды.
t * 20° С; фу = 0,209; а = 0,51; Тг0 ~ 2 128° К.
206
Термохимические характеристики топлив [ Разд. 2
Рис. 2-19. Влияние давления на равновесную температуру
продуктов сгорания [Л. 12].
7—52,2% нитроцеллюлозы + 12,25%N + 43% нитроглицери-
на+3,0% диэтилфталата+0,6% дифениламина +1,25% азот-
нокислого калия+0,1% нигрозина; 2—19,075% октана +
+8'1,925% азотной кислоты; 3—13,00% метилового спирта +
+20,15% гидрозина+3,71% воды+62,85% азотной кислоты.
при изменении давления от р — оо до р=1 кГ/см2 теоретическая тем-
пература пводуктов сгорания понижается приблизительно на 100° С,
т. е. Л/Л р =0,96.
2-7. ЧИСЛОВОЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА СОСТАВА
И ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Исходные данные: топливо—керосин; окислитель—98-процентная
азотная кислота; коэффициент избытка окислителя а=0,8; давление
рк = 30 кГ!см2.
Определение состава горючей смеси
1.	Состав топлива: Ст=0,865; Нт = 0,135; От = 0.
2.	Состав 100-процентной азотной кислоты; 0 = 0,762; Н=0,016;
N=0,222.
3.	Состав воды: 0=0,889; Н=0,111.
4.	Состав окислителя [по формуле (2-2)]:
Оо = 0,98-0,762 + 0,02-0,889 = 0,764;
Но= 0,98-0,016 + 0,02-0,111 = 0,018;
No = 0,98-0,222 =--0,218;
с0 = о.
§ 2-7]
Числовой пример расчета состава
207
5.	Проверка [по формуле (2-3)].
Оо + Н() + No + Со 0,764 4- 0,018 4- 0,218 = 1,000.
6.	Стехиометрический коэффициент [но формуле (2-4)]:
8
-тСт4-8Нт + От
^О= — ”8
ТСо4-8Но-Оо
8
-3- 0,865 4- 8-0,135
8-0,018 — 0,764 =5>47'
7.	Действительный расход окислителя на 1 кг топлива [по фор
муле (2-6)]
L -= aL0 = 0,8-5,47	4,37.
8	Состав горючей смеси [но формулам (2-10)]:
р ____ СТ+^СО 0,865	„ <с,
гх Г~+Л =Т+Т37= ’	’
н _ Нт4-Щ»_0,135 4- 4,37-0,018 „ 4().
r-c 1 4-L	1 4-4,37	“ ’	’
О - °т + £О°	4,37-0,764
г-с 1 4-L	“1 4-4,37 —
__ NT 4~ 7-No 4,37-0,218 Q J77
r-c 14-Z,	14-4,37
Проверка [по формуле (2-3)]:
Сг.с + Hr.c + °r.c+ Nr.c = 0,161 4- 0,040 4- 0,622 4- 0,177 = 1,000,
Определение состава продуктов сгорания
Исходные данные:
9.	Состав горючей смеси:
Сг с = 0,161; Нг с = 0,040; Ог с = 0,622; Nr c = 0,177.
10.	Температура, при которой ведется расчет:
74 = 3 000° К.
11.	Общее давление в физических атмосферах:
30
Рк = ГбЗЗ=29 ата-
12. Числовые значения констант равновесия при Т2 = 3 000° К
(из табл. 2-6).
К,	К,	*2а	к.	к. л	7^5	К.	к,
0.3417	0,04528	7,3820	0.04841	0,01472	0,02475	0,01441	0,1879 IQ'»
208
Термохимические характеристики топлив
[Разд. 2
13.	Определение постоянных для расчета Q, У? и S [по форму-
лам (2-48)]:
7 Сгс	7-0,161
<2=6 Nrc “6-0.177-1,06;
Нг.с	0,04
Л=14	= 14-0177—3,16;
3 °г.с 3-0,622
5=4 ’ с^_~4-0,161 —2-90-
Первое приближение
14.	Определение парциального давления pN* и коэффициентов а,
Ь, с [по формулам (2-50) и (2-51)]:
А- =_______=_______________—______= 4,62;
Na 2Q4-7?4-l	2-1,06 4-3,16+1
Рсо = 2(2/7n2 Рсо^ 2 • 1.06 • 4,62 — Z’cOj= 9,80 /’со,-
/’н.О = 2<2^2 (S - 1) - рСОг = 2-1,06 -4,62 (2,90 - 1) -
Рсоа = 18,6 0	Pqq‘,
Рн,~ %Ры, <2(5 "Ь /’со, — 2-4,62 X
ч,[3,16
X — - 1 .°6 (2,90 - 1) + рсо = pCQt - 4,07.
15.	Проверка правильности определения коэффициентов [по фор-
муле 2-52)]:
а + & + с = 9,80 + 18,60 — 4,07 = 24,33;
рк — X, = 29,00 — 4,62 = 24,38.
Коэффициенты а, b и с определены без существенных ошибок.
16.	Определение парциальных давлений /?со Pqq, рн о- рн
^по формулам (2-54) и (2-50)]:
(К2а - 0 /’со, + (К2а с + а + 6) /’сО,~ аЬ = °1
(7,382 — 1) р2с Oj + (— 7,382 - 4,07 + 9,80 + 18,60) рсо — 9,80 -18,60 = 0,
6,382/?2 Oj — 1,60/?СО1 — 182,3 = 0,
откуда
_ 1,60 + К 1,602 + 4-182,3-6,382 _ - .„
Ргс\ --------------ДГ—________________ЭЛО.
§ 2-71	Числовой пример расчета состава	209
рсо = 9,80 — 5,48 = 4,32;
ptlfi = 18,60 — 5,48= 13,12;
/>Н2 = 5,48 — 4,07= 1,41.
17.	Проверка:
б)	по общему давлению
= Sp, = 4,62 + 5,48 + 4,32 + 13,12 4- 1,41 = 23,95; (/?к=29);
б)	по константе равновесия
__ Лю^н.о
2п== /’н.Рсо,
4,32-13,12
~ 1,41-5,48 = 7,36;	= 7'38)-
Парциальные давления первого приближения найдены без суще-
ственных погрешностей.
Второе приближение
18.	Определение парциальных давлений ро , рон, PNq, ptI, ро,
pN [по формулам (2-55)]:
/ /’соЛ’ /	5,48V
Ро, = Р^о) = (<0’3417-4T2j = °-188;
/’н.о	13,12
Рон =	= 0,04841 - у^- = 0,534;
^На	’
/>NO=/ KiPn, Ро, 0,01472-4,62-0,188 = 0,113;
рн = VX^==V 0,02475-1,41 = 0,187;
Ро = V=/ 0,01441-0,188 = 0,052;
pN =	0,1879-10-s-4,62 = 0,003.
19.	Определение коэффициентов А, Б, Д и Е [по формулам (2-59)]:’
А = Дм04- pN = 0,113 4-0,003 = 0,116;
Б = /?он 4- рн = 0,534 4- 0,187 = 0,721;
Д — %Ро, 4" Лэн 4” /’no 4" Ро — 2-0,188 4- 0,534 -[-
4-0,113 4-0,052= 1,075;
Е = Ро, + Аэн4~ Лчо4- Дн 4~ Лэ 4- Р^~ 0,188 -f- 0,5344-
+ 0,113 + 0,187 + 0,052 + 0,003 = 1,077.
14—718
210
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
20.	Определение парциального давления pN и коэффициентов а,
b и с [но формулам (2-56) и (2-57)]:
Б f R\
Рг — Е 4- 2 —
=	20 + Я+ 1	“
0,721	/	3,16\
29 — 1,077 +	— 0,116 (1 ,06 4-	\
= '	2-1,06 + 3,16 4- 1	= 4,46;
/7СО= Q (2/Ч 4- А) — Рсо, = 1 >06 (2 • 4,46 + 0,116) —
~ Рсо, = 9,58 “' /'СО?
Рц„О ~ Q(2Pn2 + А) (S — ') Д /’сО2 —
= 1,06 (2 - 4,46 + 0,116) (2,90 — 1) — 1,075 — /?со = 17,12 — /?COj;
ГЯ	1 Б
Pll2 *=(2Ры, + А) р — Q(S~~ 0 ] 2 +Д + /’с9,~
гз.16	1 0,721 ,
= (2-4,46 + 0,116).	— 1,06 (2,90 — 1)----2---
+ 1,075 + рСОг = рсо* — 3,27.
21.	Проверка правильности определения коэффициентов а, b и с
[по формуле (2-60)]:
а' + Ь' + с' = 9,58 + 17,12 — 3,27 = 23,43;
рк _ р _ Е = 29,00 — 4,46 — 1,077 = 23,463.
Коэффициенты определены без существенных ошибок.
22.	Определение парциальных давлений рСОг, рс0, /7н2О’ Рцг
[ по формулам (2-54) и (2-50)]:
(К2а - 1) Рсо2 + (^2ас' + а' + Ь") /'со - а'Ь' = °;
(7,382 — 1) />со2+ (— 7-382 ’3’27 + 9>58 + 17-12) /'со, — 9-58 • 17.12 = 0
6,382^+ 2,58рсо-164=0,
откуда
_ _ 2,58 + К2,582 + 4-6,38-164 _4 87.
2-6,38	’ '
рс0== 9,58 — 4,87^4,71;
рИ1О= 17,12 — 4,87= 12,25;
^ = 4.87 — 3,27= I „60.
§ 2-7]
Числовой пример расчета состава
2ii
23.	Проверка:
а)	по общему давлению
ръ = SPi = 4,87 + 4,71 + 12,25 + 1,60 + 4,46 + 1,077 = 28,967; (рк =
= 29,00);
б)	по константе равновесия
К2а
РсоРц2О
Рн, Рсо2
4,71-12,25
1,60-4,87
= 7,40; (К2а = 7.38).
Третье приближение
24.	Определение парциальных давлений р() , рОц, Р^О’ Рн> Pt >•>
Р^ (формулы и константы берутся из второго приближения):
/	4,87\2
?о,= (0,342-4-7^= 0,124;
12,25
Рон= 0,0484-f-^ = 0,468;
pNO = К 0,0147-4,46-0,124 = 0,091;
Рн =К 0,0248-1,60= 0,199;
/>о=У070144-0,124= 0,042;
ры = К 1,88-10*6-4,46 = 0,003
25.	Определение коэффициентов Л, Б, Д и Е:
Л = 0,091 +0,003 = 0,094;
Б = 0,468 + 0,199= 0,667;
Д = 2-0,124 + 0,468 + 0,091 + 0,042 = 0,849;
Е = 0,124 + 0,468 + 0,091 + 0,199 + 0,042 + 0,003 = 0,927.
26.	Определение парциальных давлений />N , />со, рн о, p^ t
/’со/
29 — 0,927 + 0,333 — 0,094 - 2,64
/Ч =	6?28	= 4,49;
Рсо = 1,06 (2- 4,49 + 0,094) - рсо = 9,64 - pCQ-
Pti,o= 9-64-1.90 - °-849 - рсо= 17,47 -
Рн, = (2-4,49 + 0,094) (— 0,44) — 0,333 + 0,849 + />со> = рсо, — 3,48.
Квадратное уравнение для определения рс(^.
6,38/>cOj+ 1,43/+Oi — 168,5 = 0;
14*
212
Термохимические характеристики топлив [ Разд. 2
г, —1,43 4-><1,43 + 4-6,38-168,5	. п_
с°2	2 6,38
рсо= 9,64 — 5,03 = 4,61;
Лт,о	17>47 — 5,оз =12>44;
Рн2 = 5,03 — 3,48 = 1,55.
27.	Проверка:
а)	по общему давлению
р. = 4,49 + 5,03 + 4,60 + 12,44 + 1,55 + 0,927 = 29,027; (рк = 29,00);
б)	по константе равновесия
4,61-12,44
= 1-55Т5ДЭЗ- = 7-39; (*2а = 7.38).
Если разница в значениях парциальных давлений во втором и
третьем приближениях не выходит за 'пределы нужной точности, то
расчет состава продуктов сгорания считается законченным.
Результаты проведенного расчета состава продуктов сгорания
до четвертого приближения включительно сведены в табл. 2-9.
28.	По данным расчета составляется таблица состава продуктов
сгорания при заданной температуре (Г2 = 3 000°К)
Значения полных теплосодержаний /п> и стандартных энтро-
пий Sol при 72=3 000° К берутся из табл. 1-63 и 1-74.
29.	После составления табл. 2-10 производится проверка рас-
чета. С этой целью используются абсолютные балансовые уравнения:
/7г.с =	(2/’нао+ 2Рн, + РОН+ 7’н)=
-= ^8(2-12,38 + 2-1,54 + 0,48 + 0,20) = 0,0398; (0,040);
12	12
Сгх =	- (/’соЛ /’со) W5’00 + 4-6°) = °-1605; (°-161>;
I
°г.с= ’ ^М.р. (2Рс0^ рсо+ Рнго+ 2Ро3 + /’он + /’no+ /’о) —
i
=^|-8 (2-5,00 + 4,60+12,38 + 2-0,14 + 0,48 + 0,10+ 0,05) =
= 0,6215; (0,622);
14	14
Nr.c=	+ /Ы=7Т6Г8(2-4’48 + °.Ю) = 0,177; (0,177).
					
Кв прибли- жения	Ns	СО,	co	H,O	
1	4,62	5,48	4,32	J3,12	1
2	4,46	4.87	4,71	12,25	I
3	4,49	5,03	4,61	12.44	1
4	4,48	5,00	4,60	12,38	1
Г аз	Pi,	Mi	Mi Pi	м7пГЮ-з. ккал кг-моль
N,	4,48	28	125.5	22,20
CO,	5,00	44	220,0	—57,31
CO	4,60	28	128,5	—4,03
H,O	12.38	18	223,0	—27,92
H,	1,54	2	3,1	21,24
o,	0,14	32	4,5	23.48
OH	0,48	17	8,2	31,55
NO	0,10	30	3.0	44,36
H	0,20	1	0,2	65,53
0	0,05	16	0.8	72,69
Сумма	29,07	-	716,8	- 1
t&r
to
Таблица 2-9
Парциальные давления газов atna
	О,	ОН	NO	Н	О	N
,41	0	0	0	0	0	0
,60	0,188	0,534	0,113	0,187	0,052	0,003
,55	0,124	0.468	0,091	0,199	0,042	0,003
,54	0,139	0,480	0,196	0,196	0,045	0.003
Таблица 2-10
	• ккал	«SoiPi	Igp,	4.57/>г 'gPt	*S0iPi - —4.57Pi lgpi_ ккал
	кг-моль-°град				
					кг-молъград
99,6	63.77	286,0	0,651	13,3	272,7
—286,5	79,91	399,0	0,698	15,9	383,1
—16,5	65,46	312,0	0,673	14,1	297,9
—346,0	68,27	845,0	1,0ьЗ	61,8	783,2
32,7	48,47	74,5	0,187	1,3	73,2
3,3	67,98	9,5	—0,854	—0,5	10,0
15,2	61,38	29,4	—0,318	0,7	30,1
4,4	68,85	6,9	—1,000	—0,5	7,4
14,1	38,86	7,8	—0,698	—0,6	8,4
3,6	50,09	2,5	—0,302	—0,3	2,8
—476,1	-	-	—	— 1	1868,8
Числовой пример расчета состава
»—b-
214
Термохимические характеристики топлив [ Разд. 2
В скобках указаны значения Нгс, Сг с, Ог с и Nr с, найденные
при вычислении состава горючей смеси.
30.	Определение полного теплосодержания продуктов сгорания
[по формуле (1-109)]:
--------—-----lJ----= — 665 ккал >кг.
%MiPi 716,8

31.	Определение кажущегося молекулярного веса продуктов сго-
рания:
1 VI 716,8
М-= ~Pz 2jMipi= 29707 = 24,68-
32.	Определение газовой постоянной продуктов сгорания:
„	848	848
Rn.c =m; = 24^8 = 34>3 ^м1«г-град.
33.
Определение энтропии продуктов сгорания [по формуле (1-118)]:
1	1868,8
•*п.с= ^м.р. S (MSoiPi- 4-57Pi 1g Л)= 71678“= 21605 ккал/кг-°C.
i
Па этом расчет состава продуктов сгорания с учетом диссоциа-
ции при заданной температуре заканчивается.
Расчет температуры продуктов сгорания
Дано: 1. Топливо—керосин. Состав: Ст= 0,865 и Нт= 0,135. Выс-
шая теплотворность топлива QB= 10 870 ккал/кг.
2.	Окислитель — 0,98о/о HNO3 + 0,02»/оН2О.
Р е ш е н и е:
1.	Стехиометрический коэффициент для сгорания керосина
в кислороде [по формуле (2-5)]
8
у-0,865 + 8-0,135
7-о —	j = 3,39.
2.	Количества СО2 и Н2О, образующиеся при сгорании 1 кг ке-
росина.
Уравнения сгорания углерода и водорода:
8	11
Ст кг С + д- Ст кг О2 = -у Ст кг СО2;
Ит кг Н2 + 8НТ кг О2 = 9НТ кг Н2О
Отсюда
СО2 = -J--0,865 кг
'	3
§ 2-7]
Числовой пример расчета состава
215
Н2О = 9-0,1351,214 кг.
3.	Уравнение сгорания керосина:
1 кг керосина + 3,39 кг О2 = 3,17 кг СО2 +
+ 1,214 кг Н2О+ 10 870 ккал.
4.	Уравнение баланса энергии. Оно записывается по уравнению
сгорания:
'п керос + 3,39/п о = 3,17/п СОа+ 1,214/п	+ 10 870.
Полное теплосодержание газообразного кислорода при 20° С
в принятой системе равно нулю.
Полное теплосодержание жидкой воды
20° С— Д#29з + Д#пер 57 790+10 560 _
И11И,о1ж — Мнэ	18	—
=—3 795 ккал<кг\
ДЯпер— теплота перехода паров воды в жидкое состояние.
Полное теплосодержание СО2 согласно данным табл. 1-62 равно
/п соа = — 2 140 ккал/кг.
Таким образом,
/пкерос = 3>17( — 2 140)+ 1,214( — 3 795)+ 10 870—— 510 ккал!кг.
5.	Полное теплосодержание окислителя (98 /о азотной кислоты)
1э8%С= °.93Лмо3+ °,°2Чож + 0,02/раств=
= 0,98 (— 660) + 0,02 (— 3 795) + 0,02 (— 280) = — 727,6 ккал!кг,
где /раств = —280 ккал[кг — теплота растворения воды в азотной
кислоте.
6.	Полное теплосодержание топлива [по формуле (1-108)]
, ;п.т + Ч,0 =-511+_4,37_(--_7_27,6)=_688
,ьг-с 1+7.	1 + 4,37	'
Пересечение линии /п г с =—688 с линией /IIiC= f(T) на рис. 2-20
дает искомую температуру продуктов сгорания Тг— 2 966° К. Пере-
сечение линии Тг= 2 966° К с линиями Л4Е = f] (Г) и e=f2 (Г) дает:
Л4Е = 24,8 и 5 = 2,59 ккал!кг-град.
Значения Л4Е и Snc определяются в том случае, если разность
между найденной температурой и Tz—температурой, принятой в ра-
счете состава продуктов сгорания, находится в пределах заранее
заданной точности. На этом расчет состава и температуры продук-
тов сгорания заканчивается. Если же разность в указанных темпе-
ратурах выходит за пределы допустимого отклонения, то произво-
216
Термохимические характеристики топлив
[ Разд. 2
и мг,
дится уточнение состава продуктов сгорания, т. е. определяется
состав продуктов сгорания при найденной температуре (в данном
случае при Гг= 2 966° К). Затем по новому составу продуктов сго-
рания определяется их температура.
ЛИТЕРАТУРА КО ВТОРОМУ РАЗДЕЛУ
1.	Татевский В, М., Химическое строение углеводородов
и закономерности в их физико-химических свойствах, Изд. МГУ,
1953.
2.	Синярев Г. Б. и Добровольский М. В., Жидкост-
ные ракетные двигатели, Оборонгиз, 1957.
3,	X и т р и и Л. Н., Физика горения и взрывов, Изд. МГУ,
1957.
4.	Физико-химические свойства индивидуальных углеводоро-
дов. Справочник под ред, М. И. Тиличеева, ГНТИ, вып. 1, 2, 3
и 4, 1945.
5.	Р а в и ч М. Б., Упрощенная методика теплотехнических
расчетов, Изд. АН СССР, 1955.
6.	Вукалович М. П. и др., Термодинамические свойства
газов, Гостехиздат, 1953.
§ 2-7]	Числовой пример расчета состава	217
7.	Моторные топлива, масла и жидкости, т, I и II, под ред.
проф. К. К- Папок и Е. Г. Семеиидо, Гостоптехиздат, 1957.
8-Киорре Г. Ф., Топочные процессы, Госэнергоиздат, 1959.
9.	Smith G., Geofrey, Gas Turbine and Jet Propulsion for
Aircraft, 1954.
10.	Рагозин H. А., Топлива для воздушно-реактивных дви-
гателей, Гостоптехиздат, 1956.
11.	Зельдович Я. Б. и Полярный А. И., Расчеты теп-
ловых процессов при высокой температуре, Изд. БИТ, 1947.
12.	McEwan W. S., Adiabatic Flame Temperature in Jet Mo-
tors, Ind. Engng Chem., v. 43, № 12, 1951.
13.	Влияние физико-химических факторов иа скорость рас-
пространения фронта пламени (Обзорная статья), «Вопросы ра-
кетной техники», 1952, № 5.
14.	Clin gm ап W. Н., Brokaw R. S., Pease R. N.,
Burning Velocities of Methane with Nitrogen — Oxygen, Argon—
Oxygen Mixtures, Fourth Symposium on Combustion, Baltimore,
1953, p. 310—313.
15.	Льюис Б. и Эльбе Г., Горение, пламя и взрывы в га-
зах, Изд. иностранной литературы, 1948.
16.	Т а п f о г d С., Pease R., Theory of Burning Velocity,
Chem. Phys., v. 15, № 7, 1947.
17.	Г о л о в и н a E. С. и Ф e д о p о в Г. Г., Влияние физико-
химических факторов на скорость распространения пламени.
Сб. «Исследование процессов горения», Изд. АН СССР, 1959.
18.	Линчевский В. П., Топливо и его сжигание, Металлург-
издат, 1959.
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ
3-1. НОРМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
ПЛАМЕНИ
а)	Определение нормальной скорости распространения пламени
Нормальной скоростью распространении фрон-
та пламени называется скорость, отнесенная к холодному и еще
невоспламенившемуся газу, с которой пламя перемещается по нор-
мали к его поверхности и которая своим происхождением обязана
процессу передачи тепла посредством молекулярной теплопровод-
ности.
Величина нормальной скорости распространения пламени оста-
ется примерно постоянной по всей поверхности свободно переме-
щающегося пламени. Это положение базируется на постулате
Г у и; «Форма фронта пламени всегда устанавливается таким обра-
зом, что количество газа, сгорающего на единице поверхности фрон-
та пламени, остается приблизительно постоянным».
В ряде случаев более удобной характеристикой процесса горе-
ния оказывается массовая скорость сгорания смеси.
представляющая собой количество вещества, воспламеняющееся на
единице поверхности пламени в единицу времени.
Процесс распространения пламени обычно связывается с пере-
дачей тепла от продуктов сгорания или с диффузией активных ча-
стиц (радикалов и атомов) из зоны химических реакций в свежую
смесь [Л. 1—9]. Теоретически наиболее полно разработана тепловая
теория распространения пламени [Л. 1, 5, 6 и 7], согласно которой
[Л. 5]	_________________________________
2У<0<	(3.1)
I/ нДо (Тг—Тау \ Е J
Для реакции второго порядка уравнение (3-1) приводится к виду:
Е
е
(	7,5	у.5
(3-2)
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени
219
, 1
где и Kq — константы скорости химической реакции Ко=
v — порядок химической реакции.
Уравнение (3-1), как указал Я- Б. Зельдович, дает величины ип,
удовлетворительно согласующиеся с экспериментально найденными
значениями нормальной скорости распространения пламени.
При проведении различных расчетов, связанных с использова-
нием нормальной скорости распространения пламени, при отсутст-
вии экспериментальных значений ии, ее следует выбирать путем
интерполяции от значений иа для смесей, близких по физико-хими-
ческим свойствам.
Точное определение величины нормальной скорости распростра-
нения пламени в сильной степени зависит от условий отвода тепла
из зоны химических реакций в стенки реактора (трубы, горелки,
бомбы). Наиболее правильные значения ин получают по методике,
разработанной Паулингом и Эджертоном [Л. 10]. Эта методика ба-
зируется на измерении скорости распространения плоского пламени,
получаемого на специальной горелке.
При отсутствии экспериметальных значений нормальной скоро-
сти распространения пламени ее рассчитывают по эмпирическим
формулам. Наиболее простые и удобные формулы для этих целей
предложены А. С. Предводнтелевым [Л. 5ц]:
«Н= «И пред+ А (Ст - Сн) (Св- Ст);	(3-3)
м = тпред + В(Ст-Сн)(Св-Ст).	(3-4)
В уравнениях (3-3) и (3-4):
т — массовая скорость сгорания смеси, г/с,и2-сек;
«н пред и тпред — предельные (минимальные) значения скоростей в
тех же единицах измерения, что ин и т,
СТ — концентрация топлива в смеси, % по объему;
Л и В — коэффициенты, определяемые по одной экспери-
ментальной точке.
К достоинствам формул (3-3) и (3-4) относится то, что значе-
ния ин.пред и /Ппред для многих газовых смесей почти одинаковы,
а величины Сн и Св для большинства углеводородных топлив уже
известны. Расчеты по этим формулам для смесей СО + воздух,
СН4+воздух и На+воздух показали хорошее соответствие расчет-
ных величин опытным данным [Л. 5].
б)	Влияние концентрации и физико-химических свойств топлива
Зависимость скорости распространения пламени от состава сме-
си uH=f(Ст) = <р(а) (концентрации топлива или коэффициента из-
бытка окислителя) представляется всегда в виде колоколообразной
кривой. Для углеводородо-воздушных смесей максимум на кривой
220
Характеристики процесса парения
[ Разд. 3
«Н=/(СТ)1, как правило, смещен от стехиометрического состава
в сторону избытка топлива: Ст*= 1,15Сстех (рис. 3-1).
Нормальные скорости распространения пламени в зависимости
от коэффициента избытка воздуха для различных топлив приведе-
ны на рис. 3-2.
Экспериментально установлено, что прекращение горения на
концентрационных пределах распространения пламени происходит
при ин>0. Это явление связано с потерями тепла из зоны горения.
Согласно тепловой теории [Л. 5]
„	_ “пред
“н.пред	— фо! >
(3-5)
где «н пред—предельная нормальная скорость распространения пла,-
мени, см:!сек;
“пред — предельная скорость сгорания смеси, г/см2' сек;
Y — удельный вес смеси, г/см3;
а — коэффициент температуропроводности, см2/сек;
d — характеристический размер, см;
ф — множитель порядка единицы;
Nu — критерий Нуссельта.
кг моль Воздуха
кг моль топлива
Рис. 3-1. Концентрация топлива в угле-
водородо-воздушной смеси прн макси-
мальной нормальной скорости распро-
странения пламени в зависимости от
мольного стехиометрического коэффи-
циента избытка воздуха (по данным
табл. 3-2) [Л. 14].
ф —С„Н2и+2 (парафины); X — С„Н2„
(олефины); О'-С«Ч2п—2 (ацетилено-
вые); (J — ^п^2п—2 (Диолефнны); А —
СПН2П (нафтеновые);	□— С.п\\2п
(углеводороды с циклами).
Выражение (3-5) не свя-
зано с химическими харак-
теристиками смеси и зависит
только от тепловых кон-
стант.
Тщательные измерения,
выполненные Эджертоном
(Л. 24 и 25], показывают, что
на концентрационных преде-
лах распространения пламени
в углеводородо-воздушных сме-
сях при р«760 мм рт. ст. и(=
= 18° С величина «н.пред состав-
ляет 4—6 см/сек, а массовая
скорость сгорания (5-е7) X
XI О-3 г/см^-сек.
Для окиси углерода при
разных предельных давлениях
(когда прекращается горение)
Щпред — (6 4- 9) • 10-3 г/ли2Х
Хсек. Для смесей водорода,
разбавленных различными не-
горючими газами, предельная
массовая скорость остается
примерно на том же уровне:
(6<-7) • 10-3 г!см2-сек [Л. 5].
1 Параметры смеси, имеющей
максимальную нормальную скорость
распространения пламени, в дальней-
шем будут обозначаться индексом
со звездочкой например: и*. С*, Т*
а* и т. д.
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени
221
Предельная скорость пламени является функцией размера фрон-
та пламени и скорости потока, поэтому не существует строго посто-
янных значений иа пред и /пирсд.
см/сек
Рис. 3-2. Нормальная скорость распространения пламени в зависимости от
коэффициента избытка воздуха (р ~ 760 мм рт. ст.).
/ — водород Н2; t ~ 20“ С [Л. 5]; 2—ацетилен С2Н2; t ~ 20“ С [Л. 16]; 3—ацети-
лен С2Н2; 4—ацетилен С2£>2; t ~ 25° С, труба из жаростойкого стекла: диаметр
1,26 см, длина 150 см; чистота C2D2—98,4% ]Л. 20]; 5—окись углерода CQ; t **
<• 22“ С (Л. 5]; 6—этилен С2Н4; / ™ 25“ С, метод трубки (Л. 17); 7—этилен
С2Н4; i ~ 16“ С, бунзеиовский конус ]Л. 18]; 8—пропилен СэНв; / «» 27“ С (Л. 5];
9—пропан С3Н8; t ~ 20“ С, метод плоского пламени (Л. 11]; 10—бензол С«Н8;
/ • 27“ С (Л. 5]; // — метан СН„; / ~ 20“ С [Л. 19]; /2 —метан СН(; / ~ 20“ С, ме-
тод трубки, по мгновенным фотографиям (Л. 16].
Вблизи нижнего концентрационного предела распространения
пламени при 5<ин<8 см/сен величину иа можно рассчитывать по
формуле
и„ = В + ЛСт.	(3-6)
Постоянные Л и В подбираются по экспериментальным данным.
Для некоторых углеводородо-воздушных смесей, находящихся
при температуре Z=,18° С, значения А и В приведены в табл. 3-1
[Л. 24].
Вблизи концентрационных пределов распространения пламени
увеличение наклона кривой un=/:(CT) при переходе от одного угле-
водорода к другому примерно прямо пропорционально увеличению
мольной теплотворности топлива [Л. 24]. Ацетилен представляет не-
222
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
Таблица 3-1
Углеводороды		Формула	л	В
Метан . .		сн4	7,16	31,52
Пропаи .		с3н8	17,01	29,25
н-Пентап		С5Н12	22,27	27,45
н-Гептан		С,н„	35,00	26,60
Этилен . .		С2Н4	11,95	28,38
Пропилен .		С3н6	14,78	26,11
Ацетилен		С2П2	14,23	27,87
ключение; он горит с существенно большей скоростью распростра-
нения пламени.
Что касается общих закономерностей в изменении нормальной
Рис. 3-3. Максимальная нормальная скорость распространения пламени в то-
пливо-воздушной смеси в зависимости от числа атомов углерода в молекуле
углеводорода, р * 760 нм рт. cm.', t ~ 20° С; открытая стеклянная труба: длина
57 см, диаметр 2.5 см', UH определялась по киноснимкам фронта пламени [Л. 14].
ф—CnH2n+2 (парафины); X—СпН2я (олефины); О—СПН2«—2 (ацетиленовые);
Q— СПН2«_2 (диолефины); Д — СпН2,г (нафтены); □—СчН2п (циклические):
/ — бензин 1Л. 22]; 2—бензол ]Л. 5]; 3—СО [Л. 23]; 4—СаН^О (Л. 22].
углерода в молекуле углеводорода и ее структурой, то они могут
быть сформулированы па основе данных, приведенных в табл. 3-2 и
на рис. 3-3 [Л. 14 и 21].
Общим свойством кривых ии=/(Ст) =<р(а) для углеводород-
ных топлив является их сближение с утяжелением молекулы. Однако
Таблица 3-2
Характеристики топливо-воздушных смесей, обладающих максимальной нормальной
скоростью распространения пламени [Л. 14 и 15]
Открытая стеклянная труба: длина 57 см, диаметр 2,5 см, площадь фронта пламени определялась
по киноснимкам: р=^760 мм рт.ст.: /==20° С
Углеводород	Формула	Стехиометри- ческий коэф- фициент £м, моль воздуха	Максималь- ная нормаль- ная скорость распростране- ния пла.меии * «н, см1сек	Концент- рация топ- лива в смеси, < %	Темпера- тура газа во фронте пламени Tz, eR	Структурная формула
		моль топлива				
Метан		сн4	9,56	33,8	9,96	2 235	1 — С —
Этан		сгн.	16,7	40,1	6,28	2 246	с-с
Этилен 		СгН4	14,36	68,3	7,40	2 387	с=с
Пропан		С3Н8	23,9	39,0	4,54	2 251	с—с—с
Пропен		С3н6	21,5	43,8	5,04	2341	о 1 о и о
Циклопропан		С3Н6	21,5	47,5	4,97	—•	С— С
Пропин		С3Н4	10,1	69,9	5,86	2 472	с=с—с С—с-с
2-Метилпропан		С4Н10	31,02	34,9	3,48	2 259	1 с с=с—с
2-Метилпропен		С4Н8	28,60	37,5	3,83		1 с
Нормальная скорость распространений пламени

Углеводород	Формула	Стехиометри- ческий коэф- фициент £м, моль воздуха
		моль топлива
Бутан			С4Н10	31,02
1-Бутен		С4Н8	28,60
2-Бутнн		С4н6	26,32
1,3-Бутадиен		С4н6	26,32
1,2-Бутадиен		С4н,	26,32
1-Бутин		С4н.	26,32
2-2-Диметнлпропан		СбН12	38,4
2-Метилбутан		с5н12	38,4
Циклопентан	  .	С5Н10	35,75
Пентан		СбН1а	38,4
Продолжение табл. 3-2
Максималь- ная нормаль- ная скорость распростране- ния пламени «и, см/сек	Концент- рация топ- лива в смеси, СТ- %	Темпера- тура газа во фронте пламени Tz, °к	Структурная формула
37,9	3,52	2 256	С—С—С—С
43,2	3,87	2 320	с=с—с—с
51,5	4,36	2 401	с—esc—с
54,5	4,34	—	С=С—с=с
58,0	4,27	2 420	С=С=С—с
58,1	4,30	2413	csc-c-c
			с
33,3	2,85	2 254	с—с—с
			1 с
36,6	2,89	2 253	с 1
			с—с—с—с
37,3	3,16			с-с\ 1 С
			C-C.Z
38,5	2.92 	2 249	С—С—с—с—с
224	Характеристики процесса горения_I Ра з-д.
15—718
Углеводород	Формула	Стехиометри- ческий коэф- фициент LM, моль воздуха
		моль топлива
2-Метил-1-бутен		С5Н10	35,75
Циклопентан		С5Н8	33,55
З-Метил-1-бутен		С5Н10	35,75
1-Пентен		С5н1о	35,75
Метилциклобутан		С6Н10	35,75
2-Метил-1-3-бутадиен		С6Н8	33,55
Транс-1,3-пентаднен		С6Н8	33,55
Цис-1,3-пентадиен		С6Н8	33,55
Продолжение табл.3-2
Максимальная
нормальная
скорость рас-
пространения
пламени
*
иИ, см1сек
Концент-
рация
топлива
в смеси,
Ст- %
Темпера-
тура газа
во фронте
пламени
Tz, °К
Структурная формула
39,0	3,12	2 229	С=С—С—С 1 С
40,4	3,48			с=с\ 1 С
41,5	3,11	2 305	С—с/ с 1
42,6	3,07	2316	с=с-с-с с=с—с—с—с
44,6	3,18			с—с 1 1
45,0	3,41	2 344	с-с—с с 1
45,6	3,37	2 350	с=с—с=с с=с—с=с—с
46,5	3,47	2 337	С=С—с==с—с
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламён-и
Формула
Углеводород
Стехиометри-
ческий коэф-
фициент LM,
моль воздуха
моль топлива
1 ,4-Пентадиен		С5Н8	33,55
2,3-Пентадиен		С5н8	33,55
1,2-Пентадиен ........	с5н8	33,55
1-Пентин		С5Н8	33,55
2,2-Диметилбутан]]		с6н14	45,4
Метилциклопентан		С6Н,2	43,0
2,3-диметилбутан		с6н14	45,4
З-Метилпентан		с6н14	45,4
2-Метилпентан		С6н14	45,4
ю
П родолжение табл. 3-2
to
Максимальная нормальная скорость рас- пространения пламени «н> см1сек	Концент- рация топлива в смеси, Ст> %	Темпера- тура газа ео фронте пламен» 7^, °К	Структурная формула
46,6	3,33	2 372	с-с-с-с=с
50,7	3,43	2 377	с—с=с=с—с
51,8	3,45	2 381	с=с=с—с—с
52,9	3,51	2 370	С=7С—С—С—с
			с
35,7	2,43	2 254	с—с—с—с
			1 с
36,0	2,75	2 228	с-с, 1	/С—с c-cz
36,3	2,45	2 252	с-с-с-с 1 1
			с с
36,7	2,48	2 245	с—с—с—с—с
			с
36,8	2,46	2251	с
			с—с—с—с—с
о>
Характеристики процесса С&рМИЯ
^3
QJ
w
Углеводород	Формула	Стехиометри- ческий коэф- фициент LM, моль воздуха
		моль топлива
Гексан		С6н14	45,4
Циклогексан		С6Н12	43,0
2-Эти л-1-бутен		С6Н12	43,0
2-Метил-1-пентен		СбН12	43,0
Продолжение табл. 3-2
Максимальная нормальная скорость рас- пространения пламени * «н, см!сек	Концент- рация топлива в смеси, %	Темпера- тура газа во фронте пламени Тг, °к	Структурная формула
38,5	2,52	2 241	с—с—с—с—с—с с с с
38,7	2,65		1	1 с с с—с
39,3	2,65	2 305	с=с Хс-с с
. 39,6	2,80	2 237	с=с—с—с—с
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени 227
Формула
Углеводород
Стехиометри-
ческий коэф-
фициент LM,
моль воздуха
моль топлива
4-Метил-1-пентен		СбН12	43,0
Циклогексен 		с6н10	40,7
2,3-Диметил-1,3-бутадиен . . .	СбН10	40,7
Гексен 		С6Н12	43,0
2-Циклопропилпропан ....	СбН12	43,0
1-5-Гексадиен		С6Н10	40,7
Продолжение табл. 3-2
Максимальная нормальная скорость рас- пространения пламени иа, см/сек	Концент- рация топлива в смеси, с*. %	Темпера- тура газа ао фронте пламени Тг,	Структурная формула
40,5	2,62	2 295	с=с—с—с—с 1 с
40,3	—	—	с—с—с II 1 с—с—с
41,6	2,85	2316	с=с—с=с 1 1 с с
42,1	2,65	2 287	с=с—с—с—с—с
42,7	2,66	—	1 сг 1 о о
44,2	2,83	2 338	С=С—с—с—с=с
Характеристики процесса горения	[Разд. 3
ко
го
00
Углеводород	Формула	Стехиометри- ческий коэф- фициент LM, моль воздуха
		моль топлива
2-Циклопропилпропен ....	С6н1о	40,7
4-Метил-1-пентин		С.н1о	40,7
3-Гексин		С6н1о	40,7
4-Метил-2-пентин		С6Н10	40,7
3,3-Диметил-1-бутин		СвН1о	40,7
Продолжение табл. 3-2
Максимальная нормальная скорость рас- пространения пламени «н, см1сек	Концент- рация топ- лива в смеси, с*. %	Темпера- тура газа во фронте пламени Г2, °к	Структурная -формула
			С
44,9	2,85		с-с—с с
45,0	2,88	2 346	о 1 о 1 о— 1 о
45,4	3,05	2 304	С—С—СНС—С-С С
45,8	3,00	2311	С—С=С—с—с с
47,7	2,88	2 339	с^с-с-с 1 с
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени
Углеводород	Формула	Стехиометрн- ческий коэф- фициент LM, моль воздуха
		моль топлива
3,3-Диметил-1,3-бутадиен . . .	С6н1о	40,7
1-Гексин		С6н1о	40,7
2,2-Диметилпентан		С,н16	52,5
3,3-Диметилпентан		С,н1в	52,5
2,4-Диметилпентан		стн(.	52,5
Максимальная нормальная скорость рас- пространения пламени WH, см!сек	Концент- рация топлива в смеси, СТ. %	Темпера- тура газа во фронте пламени тг> °К	Структурная формула
47,7	2,89		с С=С—с=с
48,5	2,95	2 333	\ 4 с с=с-с—с-с-с
34,8	2,12	2 245	с 1 с—с—с—с—с
35,3	2,12	2 253	1 с с 1 с—с—с—с—с
35,7	2,17	2 236	1 с с—с—с—с—с 1	1
			с с
Характеристики процесса горения	[ Разд.
NO
CO
Углеводород	Формула	Стехиометри- ческий коэф- фициент £м, моль воздуха
		моль топлива
2,2,3-Триметилбутан		с,н„	52,5
2,3-Диметилпентан . . . . • .	С7н16	52,5
Метилциклогексан		С7Н14	50,2
Гептан 		С7н16	52,5
2-!1иклопропилбутан		С7Н14	50,2
2,2,4-Триметилпентан ....	С.Н18	59,8
Бензол 		С6н6	38,85
П родолжение табл. 3-2
Максимальная нормальная скорость рас- пространения пламени ии, см!сек	Концент- рация топлива в смеси, <, %	Темпера- тура газа но фронте пламени тг, °к	Структурная формула
			С с
35,9	2,15	2 242	С-С-С-С 1 с С—С—с—с—с
36,5	2,22	2 220	1 1 с с ,с—с
37,5	2,43	2 186	с—с(	• с ХС—С'
38,6	2,26	2 208	с—с—с—с—с—с—с с
39,8	2,51	—	и 1 о 1 U- о \о
34,6	1,92	2 236	1	1 с—с—с—с—с 1 с
40,7	3,34	2 307	,с—с с/ Хс с=сх
NO
СО
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространённа пламени
232
Характеристики процесса пореиия
[ Разд. 3
влияние молекулярного веса быстро ослабевает при увеличении чис-
ла атомов углерода в молекуле углеводорода.
Установлено, что ненасыщенность молекулы углеводорода уве-
личивает максимальную нормальную скорость распространения пла-
мени, так что для нормальных алифатических углеводородов и*
увеличивается в порядке парафины < олефины < диолефины с изо-
лированными двойными связями s диолефины с соп ряженными двой-
ными связями <( диолефины с кумулированными двойными связями
= ацетиленовые. Если исключить первые члены гомологического
ряда, то величину ип можно считать не зависящей от числа ато-
мов углерода в молекуле парафиновых углеводородов, для которых
и* >= 39 см[сек (при р 760 мм рт. ст. и t = 20° С). В других
гомологических рядах углеводородов величина ин быстро умень'
шается с увеличением числа атомов углерода в молекуле, стремясь
к и* =5: 39 см!сек.
Замещение в молекуле углеводорода водорода метильным ради-
калом снижает скорость пламени. Нафтеновые углеводороды, содер-
жащие три или четыре атома углерода в кольце, имеют более вы-
сокие значения скорости цн , чем их алифатические изомеры, тогда
как циклоамины с большим числом атомов углерода в кольце обла-
дают такими же ин , как и парафиновые углеводороды.
Максимальная нормальная скорость распространения пламени
у изомерных углеводородов зависит от строения молекулы и распо-
ложения двойной связи.
У нафтенов введение боковой цепи в кольцо снижает ик, а не-
насыщенная боковая цепь дает меньшее снижение, чем насыщенная
боковая цепь. Трех- и четырехчленные циклические соединения
имеют более высокие ик, чем пяти- и шестичленные циклические
соединения. В циклических углеводородах поведение небольших ко-
лец сходно с поведением двойной связи, тогда как большие кольца
похожи на насыщенные соединения.
Нормальная скорость распространения пламени не обладает
свойством аддитивности [Л. 26, 5, 28 и др.]. Закон аддитивности
в отношении ип соблюдается в первом приближении в смесях род-
ственных топлив, например в смесях различных углеводородов.
Особенно сильное отклонение от закона аддитивности наблюдается
в смесях окиси углерода с водородсодержащими газами. Так, напри-
СН4 2
мер, смеси СО с СН4 при -gg- <_ -у- имеют ин, превышающие нор-
мальную скорость распространения пламени в смесях, содержащих
только СН4 или СО. Таким же оказывается поведение СО с дру-
гими углеводородами [Л. 5 и 26].
В табл. 3-3 приведены максимальные нормальные скорости рас-
пространения пламени и соответствующие им концентрации топлива
в бинарных смесях.
Приближенный ход кривой u„=f(CT) в смеси сложного состава
может быть построен по трем опорным точкам, соответствующим
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени
233
Таблица 3-3
Максимальные нормальные скорости распространения
пламени и соответствующие им концентрации топлива
в бинарных смесях при давлении 760 мм рт. ст. и
температуре 20° С
СТ1 Ст2	СО+На+воздух1		СН4+На+воздух'		CHi-j-CO j-зоздух1		СвНв^-СОЧ- -рвоздух2	
	«*, II см}сек	с;. %	н с Mjce к	с;. %	it*, н CMjceK	с;, %	«*. н cujceK	с;. %
0	265	43,0	265	42,0	43,0	53	37	50
0,11	230	43,1	159	31,8	63,5	38	55	23
0,25	209	43,5	112	25,0	58,0	28	52	15
0,43	195	43,6	96	22,0	50,0	24	—	—
0,66	178	44,0	65	19,0	45,0	21	44	10
1,00	160	44,2	55	16,6	40,0	17	—		
1,50	141	44,5	40	13,3	—.	—	40	7
2,33	123	45,5	—			37	14			
4,00	105	46,5	—	——	—						
9,00	78	48,5	—	—	—			—.	—
СО	45	52,5	38	и	37	11	36	4
’ По данным [Л.5].
2 По данным [Л.26].
нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения
пламени и максимальной скорости пламени. Для этих точек долж-
ны быть известны концентрации топлива и скорости распростране-
ния пламени.
Значения Ст и ин для указанных точек рассчитываются по сле-
дующей методике.
Каждую сложную смесь горючих газов можно представить себе
состоящей из соответствующего числа простых смесей. При условии
отсутствия взаимодействия горючих и аддитивности влияний, -при-
вносимых каждым из них, расчет состава на концентрационных пре-
делах и в точке максимума скоростей можно производить по пра-
вилу смешения, исходя из значений концентрационных пределов и
состава «максимальных смесей» каждого из компонентов сложной
смеси. Соответствующие расчетные формулы имеют вид [Л. 5]:
С,+С2 + Сз + ...
с, сг с3
Lt + L, + L3 + • • •
где L — концентрация топлива на пределе распространения
пламени или в смеси с максимальной скоростью рас-
пространении пламени, °/о;
С,, С2, С3 — концентрации простых газов в сложной смеси
(С, + С; + С,4-...= 100/О);
234
Характеристики процесса горения
I Разд. 3
£2, L3 — концентрации газов в простых смесях на пределах рас-
пространения пламени или в смесях с максимальной
скоростью распространения пламени, «/о.
Величина максимальной скорости распространения пламени рас-
считывается но формуле
С|й| + С2Й2 4" CjUj + • •.
с;+с;+с;+...
(3-8)
Здесь С* , Сз — процентное содержание простых смесей
в сложной смеси, обладающей максимальной скоростью, распростра-
нения пламени; и* , и*2, и*3 — максимальные скорости распростране-
ния пламени в простых смесях.
С целью расчета других точек кривой ин=/:(Ст) следует зада-
ваться несколькими произвольными значениями скоростей пламени,
затем находить концентрации Л2, в простых смесях данной
скорости и, наконец, определять концентрацию L3 в сложной смеси
по формуле (3-7), в которой С(, С2, С3 уже заданы составом смеси.
Как показали расчеты, для ряда тройных смесей, например ме-
тан—пентан—воздух, имеет место согласие расчетных величин
с опытными, что объясняется родственностью природы этих смесей.
Что же касается смесей, содержащих водород, окись углерода
Рис. 3-4. Влияние концентрации кис-
лорода в окислителе на относитель-
ную концентрацию топлива н отно-
сительный коэффициент избытка
ноздуха, соответствующие макси-
мальной нормальной скорости рас-
пространения пламени [Л. 23]; р *
*> 760 мм рт. cm.; t « 20° С.
/—CH4+O2+N2; СН<+О2+СО2; а*=
=1,04; С* = 0,32; 2—H24-O24-N2; Н>+
+О.+СО.; а* = 0,80; С* = 0,71;	3 —
т
CO+O2+N2; СО+О2-|-СО2; а* = 0,56,
С* = 0,77; а* и С* при = 1,0.
и метан, которые очень часто ис-
пользуются на практике, то для
них по указанным выше причи-
нам не существует приемлемых
расчетных соотношений. Для при-
мерной оценки скоростей распро-
странения пламени для такого ро-
да сложных смесей на практике
пользуются номограммами, за-
ранее построенными на основании
опытных данных.
в) Влияние концентрации
и состава окислителя
В углеводородо-кислородных
смесях коэффициент избытка окис-
лителя а *, соответствующий ма-
ксимальной нормальной скорости
распространения пламени иа*, как
правило, меньше единицы; при по-
нижении концентрации кислорода
в окислителе величина а* умень-
шается и при фи = 0,21 в зависи-
мости от мольного стехиометриче-
ского коэффициента может дости-
гать значений 0,94—0,86 (рис. 3-4).
Наиболее существенное измене-
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени
235
ние а* с понижением концентрации кислорода в окислителе наблю-
дается у окиси углерода и водорода.
Максимальные нормальные скорости распространения пламени
для смесей с содержанием кислорода до 50—60/о наблюдаются при
гм/гец
Рис. 3-5. Нормальная скорость распространения пламени
в зависимости от концентрации гексана в смеси
C.Hh+O^Nj [Л. 37].
р и 760 мм рт. cm.; t 30-т-35° С; «„-определялась по
фотографиям конуса, диаметр горелок от 3 до 6 ли.
Цифры у точек —температура газа во фронте пламени °C
(расчетные).
для водорода и окиси углерода.
:и в топливо-воздушной смеси,
постоянном отношении х* = р~ (Ст и О, — в молях): для бензола—
0,165, для гексана — 0,112 [Л. 37], для метана — 0,565 [Л. 23]. По-
стоянство х* сохраняется также
Зная концентрацию топлива при и
можно определить Ст для ин в смесях с другим (но не более 60vo),
содержанием О2, а именно:
Cl = z*O2
(3-9)
236
Характеристики процесса гОронйя
[ Разд. 3
При О2 > 50 -ь 60’/о х* постепенно уменьшается [Л. 37].
В смесях C„Hm + О2 + N2 при О2 < 60’/о максимальная нормаль-
ная скорость распространения пламени и максимальная температура
продуктов сгорания соответствуют примерно одному и тому же со-
ставу смеси. В случае О2 > 67°/о состав смеси, соответствующий Т*
несколько богаче, чем состав смеси при и* (рис. 3-5).
Функциональная связь ип с концентрацией топлива и кисло-
рода в смеси, как следует из работы [Л. 37], может быть выражена
уравнением
ин в «н
4- и
ь **н пред
Ст
са-с*т
(3-10
где «и и ин — нормальные скорости распространения пламени при
концентрациях топлива в смеси Ст и Ст соответ-
ственно, см/сек;
ин пред — нормальная скорость распространения пламени на
концентрационном пределе при Сн, см/сек.
Экспериментальные данные по нормальным скоростям распро-
странения пламени при различных концентрациях кислорода в окис-
лителе, представленные в координатах lg«H—т—.приведены на
рис. 3-6.
При пред <С 0,5-4-0,7 нормальная скорость распростра-
нения пламени в зависимости от концентрации кислорода в окисли-
теле может быть рассчитана по формуле
«*=“не ''Фо° Фа',	(3-11)
где и* и — нормальные скорости распространения пламени при
<|>а и <]>оЭ, соответственно, см/сек', В — множитель, зависящий от рода
топлива, начального подогрева смеси и других факторов; для эти-
лена и пропана при температуре смеси 38° С множитель В с 0,22
(рис. 3-6).
В работе [Л. 30] для пропана, 2, 2, 4-триметилнентапа и этилена
при различных концентрациях кислорода в окислителе и при изме-
нении температуры предварительного подогрева смеси от 311 до
422° К ин рекомендуется определять по формуле
«•H = ATS(^-B),	(3-12)
где Т„ — температура предварительного подогрева смеси, °К;
А, В и п — коэффициенты; их значения приведены ниже.
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени 237
Рис. 3-6. Логарифм максимальной нормальной скорости распространения пла-
мени в зависимости от концентрации кислорода в окислителе для смесей Ст +
+Oa+N2 и СТ+О2+СО3: р «• 760 мм рт. ст.', и* — в см/сек.
1 — H2+O2+N2 [Л. 35]; 2—H2+O2+N2 (Л. 23]; 3—Н2+О2+СО2 (Л. 23]; 4—С2Н2+
+O2+N2 (Л. 36]; 5-C2H2+O2+N2 [Л. 36]; 6—CH4+O2+N2 (Л. 23]; 7-СН44-О,+СО2
(Л. 231; 8 — СО+ О2 + N2 (Л. 23]; S-CO+O, + СО2 [Л. 23]; 10 — 1 = 149° С; С2Н4 +
+O2+N2; 11— t = 38’ С; С2Н4 + O2+N2 ]Л. 33 и 39]: 12—t = !49° С; 13—7=38° С;
CaHe+O2-l-N2; [Л. ЗЗи]39Г. 14 —t =149’ C;IC8Hle+O2+N2; 75 — 7=38° С; CeH„+O2+N2
(изооктаи) [Л. 33 и 39].
* “ 30 -=- 35’ С (Л. 37].
А — СдНв* J
238
Характеристики процесса парения
[ Разд. 3
Топливо	А	В	п	Точность формулы, %
Пропан		0,766	0,133	1,16	6
Изооктан		0,133	0,120	1 ,40	3
Этилен 		0,998	0,333	1,18	3
При заданной температуре продуктов сгорания [Л. 40] во фрон-
те пламени скорость распространения пламени при недостатке го-
рючего практически не зависит от концентрации кислорода при се
изменении от 4,5 до 75%.
Рис. 3-7. Нормальная скорость распростране-
ния пламени в смеси С,На+Оа+Сии в зави-
симости от состава инертного разбавителя
[Л. 411.
В смеси 7,7% этилена; фа = - * = 0,21,
метод мыльного пузыря.
По степени флегматизирующего действия на скорость распро-
странения пламени в смесях &т+О2+Сии для Н2, С2Н2, С2Н4, СН4 н
СзН8 инертные разбавители располагаются в следующей последова-
тельности: СО2, N2, Аг и Не.
Влияние инертного разбавителя на ия зависит от природы топ-
лива. Например, по силе флегматизирующего воздействия азота на
§3-1] Нормальная скорость распространения пламени
239
абсолютную величину иа топлива можно расположить в следующей
последовательности: ацетилен, водород, углеводороды, окись угле-
рода.
Нормальная скорость распространения пламени не обладает
свойствами аддитивности при частичной замене одного инертного
разбавителя другими (рис. 3-7). Закон аддитивности соблюдается
только в случае, если ив^а (а — коэффициент температуропровод-
ности).
Экспериментально установлено чрезвычайно сильное влияние
паров воды и водорюдсодержащпх веществ на скорость распростра-
нения пламени в смесях окиси углерода с кислородом [Л. 2,22 и 45].
При малых концентрациях паров воды с удовлетворительной точно-
стью соблюдается соотношение ин~ КН2О [Л. 46].
Изменение октанового числа топлива от 0 до 120 сопровождает-
ся незначительным (всего на 10%) уменьшением скорости распро-
странения пламени [Л. 22].
Присадки, способствующие детонации (этилнитрат) и подавляю-
щие ее (тетраэтилсвинец), не оказывают заметного влияния на ско-
рость распространения пламени [Л. 22].
г) Влияние давления и температуры смеси
Нормальная скорость распространения пламени для углеводо-
родо-воздушных смесей существенным образом зависит от давления
[Л. 13, 47—52 и др]. Из опытов с пропано- и этилеио-воздушными
смесями [Л. 13], проведенных на горелках различных диаметров (от
9,5 до 32 мм) при изменении давления от 760 до 25 мм рт. ст., сле-
дует, что для получения сопоставимых данных по ин необходимо
опыты проводить при постоянном значении критерия Пекле. Резуль-
таты этой работы, приведенные на рис. 3-8, вполне удовлетвори-
тельно обобщаются уравнением
А-=1_е-РРе(	(3-13)
ад
где ии—измеренная в опыте нормальная скорость распространения
I* - пламени, смIсек;
иа“—нормальная скорость распространения пламени при отсут-
ствии влияния стенок горелки, см/сек;
240
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
f — коэффициент пропорциональности;
Ре= —-----критерий Пекле;
а — коэффициент температуропроводности смеси, см21сек\
d — диаметр горелки, см.
В связи с тем, что многие исследователи при проведении опы-
тов не всегда выполняли условие Pe=const, полученные данные ча-
сто оказываются несопоставимыми не только количественно, но даже
и качественно.
Опытные данные по нормальным скоростям распространения
пламени в бензино-воздушных смесях в зависимости от коэффици-
ента избытка воздуха и давления приведены на рис. 3-9 [Л. 37].
Рис. 3 9. Нормальная скорость распространения пламени
в бензино-воздушной смеси в зависимости от концентра-
ции топлива и давления [Л. 37].
t = 50° С; ин определялась по фотографиям бунзеновского
конуса; диаметр горелки 12—16 мм; Сстех=17%.
Массовая скорость сгорания монотонно убывает с понижением
давления (рис. 3-10). Процесс горения прекращается при некотором
давлении рПред, отличном от нуля. Для разных горючих смесей пре-
дельные массовые скорости сгорания /пПред не сильно отличаются
друг от друга, мало зависят от давления и по порядку величин
близки к значению /пПред= (54-7) • 1Q~3 г/см2 • (ек,
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени
241
Рис. 3-10. Нормальная скорость распростра-
нения пламени в топливо-воздушных смесях
в зависимости от давления [Л. 37]; />0=
= 76) мм рт. cm.; t * 18° С.
±—бутадиен 3,68% (разбавитель Не); ф—
этилен 7%; А—этилен 9%; Q—бензин; □—
гептан;	Q—2,2,4—триметилпентан; Q—
.бутадиен 3,68%; X—окись углерода.
Расчет массовой скорости сгорания можно производить по фор-
муле [Л. 5J
т = «пред + А (Р - Рпред)'2 ,	С3’14)
где т и л*пр —массовые скорости сгорания при давлениях р
и Рпред соответственно, г/смг-сек',
А и п — коэффициенты, определяемые по эксперименталь-
ным данным.
Для смесей СО + воздух Л. Н. Хитрин рекомендует величину п
принимать равной 0,75 [Л. 37].
Нормальная скорость распространения пламени в топливо-воз-
душных смесях в отличие от массовой скорости сгорания возрастает
с понижением давления (рис. 3-11).
В достаточно широком диапазоне изменений давления расчет
«н можно производить по уравнению
/ Pt \_п
«..I ==«н2 (jgj •	(З-15)
в котором Ищ и «н2 — нормальные скорости распространения пла-
мени при давлениях pt и р2 соответственно, см!сек-, п — показатель
степени; его величина практически не зависит от давления при
0,1<р<5 кГ1смг.
Показатель степени при давлении зависит от концентрации топ-
лива в смеси и от концентрации кислорода и окислителе [Л. 52];
16-718
242
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
Рис. 3-11. Логарифм нормальной скорости распространения пламени в различных
топливо-воздушных смесях в зависимости от логарифма давления.
/ — СН4, а = 1,53 ]Л	54];	2-С2Н„	а = 2,8 (Л. 54]; 3-С2Н«, а = 0,514;	4— С.Н,
а = 1,68: 5 —С,Н,. а = 1.5; t ~ 20° С (Л. 19]: 5—75% СН4 + 25% СО,	а ="а* X
= 0,85, t ~ 20° С |Л.	37);	7-СН„	а = 1,2; «-СН4. а = 0,76; 9 —СН,.	«='«» =
= 0,95; I ~ 20° С (Л.	19];	/0-С,Н„	а = 1.33; //-С,Не. а = а» = 0,98;	t ~ 20° С
[Л. 47]; 12— СО, а = а* = 0,45; t = 20° С (Л. 5]; 13—2,2, 4-триметилпеитан, а=а*=:
= 0,95; / = 50° С ]Л. 50]; И-С,Н,4. а = а» = 0,95; /5-С7Н,в. а =0,85; /6-С,Н„,
а = 1,2; 17— CeH,,S<= а* =^0,95; 18 — С,Н4, а = 0,80; /9 —С„Нв, а =„1,2.
максимальная величина п соответствует топливо-кислородной смеси
оптимального состава (т. е. смеси с и*У, при этом зависимость п
от концентрации кислорода в окислителе примерно линейна [Л. 52].
Для топливо-воздушных смесей оптимального состава показа-
тель степени при давлении находится в пределах от минус 0,3 до
минус 0,4 (рис. 3-11).
Для СО показатель степени при давлении существенным обра-
зом зависит от содержания паров воды в горючей смеси. Уббелоде
§ 3-1 ] Нормальная скорость распространения пламени 243
[Л. 46] показал, что при разных, но несколько отличных от нуля
содержаниях паров воды ин не зависит от давления. В случае по-
стоянного парциального давления паров воды (т. е. понижающегося
с ростом давления процента содержания воды) ин Падает с повы-
шением давления.
Скорость .распространения пламени в углеводородо-кислородных
смесях слабо зависит от давления (Л. 5]. Наиболее вероятные зна-
чения п лежат между минус 0,1 и нулем. Например, скорость рас-
пространения пламени в смеси СО + О2 (метод мыльного пузыря,
температура смеси 20° С) остается постоянной при изменении дав-
ления от 2 530 до 200 мм рт. ст.; примерно такие же результаты по-
лучены для бутано-кислородной смеси |Л. 5].
Скорость распространения пламени в ацетилеио-кислородпых
смесях [Л. 4] начинает зависеть от давления только при
р< 10 мм рт. ст.
Массовая скорость сгорания топливо-кислородных смесей в за-
висимости от давления изменяется линейно, возрастая с повыше-
нием давления.
Скорость распространения пламени зависит как от температуры
смеси, так и от времени пребывания ее при этой температуре
[Л. 55]. В области высоких температур подогрев смеси может при-
вести к понижению ин. При температурах предварительного подо-
грева смеси ниже 400° С влиянием времени нахождения горючей
смеси в подогретом состоянии в большинстве случаев можно пре-
небрегать.
Массовая скорость сгорания прямо пропорциональна абсолют-
ной температуре предварительного подогрева смеси (рис. 3-12) и
может быть рассчитана по формуле
« = «пред+ ?; (7--7-пред)-	(3‘16)
В (3-16) т, т„ н шпрел — массовые скорости сгорания смеси при
температурах Т, Та и Гпред соответственно, г!см2-сек.
Если Т » Гпред , то
Т
т — т„-тр- .	(3-17)
1 о
т
Так как «н = (где у — удельный вес исходной смеси, г/см3),
(3-18)
где ин и и0 — нормальные скорости распространения пламени при
температурах Т и То соответственно, см/сек.
Уравнение (3-]8) достаточно хорошо описывает эксперименталь-
ные данные (рис. 3-13).
Максимальную нормальную скорость распространения пламени
можно рассчитывать по формуле
«•=A + Brn.	(3-19)
16*
244
Характеристики процесса горения
( Разд. 3
Рнс. 3-12. Максимальная массовая скорость сгорания различных топливо-воздуш-
иых смесей в зависимости от температуры начального подогрева [Л. 5].
т* рассчитана по скорости перемещения фронта пламени, т. е.
т* = и* j; ~ 76Э мм рт. ст.
1— теоретический водяной газ; 2—теоретический полуводяиой газ; 3 — теорети-
ческий воздушный газ (1% СО, + 32,5% СО + 0,5% Н, + 66% N2).
Здесь А, В и п — коэффициенты, подбираемые по эксперимен-
тальным данным для г/н* при трех значениях температуры смеси.
Для смесей метана, пропана и этилена с воздухом можно ре-
комендовать следующие числовые значения коэффициентов А, В и
п [Л. 56].
Топливо	А	Б-Ю1	п
Метан		10	0,74	2,23
Пропан		10	3,42	2,00
Этилен 		10	25,9	1,74
В области температур 200<7'<615°К расчетные значения ии
отличаются от экспериментальных не более чем на 2%.
Значение показателя степени при температуре не является
постоянной величиной. Оно в известной мере зависит от рода топ-
лива, состава смеси и абсолютной величины температуры (рис.3-13).
Однако для углеводородо-воздушных смесей при а~а* и
273 <7'<900:> К отклонение показателя степени от 2 невелико.
Вблизи нижиего концентрационного предела влияние теплового
эффекта химических реакций на величину ин можно имитировать
соответственным подогревом смеси от внешнего источника. Это дает
§ 3-1] Нормальная скорость распространения пламени 245
Рис. 3-13. Логарифм максимальной нормальной скорости распространения пла-
мени в различных топливо-воздушных смесях в зависимости от температуры
начального подогрева; р * 760 леи рт. ст.
1— •—этилен С,Н< [Л. 47 и 40]; 2—©—окись углерода СО (Л. 571; 3—0—
природный газ (Л. 51]; 4 — О — пропан С8Н8 (Л. 47 и 49]; 5—1/| — пропан CjH8,
<х=0,87 (Л. 4]; 6— —пропан С3Н8, <х=1,0 (Л. 57]; 7—Д—бутан С4Н<х=1,0 [Л. 57];
8 — ©— метан СН, (Л. 5]; 9—Q - метан СН, (Л. 47]; 10—© — водород Н„ вели-
чина («и)н, = |0'г* 1л- 51]; X—гептан С,Н18 [Л. 8]; -—бензол С8Н8 [Л. 8].
возможность производить пересчет кривых uH=f(CT) для любой
температуры, если известна функциональная связь иа с Ст для
какого-либо одного значения температуры смеси.
д) Связь нормальной скорости распространения пламени
с температурой продуктов сгорания и концентрацией Н, О и ОН
Анализ экспериментальных результатов влияния подогрева сме-
си, проведенный Я- Б. Зельдовичем в предположении, что опреде-
ляющая процесс температура близка к температуре пламени, пока-
зал, что температурное изменение скорости пламени может быть
246
Характеристики процесса горения
(Разд. 3
выражено в виде закона Аррениуса; при атом энергию активации
можно принимать численно равной вероятным значениям величины
ее для рассматриваемых химических процессов.
На основании уравнения (3-2) можно написать:
Е ‘
“п Атге
(3-20)
Коэффициент пропорциональности А (см/сек  град) зависит от
состава, теплэемкости и других свойств смеси.
Из формулы (3-20) следует, что между 1g ии и должна
1 г
зависимость. Экспериментальные данные
положение (рис. 3-14 и 3-15). На примере
смесей, смесей CeHe+Oj + Nj и СбНн+
быть примерно линейная
по ии подтверждают это
углеводородо-воздушных
О2
+ O2+N2 при 0,17< Q	< 1 >0 показано, что совпадение расчет-
ных значений с экспериментальными в диапазоне температур
2 000<rz<2 800° К вполне удовлетворительное. В расчетах были
приняты следующие значения А и Е:
Топливо	Е	А
	45 700	2,82
с6н14	38 600	1,4
свнв	34 800	0,875
Экспериментальные данные по иа, приведенные на рис. 3-14 и
3-15, и значения энергии активации, указанные в таблице, дают
основание считать, что по суммарному эффекту химические реакции
в углеводородных смесях соответствуют примерно реакциям второго
порядка.
Пересчет ин с одной температуры на другую температуру про-
дуктов сгорания одного и того же топлива можно производить по
формуле
Функциональная связь ии с Тг может быть выражена также
в виде:
=	(3-22)
где коэффициент пропорциональности В и показатель степени п под-
бираются из условия равенства экспериментальных величин ин рас-
считанным при двух значениях Тг. Показатель степени при 71 для
различных топлив тем больше, чем меньше абсолютная скорость
§ 3-1] Нормальная скорость распространения пламени 247
Рис. 3-14. Логарифм максимальной нормальной скорости распро-
странения пламени в углеводородо-воздушных смесях в зависи-
мости от равновесной температуры газа в зоне реакции (по дан-
ным табл. 3-2) [Л. 14 и 15] р * 760 мм рт. cm.; f * 18° С.
• — СпН2„+2 (парафины); X— СпН2л—(олефины); О —С„Н2Л_2
(ацетиленовые); Q—СлН2/г_2 (диолефины); Д—С,гН2п
(нафтены); Q — СпН2я_; (циклические).
распространения пламени при одной и той же температуре продук-
тов сгорания. Для гомогенных смесей 3<п<8. Расчетные значения
ин для углеводородо-воздушных смесей при температуре 20° С
удовлетворительно согласуются с экспериментальными при
В = 2,82-10~19 и /2 = 6 (рис. 3-15).
Если известна равновесная концентрация радикала ОН, атомар-
ного водорода и кислорода в продуктах сгорания, то нормальную
скорость распространения пламени можно вычислять по формуле
= (3-23)
где
Ск = (6,5^ + ро + />он). 10-з [amaj-f
/’оц, /'н и Ро— парциальные давления радикала ОН, атомарного
водорода и кислорода в продуктах сгорания за
фронтом пламени;
Л и п—коэффициент пропорциональности и показатель
степени, подбираемые по двум экспериментальным
значениям «н.
Для углеводородо-воздушных смесей экспериментальные вели-
чины ип* и рассчитанные по формуле (3-23) при 6,3 • 10-3<Ся<
<30-10-3 ата и температуре смеси до сгорания 7’~293°К вполне
удовлетворительно согласуются, если в формуле принять А=446
248
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
и « = 0,5. Значение п=0,5 совпадает с ее величиной, предсказывае-
мой диффузионной теорией распространения пламени.
Однотипность формул (3-22) и (3-23) является следствием
однозначности связи между СГ{ и Т2.
Если для углеводородо-воздушных смесей 32<ин*<60 см/сек,
то ее определение можно производить по формуле
и’=21 + 2,34.103^.	(3-24)
Формулы (3-23) и (3-24) в указанном диапазоне изменений
нормальной скорости распространения пламени дают примерно оди-
наковые результаты.
Имеющиеся в литературе данные позволяют предполагать, «то
при Тг<2 300"' К (т. е. тогда, когда диссоциацией продуктов сгора-
Рис. 3-15. Логарифм нормальной скорости распространения ила-
менн в зависимости от температуры газа во фронте пламени;
р w 760 мм рт. ст.
/ —ll2+O2 + N2 (Л. 22];
2~С2Н2 + О2 + N2; 3 — С2Н2 + О2 + Aril t = 18° С; а = 1;
4— С2Н2:+ О2 + Не;	/ ф„ = var [Л. 43]:
5 —С2Н4 + О, + С,Н« + О2 + N2; | ^=138° С [Л.33];
7-С,11.в + О2 + N2;	/ 0.17< <од
§ 3-2] Концентрационные пределы распространения пламени 249
ния можно пренебрегать) скорость распространения пламени опре-
деляется в основном механизмом передачи тепла из зоны химиче-
ских реакций в неподвижную смесь. При Г2> 2 700° К скорость рас-
пространения пламени определяется в основном скоростью диффу-
зии атомарного водорода. В области 2 300<Гг<2 700° К скорость
распространения пламени зависит почти в одинаковой мере как от
передачи тепла, так и от скорости диффузии активных частиц: ра-
дикалов ОН, атомарного кислорода и водорода.
При горении гексана и бензола в смесях, содержащих О2>80%,
скорость распространения пламени может быть однозначно связана
с концентрацией О+ОН [Л. 57]. Для смесей с максимальной нор-
мальной скоростью распространения пламени эта связь может быть
прослежена до меньших концентраций О2; например, для гексана до
02--»50%.
Температурные интервалы, в пределах которых действует тот
или иной механизм распространения пламени, являются условными.
Точные границы упомянутых интервалов установить нельзя, так
как температура продуктов сгорания и концентрация активных ча-
стиц в них взаимно связаны, а механизмы переноса тепловой энер-
гии и активных частиц математически описываются тождественны-
ми уравнениями.
Справедливость связи ип с Tz и CR [формулы (3-22) и (3-23)]
подтверждена экспериментами для смесей, скорость распростране-
ния пламени в которых равна или близка к к* . В смесях же
с ин <?, и* эти связи могут существенно нарушаться.
3-2. КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПРЕДЕЛЫ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ
а)	Влияние физико-химических свойств топлива
Под концентрационными пределами распро-
странения пламени понимают предельные концентрации топ-
лива в смеси, при которых еще возможно распространение пламени.
Пределы распространения пламени определяются физико-химически-
ми свойствами горючей смесн, наличием в пей примесей, в том чис-
ле инертных разбавителей, и зависят от теплопроводности, тепло-
емкости, теплотворности, давления, температуры и т. п.
Различают верхний и нижний концентрационные
пределы распространения пламени. Верхний предел
соответствует смесям с максимальной, а нижний — с минимальной
концентрацией топлива.
Опытные данные по пределам распространения пламени в топ-
ливо-воздушных смесях при давлении 760 мм рт. ст. и температуре
смеси 20° С приведены в табл. 3-4.
Между концентрацией топлива на пределах и низшей мольной
теплотворностью топлива имеется определенная связь, описываемая
в первом приближении эмпирическими формулами
2,2 105	100
= И в 100	'	(3-25)
Т а б л и ц а 3-4 ю
ггв
Концентрационные пределы распространения пламени и характеристики топливо-воздушных о
смесей стехиометрического состава (р = 760 мм рт. ст-\ t = 154-20° С)
Топливо	Химиче- ская фор- мула	Моле- куляр- ный вес, М	Стехиометри- ческий коэф- фициент				Концентрация топлива в смеси стехиометрического состава Сстех, % но объему	Температура продуктов сго- рания без учета диссоциа- ции При ^CTCx 'I'zpt К	Те.мпература продуктов сго- рания при Сн Г2Н ° К	Концентрация топли- ва в смеси на преде- ле распространения пламени [Л.44 и 61]		Коэффициент избытка возду- ха на пределе распростране- ния пламени	
			моль воздуха	1	моль топлива м	кг воздуха	1 кг топлива	j							
										нижний Сн , % по объему	верхний, Св . % по объему	нижний ан	верхний ав
1. Алканы Метан	 •	.	сн4	16	9,56		17	,23	9,50	2 323	1 478	5,0	15,0	1,99	0,59
Этин		C2HS	30	16,	70	16,10		5,68	2 325	1 448	3,0	12,5	1 ,93	0,42
Пропан		с3н8	44	23,90		15,70		4,04	2 413	1 563	2,2	9,5	1,86	0,40
н-Бутан ...	...	С*н„	58	31,02		15,46		3,14	2 408	1 693	1,9	8,5	1,66	0,35
2-Метил пропан (изобу- тон 		СЛ.	58	31 ,02		15,46		3,14	2 403	1 623	1.8	8,44	1,76	0,35
н-Пентан ...	с5н12	72	38,4		15,30		2,56	2413	1 658	1,4	7,8	1,83	0,31
2-Метилбутан (изопен- тан) 		с5н12	72	38,4		15,30		2,54	2 408	1 583	1 ,4	7,6	1 ,83	0,32
н-Гексан		сл*	86	45,4		15,20		2,17	2401	1 593	1 ,2	7,4	1,81	0,27
2-Метилпентан .....	С6Н14	86	45,4		15,20		2,17	2413	1 593	1,2 1,1	7,0	1,81	0j29
н-Гептан 		С,Н16	100	52,5		15,16		1 ,87	2 413	1 758		6,7	1,71	0,26
н-Октан			С8Н18	114	59,8		15,13		1 ,65	2 407	1 693	1,0		1,65	
2, 2, 4-Триметилпентан (изооктан)		с8н18	114	59,8		15,13		1,65	2 407	1 683	1 ,0	6,0	1,65	0,26
Характеристики процесса горении
н- Нонан •	• 3, З-Диэтилпентан . . . н-Декан		C9H2Q СвН2о CjqH22	128 128 142	67,0 67,0 74,0	15,08 15,08 16,05	1,47 1,47 1,33	2416 2416 2413	1 568 1 433 1613	0,83 0,7 0,8	5,7 5,4	1,78 2,12 1,67	0,25 0,24
2. Алкены											
Этилен 		С2Н+	28	14,3	14,8	6,56	2 523	1 508	3,1	32	2,17	0,15
Пропилен		с3н6	42	21,5	14,8	4,47	2 503	1 613	2,4	11	1,89	0,38
Бутилен		С4Н8	56	28,6	14,8	3,38	2 483	1 703	2,0	9,6	1,71	0,33
3. Цикланы											
Циклопропан 			42	21,5	16,6	4,45	2 243	1 453	2,4	10,4	1,89	0,40
Циклогексан . . . . 	С6Н12	84	43,0	16,6	2,28	2 223	1 503	1,3	7,75	1,77	0,28
Метилциклогексан . .	С7Нц	98	50,2	16,6	1,96	2 223	—	1,2	—	1,64	—
4. Моноарены											
Бензол 	 •	свн6	78	35,8	13,5	2,73	2 458	1 533	1,4	7,1	1,96	0,37
Метилбензол (толуол) .	с,н8	92	43,0	13,5	2,28	2 448	1 643	1,3	6,7	1,77	0,32
Этилбензол 	 1,2-Диметилбензол	С8Н10	106	50,2	13,6	1,96	2 455	1 478	1,0	7,0	1,97	0,26
(о-ксилол)		^8^10	106	50,2	13,6	1,96	2 470	1 483	1 ,о	6,0	1,97	0,31
н-Бутилбензол		С1ОНМ	134	64,5	13,85	1,53	2 446	1 553	0,8	5,8	1,92	0,25
5. С п и р ты											
Метиловый		СН3ОН	32	7,18	6,47	12,20	—.				6,7	36,0	1,95	0,248
Этиловый 		С2Н5ОН	46	14,36	9,04	6,60	—	—	з,з	19,0	2,03	0,297
Аллиловый 	 	С3Н5ОН	58	19,10	—	5,00	• .—	—	2,5	18,0	2,04	0,239
Пропиловый 		С3Н,ОН	60	21,50	10,6	4,47	—-	—	2,1	13,5	2,17	0,297
Бутиловый 		С4Н9ОН	74	28,63	11,3	3,39	—•	—	1 ,4	11,2	2,46	0,277
Ацетилен •	с2н2	26	11,96	13,25	7,75					2,5	81	3,28	0,019
Водород . . 		Н2	2	2,39	34,5	29,50	—	—	4,0	75	10,10	0,140
Окись углерода ....	со	28	2,39	2,47	29,50	—	—	12,5	74	2,93	0,146
§ 3-2] Концентрационные пределы распространения пламени 251
252
Характеристики процесса горения
[Разд. 3
Пересчет концентрации топлива в смеси (Сн, Св—°/о по
объему) на коэффициент избытка окислителя (а) и обратно произ-
водятся по формулам
а
100
1 + аЛм
(3-26)
Для углеводородо-воздушных смесей концентрации горючего на
пределах могут быть выражены также в виде функции мольного
стехиометрического коэффициента Лм (рис. 3-16). С увеличением
LM оба предела смещаются в область более богатых смесей. При
этом разность между коэффициентами избытка воздуха на преде-
лах (ан—eta) остается примерно постоянной и равной 1,42. Харак-
терным для концентрационных пределов распространения пламени
является слабая зависимость температуры продуктов сгорания от
моль Аоздуха
моль топлива
Рис. 3-16. Концентрационные пределы распространения пламени в углеводородо-
воздушных смесях в зависимости от мольного стехиометрического коэффициента;
р * 760 мм рт. cm.; t « 20° С.
Ов~С/гН2п4.21 ЛД —С/гн2п;	^п^2п — 6-
I I
□ СЛН2П (циклические).
§ 3-2] Концентрационные пределы распространения .пламени 253
L,,. Если LM>20, то теоретическая температура продуктов сгорания
на обоих пределах равна приблизительно 1 600—1 650° К, или со-
ставляет ~0,68 Тгр (Тгр— температура продуктов сгорания без
учета диссоциации при а=1) (рис. 3-16).
Температуру продуктов сгорания на пределах можно рассчитать
по формуле
(3-27)
Здесь Тв и Тп— температура продуктов сгорания соответ-
ственно на верхнем и нижнем пределах рас-
пространения пламени, °К;
Тс— температура смеси до сгорания, °К;
Сстех — концентрация топлива в смеси стехиометри-
ческого состава, % по объему;
Срп—средняя теплоемкость продуктов сгорания на
нижнем или верхнем пределе воспламенения,
ккал{кг-моль'град.
Концентрационные пределы распространения пламени сложных
горючих смесей зависят от концентрации компонентов и рассчиты-
ваются по формуле смешения
Сн
100
(3-28)
В уравнении (3-28) С и Сн — концентрация Z-го компонента
в смеси и на нижнем пределе, % по объему; Сн — суммарная кон-
центрация топлива в сложной горючей смеси па нижнем пределе,
°/о по объему.
Концентрационные пределы распространения пламени сложных
топлив (бензинов, керосинов и т. п.) определяются в основном лег-
кими фракциями. Например, для бензино-воздушной смеси Сп~1,4
и Св~7,4%, что соответствует приблизительно пентану или бензолу,
т. е. углеводородам, молекулярный вес которых на 20—30 единиц
меньше среднего молекулярного веса бензина.
б)	Влияние концентрации кислорода в окислителе к присадок
Пределы распространения пламени сближаются при уменьше-
нии концентрации кислорода в окислителе (рис. 3-17) [Л. 44]. Это
сближение происходит в основном вследствие смещения верхнего
предела; концентрация топлива на нижнем пределе практически не
зависит от концентрации кислорода в окислителе. Соответственно
коэффициент избытка воздуха ав остается примерно постоянным,
a ctn уменьшается с понижением концентрации кислорода в окисли-
теле.
254
Характеристики процесса горения
{Разд. 3
Для индивидуальных углеводородов парафинового ряда пределы
Св сн	О2
распространения пламени в координатах Гп ' п \--- и n м
V-'B GH^C=1	U2 "Г 1N2
описываются одной и той же кривой (кривая 4 на рис. 3-17). Этой
кривой описываются, по-видимому, и пределы других углеводородов,
в смесях топливо+кислород+азот в зависимости от концентрации
кислорода в окислителе [Л. 44], р = 760 мм ptn. cm.} t = 25® С;
Q = 10 мдж.
9	£[{	( О,
1 -метай; 2-этан; 5-про-паи; 4- --------—-------= f |	«
(Св — Сн)фи=1 O8+N2 (
у которых низшая теплотворность мало отличается от QH =
= 10 700 ккал!кг. У сложных топлив (бензина и т. п.) эта связь
несколько изменяется; она зависит от фракционного состава топ-
лива.
Сводка концентрационных пределов распространения пламени
в топливо-кислородных смесях дана в табл. 3-5;'там же приведены
минимальные концентрации кислорода в смеси, при которых распро-
странение пламени становится невозможным [Л. 44 и 63]. Мини-
мальная концентрация кислорода в смеси зависит от рода инертного
разбавителя; содержание Ог уменьшается приблизительно прямо
пропорционально понижению мольной теплоемкости смеси. Напри-
мер, при замене в окислителе углекислоты азотом мольная тепло-
§ 3-2] Концентрационные пределы распространения пламени 255
емкость инертного разбавителя уменьшается в 0,785 раза, а отноше-
ние минимальных концентраций кислорода в этих смесях — пример-
(Ог)и
но в "ТгЛ--=0 8 раза (табл. 3-5).
(иг)со2
Таблица 3-5
Концентрационные пределы распространения пламени в
топливо-кислородных смесях и максимальные
взрывобезопасные концентрации кислорода в окислителе
(р = 760 мм рт. cm.; t 20° С) [Л.бЗ]
Топливо	Пределы рас- пространения пламени в топ- лнзо кислород- ных смесях, % по объему		Максимальное взрывобезопасное содержание кислорода в окислителе, % по объему		
	^н	^в	О,	о2	(°а>М2 (°0со2
			Oa-kNs	Oj-t-COj	
Метай	•	. .	5,1	61	12,1	14,6	0,83
Этан .... • . . . .	3,0	66	11,0	13,4	0,82
Пропан	•	. .	2,3	55	11,4	14,3	0,80
Бутан		1,8	49	12,1	14,5	0,83
Изобутаи		1,8	48	12,0	14,8	0,81
Пентан •				—	12,0	14,4	0,84
Гексан 				—	11,9	14,5	0,82
Этилен 	 .	3,0	80	10,0	11,7	0,85
Пропилен	•	•	2,1	53	11,5	14,1	0,82
Бутен-1		1,8	58	11,6	14,0	0,83
Бутадиен 		—	-1	—	10,4	13,9	0,75
Бензол .......	2,6	30	Н,2	13,9	0,81
Циклопропан . • . . .	2,5	60	Н.7	13,9	0,84
Ацетилен .	......	3,4	89	—	.—	—
Водород- 		4,0	94	5,0	5,9	0,85
Окись углерода ....	15	79	5,6	5,9	0,95
Каменноугольный газ . .	7	70	11,5	14,4	0,80
Бензин 		—		Н,6	14,4	0,81
Балластировка окислителя инертными газами приводит к сбли-
жению пределов распространения пламени (рис. 3-18, 3-19 и 3-20)
[Л. 63]. Для углеводородных топлив это сближение в первом при-
ближении (за исключением области, близкой к области максималь-
ной концентрации инертного газа) происходит прямо пропорцио-
нально изменению концентрации инертного газа и в основном вслед-
ствие смещения верхнего предела.
Максимально допустимое содержание инертного разбавителя
наблюдается, как правило (за исключением водорода и некоторых
других топлив), в области богатых смесей (а<1,0); отклонение от
256
Характеристики процесса горения	( Ё'азд. 3
стехиометрического состава в область богатых смесей тем больше,
чем меньше коэффициент диффузии топлива по сравнению с коэф-
фициентом диффузии кислорода.
Концентрационные пределы распространения пламени зависят
от содержания в смеси небольших количеств химически активных
веществ (присадок). При этом не обнаружены присадки, расширяю-
щие диапазон воспламеняющихся смесей. Степень воздействия при-
садок на пределы распространения пламени зависит не только от
Рис. 3-18. Концентрационные пределы рас-
пространения пламени в смесях топливо +
воздух+газ, добавляемый к воздуху [Л. 63|.
1— На + В + Ы2; 2—Н2 + В + СО2; 3 — СО +
+ В + Na; А 3 — СО + В.+ СОа; В — воздух.
рода присадки, но и от свойств топлива [Л. 63]. Воздействие приса-
док усиливается с возрастанием молекулярного веса присадки. На-
пример, влияние метилбромида слабее, чем влияние этилбромида.
Бромиды и многие другие присадки действуют в основном иа верх-
ний предел, приближая его к нижнему. Эффективность действия
присадок ослабевает с увеличением их концентрации. Некоторые
присадки (С2НС13 и C2H2CI2) вызывают не только сближение преде-
лов, но и их смещение в область более бедных смесей.
Эфиры, спирты, этилнитраты, ацетальдегиды и т. п., добавляе-
мые к основному топливу в .небольших количествах (0,5—1,0%),
вызывают смещение концентрационных пределов пропорционально
изменению теплотворной способности всей смеси.
в)	Влияние давления и температуры смеси
Влияние давления более высокого, чем атмосферное, на преде-
лы распространения пламени зависит от рода топлива. Для смесей
окиси углерода с воздухом пределы распространения пламени слабо
сближаются, а для углеводородо-воздушных смесей расходятся с по-
вышением давления. Пределы распространения пламени в водородо-
§ 3-2] Концентрационные пределы распространения пламени 25?
воздушных смесях сближаются при повышении давления до 10—
20 ата и расходятся при дальнейшем увеличении давления. В целом
влияние давления на пределы ослабевает по мере его увеличения.
Концентрационные пределы распространения пламени при
уменьшении давления ниже атмосферного сближаются, сливаясь при
Рис. 3-19. Концентрационные пределы распростра-
нения пламени в смесях углеводород+воздух+азот,
добавляемый к воздуху [Л. 63];	760 мм рт. ст.;
t ~ 20° С.
I — метан; 2—этан; 3 —бутадиен; 4—пропилеи; 5—
пропан; 6—бензин; 7—бензол; 8—гексан; ф—смесь
стехиометрического состава.
трациоиных пределов для углеводородов, за исключением метана,
имеют несколько четко выраженных минимумов рПред- Углеводоро-
ды тяжелее метана и легче гексаиа имеют два значения Рпред. По-
явление второго и последующего пределов по давлению наблюдает-
ся в смесях с а~0,54-0,3; они обусловлены возникновением холод-
ных пламен перед появлением нормального (горячего) пламени.
Для углеводородо-воздушных смесей при температуре 15—20° С
величина предельного давления составляет Рпред~30-г-35 мм рт. ст,
17—718
25$	 Характеристики .процесса горений
[Разд. 3
(рис. 3-21). Это давление понижается до 2—10 мм рт. ст. при заме-
не воздуха кислородом.
Состав углеводородо-воздушной смеси, соответствующий пре-
дельному давлению, как правило, не является стехиометрическим.
Эта смесь богаче, если DT<DK и беднее, если DT>DK; отклонение
от стехиометрического состава гем больше, чем больше разность
между коэффициентами диффузии топлив.а D? и кислорода DK.
Изомеризация молекул углеводородов и наличие двойных свя-
зей в них влияют в основном на верхний предел распространения
пламени и на абсолютную величину давления, при котором еще воз-
можно распространение пламени. Однако это влияние сравнительно
невелико.
Пределы распространения пламени примерно линейно зависят
от температуры смеси, сближаясь при понижении последней
(рис. 3-22) [Л. 35, 16 и 44]. Изменение концентрации топлива в сме-
§3-2] Концентрационные пределы распространения пламени 259
си на пределе в зависимости от температуры можно определить по
формуле
, Т —Т
<3-29
1 н 1 с
где Тн = 1 600 -н 1 650° К 0,68Тг/) — температура продуктов сго-
рания на нижнем концентрационном пределе распростра-
нения пламени;
Сн. Сд — концентрации топлива на нижнем пределе соответственно
при температурах Тс и Тс .
Рис. 3-21. Концентрационные пределы распространения пла-
мени в топливо-воздушных смесях в зависимости от дав-
ления [Л. 65]; t = 20° С; Q = 600 дж, нагревательная
спираль.
1 — метай; 2—бутан; 3— гексаи.
Формула (3-29) справедлива в широком диапазоне изменений
температуры смеси, но она теряет силу при температурах, близких
к температуре самовоспламенения.
Повышение температуры смеси сопровождается не только рас-
ширением диапазона воспламеняющихся смесей, но и уменьшением
минимального давления, при котором еше возможно распространи
17*
260
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
Рнс •КЗ -22. Нижний концентрационный
предел распространения пламени в зави-
симости от температуры топливо-воз-
душной смеси [Л. 5).
/ — окись углерода; 2—этилен; 3 «-метан;
4—пентаи.
ления или распада) и холодных
ние пламени. Например, при
повышении температуры смеси
изооктана (2,5%) с воздухом
от минус 50 до плюс 150° С
минимальное давление пони-
жается от 29 до 23 мм рт. ст.
(рис. 3-23).
При давлениях, близких
к атмосферному, и температу-
ре 20° С пределы распростра-
нения пламени изменяются
монотонно. Однако при высо-
ких давлениях и температурах
наблюдается резкое изменение
верхнего предела от давления
и тем раньше, чем выше тем-
пература и реакционная спо-
собность смеси. Это связано
с возникновением промежуточ-
ных продуктов реакции (окис-
лен. При высоких температурах
концентрационные пределы переходят в пределы самовоспламене-
ния (кривая 3 на рис. 3-24).
Рис. 3-23. Минимальное давление, при котором возможно
воспламенение смеси и-бутана (а) и изооктана (б) с возду-
хом, в зависимости от температуры [Л. 63).
Бомба 750 см2; 5 = 0,28 мм; в горючих топливо-воздушных
смесях 3,5% и-бутана и 2,5% изооктана.
ф—Q — 8 640 мдж; □ — Q = I 440 мдж; О — Q — 720 мдж.
г)	Влияние стенок и размеров взрывного сосуда
Экспериментальные данные о влиянии состояния поверхности
стенок взрывного сосуда, размеров, и материала стенок и других
факторов на пределы распространения пламени разноречивы
[Л. 39]. Однако можно сделать следующие общие выводы,
§ 3-2] Концентрационные пределы распространения пламени 261
Концентрация топлива на нижнем пределе практически не за-
висит от того, закрыты или открыты концы взрывной трубы. Верх-
ний предел распространения пламени в закрытых трубах по срав-
нению с открытыми соответствует, как правило, более богатым
смесям.
Направление движения пламени сильно влияет па нижний пре-
дел и слабо на верхний предел распространения пламени [Л. 63].
Рис. 3-24. Концентрационные пределы распространения пламени в
пропано-воздушных смесях в зависимости от давления н
температуры [Л. 67].
Кварцевая труба длиной 280 мм и диаметром 50,8 мм, помещен-
ная в электрически нагреваемую печь; воспламенение осуществ-
лялось нихромовой спиралью; пламя распространялось вверх;
<-стех = 4%.
l—t = 22° С; 2 —/=375° С; 3 — / = 650 °C (пределы
самовоспламенения).
Наименьшие концентрации топлива на нижнем пределе наблюдают-
ся при распространении пламени вверх, а наибольшие — при рас-
пространении пламени вниз.
Пределы распространения пламени зависят от размеров взрыв-
ного сосуда. Чем больше взрывной сосуд, тем слабее влияние его
размеров на пределы распространения пламени. Например, пределы
практически не зависят от диаметра взрывной трубы, если он боль-
ше 50 мм, а для сферы —если ее объем превышает ~2 000 см3.
262
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
Возможность распространения пламени через решетки и сетки
определяется не только составом, давлением и температурой смеси,
но также материалом, толщиной решетки и проходными сечениями
отверстий (щелей) в них,
С уменьшением диаметра отверстий d (ширины щели) и уве-
личением толщины решетки (сетки) /, т. е. с увеличением отноше-
ния l/d, пределы сближаются. При этом чем дальше состав смеси
от стехиометрического состава, тем меньше предельное отношение
lid. В первом приближении предельное отношение lid обратно про-
порционально коэффициенту температуропроводности смеси. С по-
нижением давления это отношение уменьшается приблизительно
прямо пропорционально давлению, т. е. обратно пропорционально
увеличению тепловой ширины фронта пламони. С повышением тем-
пературы смеси и особенно стенок сосуда предельное отиошение l[d
возрастает.
3-3. ПРЕДЕЛЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
aj Влияние физико-химических свойств топлива
Пределами воспламенения принято называть такие
предельные концентрации топлива в смеси, при которых местный
источник зажигания способен обеспечить распространение процесса
горения на весь объем смеси. По аналогии с концентрационными
пределами распространения пламени существуют верхний и
нижний пределы воспламенения. Они зависят от физико-химиче-
ских свойств топлива и окислителя, энергии и вида источника зажи-
гания, места его расположения и т. п. [Л. 16, 44, 60 и 69].
Воспламенение горючей смеси можно осуществить как путем
разогрева смеси до самовоспламенения, так и путем применения
местных внешних источников тепла: нагретых тел, пламени, элек-
трических разрядов. Из перечисленных способов воспламенения сме-
си в камерах сгорания различных типов двигателей широкое рас-
пространение получило электрическое зажигание. Поэтому в этом
параграфе приведены данные применительно к воспламенению сме-
сей электрическим разрядом.
Согласно тепловой теории воспламенения энергия, необходимая,
для воспламенения смеси,
f ST V
(1 + р ) — 1
Л = а 7	;	(З-зо)
У &срт 11
ДГ .
1 с сф
где Т — температура смеси;
ДГ = ТсЛ — Т — повышение температуры газа в сферической
сф ф с тепловой волне, распространяющейся от началь-
ного очага горения, определяемое как частное от
деления тепловой энергии, содержащейся в пре-
делах тепловой ширины фронта цладецц, на вес
газа ц еро трпдоемкость при ТСф,
§ 3-3]
Пределы воспламенения
263
gc — вес смеси, содержащейся в начальном очаге го-
рения;
срт— средняя весовая теплоемкость газа в шаровом
слое толщиной Зт, окружающем сферический на.
чальный очаг горения, при 7"^;
8Т — тепловая ширина фронта пламени;
Ro—радиус начального очага горения.
При R„ = 0 уравнение (3-30) приводится к виду, полученному
Я. Б. Зельдовичем [Л. 70]:
3 2 2-2	•
“н 10?с срт
применимы и к случаю воспламенения
них коэффициент теплопроводности
Формулы (3-30) и (3-31)
движущихся смесей, если в
заменить коэффициентом турбулентного обмена lw', а .величину
«и — скоростью распространения пламени в турбулентном потоке ит.
Рис. 3-25. Воспламеняющая энергия в зависимости от со-
става топливо-воздушной смеси [Л. 71]; />=760 мм рт. ст.;
t ~ 20° Q.
7—метан; 2—этап; 3—пропан; '4—бутан; 5—гексаы;г£—
гептан; 7—циклопропан; 8 — днэтиловый эфир;;2—бензол.
По мере увеличения молекулярного веса углеводорода область,
лежащая между верхним и нижним пределами воспламенения, по
коэффициенту избытка воздуха а сужается и смещается в сторону
богатых смесей (рис. 3-25). В том же направлении сдвигается и
оптимальный состав смеси (а0Пт), соответствующий минимуму кри-
вой Q=f(a). Это смещение является следствием различных скоро-
стей диффузии кислорода и топлива к начальному очагу горения.
264
Характеристики процесса горения
(Разд. 3
Для нормальных парафиновых углеводородов концентрация
топлива в смеси оптимального состава может быть определена из
соотношения
Со,.т^= Л5/П7	(3-32)
где Сопт — концентрация топлива в смеси оптимального состава,
«/о по объему;
Дт — коэффициент диффузии паров топлива в воздух, смг[сек.
Пределы воспламенения предельных и соответствующих непре-
дельных углеводородов различаются незначительно. Нормальные
углеводороды по сравнению с изомерными имеют, как правило, бо-
лее широкую область воспламенения.
Оптимальная [наименьшая по кривой Q=f(a)] величина воспла-
меняющей энергии QonT уменьшается при переходе от парафи-
новых углеводородов к этиленовым и далее к ацетиленовым. Для
воспламенения ароматических углеводородов требуется энергия,
мало отличающаяся от QonT парафиновых углеводородов, содержа-
щих то же количество атомов углерода [Л. 72]. С увеличением дли-
ны цепи углеводорода и ее разветвленности энергия, необходимая
для воспламенения смеси, возрастает. Влияние структурных разли-
чий в строении молекул ослабевает по мере удлинения прямой цепи.
Для большинства углеводородо-воздушных смесей оптимального
состава воспламеняющая энергия QOnT при давлении 760 мм рт. ст.
и температуре 20° С находится в пределах 0,18—0,30 мдж.
б)	Влияние концентрации кислорода и инертных газов
С увеличением концентрации кислорода в окислителе область
воспламенения расширяется; при этом в основном вследствие сме-
щения нижнего предела в область больших значений коэффициента
избытка воздуха (рис. 3-26) в том же направлении смещается опти-
мальный состав смеси. Например, для пропана аопт возрастает от
0,79 до 1,13 при изменении ф„ от 0,21 до 1,0.
Область воспламенения различных топливо-воздушных
С' — С'н
в координатах —------------- и описывается одной и
(св ~~ сн )ф0=1
кривой.
Связь между .минимальной воспламеняющей энергией
центрацией кислорода в окислителе дается уравнением
_ (Фонт )фр=1
та
смесей
той же
и кон-
(3-33)
Величина п близка к единице (п«0,8). Опытные данные для
метана, этана п пропана (рис. 3-27) при изменении ф„ от 1,0 до
0,21 и р от 1,0 до 0,2 ата подтверждают соотношение (3-33). По-
видимому, оно остается справедливым и для других углеводородов.
§ 3-3]
Пределы воспламенения
265
Минимальное значение QOnT получается при вполне определен-
ном расстоянии между электродами допт- Зависимость б0Пт от ф„
описывается в первом приближении соотношением
^опт 1
(^опт)фа=1 Ф™
(3-34 )
где 1,2-г-1,5.
фа	1,0	0,3	0,21	
“опт	1,13	0,90	0,79	
Фонт	0,002	0,012	0,25	р — 1,0 ата
мдж	0,010	0,058	0,70	р = 0,5 ата
>	0,060	0.300	5,7	р = 0,2 ата
Если известно 60пт, то минимальная энергия, необходимая для
воспламенения смеси оптимального состава, может быть вычислена
по формуле
QonT = 6-3«L-	(3-35
В уравнении (3-35) QOnT—в мдж, а бопт—в см.
Формула (3-35) аппроксимирует опытные данные по более чем
30 топливно-воздушным смесям и по трем углеводородам (метан,
266
Характеристики процесса горения
{Разд. 3
этан, пропан) при значениях концентрации кислорода в воздухе от
0,21 до 1,0 и давления от 0,2 до 1,0 ата (рис. 3-28).
Влияние инертного газа, добавляемого в исходную горючую
смесь, на воспламеняющую энергию зависит не только от физиче-
ских свойств инертного газа, но и от механизма реакции окисления
(Л. 73]. Добавление к углеводородо-воздушной смеси инертной при-
меси в количестве до 5—10% вызывает понижение воспламеняю-
щей энергии. При содержании в смеси инертного газа свыше 10%
его влияние становится таким же, как при реакциях, идущих без
разветвления цепей.
Результаты обработки экспериментальных данных работы
[Л.44] для метана, этана и пропана в безразмерных координатах
Рис. 3-27. Воспламеняющая энергия при
оптимальном составе горючей смеси в зави-
симости от концентрации кислорода
в окислителе [Л. 44].
/—2—граничные кривые для СН4; 2—5—
граничные кривые для СаНв; 3—4—гранич
„ ТТ , ^ОПТ	1
нь?е кривые для С3Не: —---------= ——;
(Уопт)ф1,=1
^опт __ 1
(^опт)фу=1
р, ата.
Метан .
Этан . .
Пропан .
1,0	0,5	0,33
0,0038 0,010
0,0019 0,009
0,002 0,010
0,025
0,023
0,026
0,2	0,1
0,050
0,053
0,060
0,2
Фонт
мдж
при
фр=1
§33]
Пределы воспламенения
267
св — си
। Q
и *8	---- показывают, что пределы воспламенения для
^опт
Рис. 3-28. Воспламеняющая энергия прн оптималь-
ном составе горючей смеси в зависимости от опти-
мальной величины разрядного промежутка.
р = 1,0	0,2 атсг, = 1,0 4-0,21; QonT — в мдж\
^опт —	О~~СН4; X — СаН^; Д'—С^Нд.
Из этих данных следует, что если для разных смесей отноше-
ния Q/Qonr остаются равными, то такие смеси находятся в соответ-
ственных состояниях, т. е. разности в концентрациях топлива на
пределах воспламенения составляют одну и ту же часть от соответ-
ственной разности концентраций топлива на пределах распростра-
нения пламени. Из этого следует, что концентрации топлива на
пределах воспламенения можно рассчитать, если известны концен-
трационные пределы распространения пламени, величины Q0XT н
Сопт (ССопт) .
в)	Влияние давления и температуры смеси
Качественно давление среды влияет на пределы воспламенения
так же, как на пределы распространения пламени. И так же имеет-
ся минимальное давление, при котором возможно воспламенение
горючей смеси.
Оптимальные величины воспламеняющей энергии и разрядного
промежутка при давлении р ф 1 ата могут быть рассчитаны по
формулам

iOl r’-r'
Рис. 3-29. Область воспламенения смесей углеводород + кислород + азот в зависимости от воспламеняющей
энергии (Л. 44]
	1,0	0,67	0,50	0,35	(Св — сн) при
метан ....	53,8	42.2	33,3	23,1	0,2^р^1,0 ата
О—этан 		50.0	39.3	31.0	21,5	
X—пропан. . . .	42.5	32,6	25,3	16,3	
00
Характеристики процесса горения	{Разд.
§ 3 3]
Пределы воспламенения
269
и
„	(^опт)^]
°ОПТ = р

Эти соотношения удовлетворительно подтверждаются опытными
данными, приведенными па рис. 3-30. Величина оптимального коэф-
Рис. 3-30. Оптимальная величина разрядного промежутка и вос-
пламеняющая энергия при оптимальном составе горючей смеси в
зависимости от давления [Л. 69 и 71).
(^ОПт)/?=:1
Условные
обозначения
мдж
О —водород
Д —ацетилен
Д—окись пропана
ф—пропан
X — пентан
0,020
0,0185
0,t35
0,35
0,49
^опт _ J______ . _______Зрпт __ J_____.
(Фопт)р=1 Р* <5опт)/?=1 Р
5-4—граничные кривые для Са11в и С3Н8 при = 1,0 4-0,21.
270
Характеристики процесса гО.рСнйй
[Разд. 3
фициента избытка воздуха не зависит от давления. Для вычисления
оптимальной воспламеняющей энергии при температуре Т можно
использовать уравнение
/273 \3
Qotrr ~ (Qonr)f _Q j 	(3-38)
Это соотношение удовлетворительно согласуется с опытными
данными [Л. 69] (рис. 3-31).
Рис, 3-31. Воспламеняющая энергия в зависимости
от температуры смеси [Л. 69].
Воспламенение производилось в трубе диаметром
25 мм; пламя распространялось вниз; давление сме-
си 735 мм рт. ст.; электроды—фланцевые;
<?опт. “РИ t = °° с
Условные обозначения
мдж
ф—пропав
X — пентан
Д — гептаи
0 — июоктан
Д —окнсь пропилена
; QonT _ /^?_у
«?опт 1/=0	\	]
0,71;
1,15;
t ,7i;
3,3:
0,27;
г)	Влияние скорости потока
Пределы воспламенения в значительной степени зависят от ха-
рактеристик потока в зоне разрядного промежутка.
Энергия, необходимая для воспламенения движущейся смеси,
может быть рассчитана по формуле
Q =Q»+ Aw1’5.	(3 39)
§ 3-3]
Пределы воспламенения
271
В (3-39) Qo — энергия, необходимая для воспламенения непо
движной смеси, мдж,
Л — опытный коэффициент; для пропано-воздушной
смеси при изменении давления от 51 до
102 мм рт. ст., Л = 0,475;
w — скорость потока, м/сек.
Опытные данные приведены па рис. 3-32, 3-33, 3-34 и 3-35.
С повышением скорости потока происходит сужение области
воспламенения.
Рис. 3-32. Воспламеняющая энергия в зависимости от со-
става и скорости движения бензино-воздушной смеси р
= 760 мм рт. cm.; t = 100* С; 5 = 0,4 мм; остроконечные
электроды;
О—w = 0; X —to = 25 м/сек; Д —to = 40 м[сек;
•—w = 50 м1.сек.
При DT<DK область воспламенения смещается в сторону более
богатых смесей и этот сдвиг тем больше, чем меньше отношение
DT/DK. Если же DT>DK, то смещение происходит в. CTopoily более
бедных смесей.
Для бензино-воздушной смеси оптимальный коэффициент ИЗ-
272
Характеристики процесса горения
[Разд. 3
Рис. 3-33. Воспламеняющая энергия в зависимости от ско-
рости движения пропано-воздушной смеси (Л. 75].
t = 26,6’ С: а = 0,77, тразр = 600 мксек, Ъ = 6,35 мм; О~
р = 50.Я мм рт, ст.; Д— р = 76,2 мм рт. cm.; X — Р =
= 101,66 мм рт. ст.
рис. 3’34. Область воспламенения бензино-
воздушной смеси в зависимости от скорости
потока при различных давлениях.
t == 100° С, 8 = 0.4 мм, Q = 12,5 мдж, остро-
конечные электроды.
X • О А О
р, мм рт. ст. 760 462 405 354 267
§ 3-3]
Пределы воспламенения
273
бытка воздуха в зависимости от скорости потрка может быть опре-
делен по формуле	__
aoirr = °>81 ~ 0,014•	(3-40)
Скорость потока w — в м/сек.
При заданной энергии электрического разряда и увеличении
скорости потока границы области воспламенения непрерывно сбли-
жаются, сливаясь при некотором значении и’м.акс. При этом с пони-
жением давления абсолютное значение а>макс уменьшается, а поло-
жение а>макс по коэффициенту избытка воздуха смещается в об-
ласть более богатых смесей (рис. 3-34).
д)	Влияние величины и формы разрядного промежутка
Энергия, необходимая для воспламенения горючей смеси, зави-
сит от формы и материала электродов, от величины разрядного
промежутка и времени соприкосновения начального очага горения
с электродами. В неподвижной среде [Л. 76]
Рис. 3-35. Область воспламенения бензино-воздушной смеси
/ —to = 0 и 2—да=40 м/сек, расчетные; 3—to =04-40 м/сек^
|8—71§
274
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
w, м}сек •—о	р, мм рт, ст. 760	8, мм 0,4	гс, ° К 373
О-о	350	0,4	373
А — 0	270	0,4	373
V —25	760	0,4	373
Д —40	760	0,4	373
▼ — 50	760	0,4	373
+-о	760	1,0	373
X -40	760	1.0	373
1 (р-40	760	3,0	373
—О	40	460	0,4	373
1 ^—40	353	—	373
—•	30	270	0,4	373
г 0-0	270	2,0	373
г • — 40	270	1,0	373
А-40	763	0,4	423
Здесь D — коэффициент диффузии;
— время соприкосновения начального очага горения
с электродами;
8 — величина разрядного промежутка;
d — диаметр электродов.
Материал, форма и диаметр электродов начинают заметно
влиять на воспламеняющую энергию только в том случае, если раз-
рядный промежуток меньше определенной минимальной величины
б (рис. 3-36) [Л. 68 и 77].
Абсолютное значение б уменьшается при приближении со-
става смеси к оптимальному, уменьшении концентрации инертного
разбавителя и увеличении концентрации кислорода в окислителе,
повышении давления и температуры смеси и т. п. [Л. 44, 60 и 63].
При давлениях, близких к атмосферному, минимальная воспла-
меняющая энергия остается постоянной в широком интервале из-
менений величины разрядного промежутка; с понижением давления
этот интервал сокращается. С понижением давления и увеличением
скорости потока наиболее благоприятные условия для воспламене-
ния осуществляются при значениях б, больших, чем для неподвиж-
ной рмеэд.
§ 3-4 ] Период задержки И темпер. самовоспл. углеводородов 275
В случае воспламенения движущейся смеси лучшими являются
электроды, имеющие малую поверхность соприкосновения с началь-
ным очагом горения и вызывающие меньшую турбулизацию потока
/, 2 и 5 — смесь 8,5% природного газа с воздухом; 3 н 4—
смесь 8,5% метана с воздухом.
в зоне разрядного промежутка. Например, остроконечные электроды
лучше, чем цилиндрические. С увеличением скорости потока и пони-
жением давления влияние формы электродов на границы воспламе-
нения возрастает (рис. 3-37).
3-4. ПЕРИОД ЗАДЕРЖКИ И ТЕМПЕРАТУРА
САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ
а)	Общие представления о периоде задержки и температуре
самовоспламенения
Периодом задержки самовоспламенения рас-
пыленного жидкого топлива называется интервал времени между
началом подачи топлива и моментом перехода медленной химиче-
ской реакции во взрыв. Таким образом, он охватывает процесс рас-
пиливания, нагревания и испарения капель топлива, диффузию па-
ров и кислорода и, наконец, химические реакции молекул топлива
(или продуктов их термического распада) с кислородом.
18*
276
Характеристики процёссЗ горений
[Разд. 3
В общем случае период задержки самовоспламенения мож.но
представить состоящим из двух частей: времени, определяемого фи-
зическими факторами, Тф и времени, определяемого химическими
факторами, тх:
(3-42)
тсв хф *1“ *х'
Рис. 3-37. Область воспламенения бензино-воздушной смеси
в зависи?лости от скорости потока при цилиндрических и
остроконечных электродах; t = 100° С; Q = 12,5 мдж,
	5, мм	р, мм рт. ст.	Электроды
•о I 1	0,4 2,0	7601 267 J	остроконечные
+ —	0.4	7601	
X — А —	3,0 2,0	760 1 267 (	цилиндрические
V —	4,0	267 )	
§ 2-4 ] Период заДерИскй й темпер. самбЬоспл. углеводородов 277
Если Тф << тх, то это означает, что процесс протекает в кинети-
ческой области. К этому случаю откосятся, например, самовоспла-
менение гомогенных горючих смесей и воспламенение капель при
низкой температуре, когда химические реакции идут весьма вяло и
могут опережаться даже не слишком интенсивными диффузионны-
ми процессами в паровой оболочке капли.
При Тф » Тх процесс окисления топлива протекает в диффузи-
онной области. Примером такого процесса является воспламенение
газообразного и жидкого топлива, вводимого в камеру сгорания
при высоком температурном уровне процесса. Тогда задержка вос-
пламенения определяется в основном временем смесеобразования.
В диффузионной области перестают играть определяющую роль
свойства топлива и окислителя.
Обе крайние области возможного протекания процесса воспла-
менения ограничивают промежуточную область, в которой оказы-
ваются соизмеримыми времена протекания физической и химиче-
ской стадий процесса воспламенения.
Зависимость периода задержки самовоспламенения жидких ин-
дивидуальных углеводородов и сложных моторных топлив от тем-
пературы выражается уравнением
1g ТСВ = А + 4.-	(3-43)
Здесь А и В — примерно постоянные величины для смеси данного
химического состава и при изменении температуры
в сравнительно узком интервале.
Типичные диаграммы lgtcB=/^y^ Для цетана (легко воспла-
меняющееся топливо) и а-метилнафталина (тяжело воспламеняю-
щееся топливо), впрыскиваемых в жидком виде в нагретую бомбу,
приведены на рис. 3-38 [Л. 16 и 78]. Видно, что температурный ко-
эффициент В, который прямо пропорционален энергии активации,
с повышением температуры непрерывно уменьшается. При этом ка-
жущаяся энергия активации понижается от высоких значений
(Е «50 000-ь 30 000 ккал/кг-моль), характерных для гомогенных сме-
сей, до чрезвычайно малых величин (Е «5 000 ч-1 000 ккал/кг-моль).
Так как такое значительное изменение энергии активации по темпе-
ратуре наблюдается только при подаче жидкого топлива в распы-
ленном виде, это указывает на изменение соотношения между сте-
пенью влияния физических и степенью влияния химических факто-
ров. Примерное представление о влиянии физических и химических
факторов па период задержки самовоспламенения можно получить
из сопоставления графиков 1 и 2 с графиками 6 и 7 на рис. 3-38.
б)	Влияние физико-химических свойств топлива
Период задержки самовоспламенения зависит от структуры мо-
лекул и химического состава топлива (Л. 79].
У .нормальных углеводородов (рис. 3-39) величина тсв умень-
шается с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Изомер-
ные углеводороды по сравнению с нормальными имеют, как пра-
вило, другую величину задержки самовоспламенения. Например,
изомерные углеводороды парафинового ряда имеют увеличенные
278	Характеристики процесса горения	[ Разд. 3
Рис. 3-38. Период задержки самовоспламенения жидкого
топлиза в зависимости от температуры газа в тигле [Л. 78].
/ — а—метнлнафталин; 2—цетан;
Рис. 3-39. Период задержки самовоспламенения жидких
топлив в зависимости от числа атомов углерода в моле-
куле углеводорода [Л. 79]; р = 21 кГ}см*\ t = 482® С; топ-
ливо впрыскивалось в бомбу.
• — н-парафины; О—изоолефины; X—циклогексаны;
А/ —декалин; Д2—дициклогексил.
§ 3-4 ] Период задержки и темпер, самовоопл. углеводородов 279
Тсв- Это связано с уменьшением эффективной длины углеродной
цепочки в молекуле [Л. 61].
При одинаковом числе атомов углерода в. молекуле углеводо-
роды парафинового ряда по сравнению с углеводородами другого
ряда имеют наименьшие тсв. Циклогексаны занимают промежуточ-
ное положение между парафинами и олефинами. Относительное
положение различных групп углеводородов сохраняется, как пра-
вило, в широком интервале изменений температур среды (рис. 3-40).
Рис. 3-40. Период задержки самовоспламене-
ния жидких топлив в зависимости от темпе-
ратуры газа [Л. 79].
р = 21 кГ/см*; топливо впрыскивалось
в бомбу.
ф—парафины; 1—и-октаи C8Hi8; 2—н-окта-
декаи С1,Н38: о — олефины; 3—1-октен С8Н18;
4— t-октадецен CI8H88; X — циклические; 5—
метилциклогексан С7Н14; 6—этилциклогек-
саи С»Н18; 7—бутилциклогексап СщН,»; 8—
де^алци CipHi8; 9—дициклогексил С^Н^.
280
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
Из дистиллятных топлив наилучшими в отношении легкости
воспламенения являются топлива из парафиновых нефтей, далее
Рис. 3-41. Период задержки самовоспла-
менения жидких топлив в зависимости
от цетанового числа ЦЧ [Л. 83 и 81];
р = 21 кГ/см7', t -= 537° С; топливо
впрыскивалось в бомбу.
ф— н-парафнны; О—изоолефииы; А —
нефть вторичной очистки; Д — нефть
первичной очистки: X — смесь цетана
с а — метнлнафталнном Р = 583° С)
[Л. 81].
следуют топлива из нафтено-
вых и затем из ароматических
нефтей. Склонность топлива к
окислению и самовоспламене-
нию в первом приближении
может быть охарактеризована
цетановым' числом (ЦЧ).
Связь периода задержки
самовоспламенения жидких
топлив, впрыскиваемых в на-
гретую бомбу, с цетановым
числом может быть иллюстри-
рована графиками на рис. 3-41
[Л. 80 и 81]. Прн данной тем-
пературе газа влияние ЦЧ на
тсв ослабевает по мере уве-
личения абсолютной величины
цетанового числа. Это объяс-
няется тем, что ЦЧ оказывает
влияние на тх и не влияет
на Тф.
Склонность топлива к са-
мовоспламенению можег ха-
ны минимальные температуры самовоспламенения
рактеризоваться температурой
самовоспламенения, хотя она
и не является, строго говоря
физической константой топли-
ва. Она зависит от давления,
материала стенок сосуда, со-
става окислителя, структуры
молекул топлива и других
факторов.
В табл. 3-6 и 3-7 приведе-
топлив, получен-
ные при -воспламенении топлив, впрыскиваемых в нагретый тигель
[Л. 61 и 82].
Влияние структуры молекулы парафиновых углеводородов на
(св однозначно характеризуется эффективной длиной углеродной
цепочки (рис. 3-42), которая вычисляется по формуле [Л. 61].
r^giNi
= z(z — 1) ’
(3-44
где z— число групп СН3 в молекуле;
z — число углеродных цепочек, начинающихся и оканчивающихся
группой СН3;
g,— число возможных цепочек, содержащих атомов углеро-
да,-
§ 3-4] Период задержки и Темпер. самовосПл. углеводородов 281
Рис. 3-42. Минимальная температура самовоспламенения парафиновых углеводо
родов, впрыскиваемых в жидком состоянии в воздух в зависимости от средней
длины углеродной цепочки [Л. 61].
282
Характеристики процесса горения
[Разд. 3
Таблица 3-6
Минимальная температура самовоспламенения чистых
углеводородов и сложных топлив, вводимых в нагретый
газ в жидком состоянии [Л.82]
« Топливо	Эмпириче- ская фор- мула	Температу- ра само- воспламе- нения, • С	Период задержки самовос- пламене- ния. сек
Пропан		с,н8	504	6
Бутан	•	с4н18	431	6
Пеитан		С5Н12	284	24
Гексан 		с8н14	261	30
Гептан 		С,н1в	247	30
Октан 		с„н,8	240	54
Нонан 	•	.	с9нг(,	234	66
Декан	•		232	54
Гексадекан	•	. . . . •	CieH34	230	66
Пентен	•		с5н10	298	18
Гексен 	 .	с8н12	272	72
Гептен 		с,ни	263	66
Октен 	•	С8н18	256	72
Децен	•			244	78
Тетрадецен 		Ci4H2e	239	66
	С^Нзо	240	78
	С5Н10	385	6
Метилциклопентан		О8Н1г	329	6
Циклогексан 		С8Н12	270	102
Метнлциклогексан		С,Нн	265	103
Этилциклогексан ..... 		о8Н18	264	114
	свнв	591	42
Толуол 	 		С7Н8	568	48
м-Кснлол		С8Н10	563	54
Этилбензол . . • 		С8Н10	460	18
Пропнлбензол 			456	12
Бутилбензол		C„HU	438	6
Дифенил . . . 		c10HM	577	36
Дифенилметаи 		—	517	18
Бензин (октановое число 100/130) . .	—	451	6
Керосин	•		—	249	66
			.
величин, входящих
Ниже для иллюстрации приведены значения
в формулу (3-44), для двух углеводородов.
§ 3-4] Перйод задержки н темпер, самовоспл. углеводородов 283
Углеводород	Формула	г	1	Ni	Si	Lu
Нонан
I	I	I	I	I	I	I	I	I
—с—С—С—С—С—С—С—С— с —
I	I	I	I	I	I	I	I	I
2, 2, 3, 3 — тетраметилпентан
I I
С—С — С—С—с
— с-----с—
Нормальные углеводороды различных гомологических рядов, но
с одинаковым количеством атомов углерода в молекуле по величине
tCB располагаются в следующей последовательности; парафиновые,
олефиновые, нафтеновые и углеводороды бензольной группы. Пер-
вые три ряда углеводородов мало различаются по температуре са-
мовоспламенения; углеводороды последнего ряда имеют существен-
но повышенные значения /си.
Содержание углеводородов бензольной группы в нефтях обычно
невелико. Следовательно, tCB моторных топлив должна слабо зави-
сеть от химического состава и значительно — от температурного
интервала выкипания сложного топлива. Температура самовоспла-
менения сложных топлив не подчиняется закону аддитивности. Как
правило, tea смесей несколько ниже температуры самовоспламене-
ния, вычисленной по правилу смешения.
Таблица 3-7
Минимальная температура самовоспламенения топлив,
вводимых в нагретый газ в жидкой фазе [Л.61]
Топливо	При /7=370 мм. рт. ст., 'св. ° С	При р=742 мм рт. ст., /св- * С
Авиационный бензин (октановое число		
1154-145) 		573	473
Авиационный бензин (октановое число		
1004-130) 		553	440
н-Гексан		497	234
н-Октан		465	220
н-Декац	  .....	458	203
Топлива для реаитивных самолетов:		
(JP-4)		444	242
(JP-3)	  ....	449	238
(JP-1)		462	228
284
Характеристики процесса горения
[ Разд. 3
в)	Влияние состава окислителя и присадок
Понижение концентрации кислорода в окислителе приводит
к увеличению тсв [Л. 4, 6, 8 и 84]. Типичное изменение относитель-
ного периода задержки самовоспламенения для различных топлив
Рис. 3-43. Влияние концентрации
кислорода в окислителе на отно-
сительную величину периода за-
держки самовоспламенения
[Л. 84].
(газойля, соляра) по величине показано «а рис. 3-43.
Балластировка окислителя продуктами сгорания или инертными
газами вызывает увеличение тСв-
г)	Влияние давления н температуры смеси
Связь периода задержки самовоспламенения топлива с давле-
нием среды определяется уравнением
v=7-	<3-45)
Постоянные А и п определяются по экспериментальным данным.
Для однородных смесей п~1, а для неоднородных величина
n«0,5-i-0,4 [Л. 80 и 85]. Уменьшение п с переходом от газовых сме-
сей к двухфазным указывает на то, что физические процессы, опре-
деляющие образование газовой смеси около капель, становятся ре-
шающими.
Из имеющихся чрезвычайно ограниченных данных по влиянию
давления среды па температуру самовоспламенения можно сделать
вывод, что температура среды, при которой происходит самовоспла-
менение как индивидуальных углеводородов, так и сложных топлив,
быстро растет с понижением давления (табл. 3-6) [Л. 61].
Подогрев топлива способствует уменьшению периода задержки
самовоспламенения [Л. 86 и 87].
ЛИТЕРАТУРА К ТРЕТЬЕМУ РАЗДЕЛУ
1.	Семенов Н. Н., Основные вопросы современной теории
гомогенного горения однородных газовых смесей, Изв. АН СССР,
ОТН, 1953, № 5.
2.	Эванс, Современные теории нормального распространения
пламени, «Вопросы ракетной техники», 1954, № 1.
3.	Т а п f о г d С., Pease R., Theory of Burning Velocity,
J. Chem. Physics, 1947, v. 15, № 7, 12.
4.	Особенности процессов горения при низких давлениях
(Обзор статей), «Вопросы ракетной техники», 1952, вып. 4,
Литература к третьему разделу
285
5.	X и т р и н Л. Н., Физика горения и взрывов, Изд. МГУ, 1957.
6.	Зельдович Я. Б. и Воеводский В. В., Тепловой
взрыв и распространение пламени в газах, Изд. Моск. мех. ин-та, 1947.
7.	Зельдович Я. Б. и др. Теория теплового распространения
пламени, ЖФХ, 1938, т. 12, вып. 1.
8.	S i m о п D. М., Flame Propagation. Ill—Theoretical Consi-
deration of the Burning Velocities of Hydrocarbons, Am. Chem. Soc.
1951, v. 73, № 1.
9.	Simon D. M., Flame Propagation. Active Particle Diffusion
Theory, Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, № 12.
10.	Powling J., A New Burner Method for the Determination
of Low Burning Velocities and Limits of Inflammability, Fuel, 1949,
v. 28, № 2.
11.	Botha G., Spalding D. B., The Laminar Flame Speed
of Propane-Air Mixtures with Heat Extraction from the Flame, Proc.
Roy. Soc., Ser. A, 1954, v. 225, № 1160.
12.	Сполдинг Д. Б., Основы теории горения, перев. с ан-
глийского, Госэнергоиздат, 1959.
13.	Cullen R. Е., A Nondimensional Correlation of Flame
Propagation at Subatmospheric Pressure, Tr.ASME, 1953, v. 75, № 1.
14.	Gerstein M., Levine O., Wong E. L., Fundamental
Flame Velocities of Hydrocarbons, Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, №12.
15.	Gerstein M. and others, Flame Propagation. Il—The De-
termination of Fundamental Burning Velocities of Hydrocarbons by
a Revised Tube Method, J. Am. Chem. Soc., 1951, v. 73, № 1.
16.	И о ст В., Взрывы и горение в газах, Изд. иностранной ли-
тературы, 1952.
17.	Simon D. М., Wong Е. L., Flame Velocities over
a Wide Composition Range for Pentane-Air, Ethylene-Air and Pro-
рап-Air Flames, NACA, RM E 51HO9, 1951.
18.	Linnett J. W., Hoare M. F., Burning Velocities
in Ethylene-Air-Nitrogen Mixtures, Third Symposium on Combustion
and Flame and Explosion Phenomena, Baltimore, 1949.
19.	Egerton A., Lefebvre A. H., Flame Propagation: the
Effect of Pressure Variation on Burning Velocities, Proc. Roy. Soc.,
Ser. A, 1954, v. 222, № 1149.
20.	Friedman R., Burke E., Burning Velocities Acetylene
and Di deuteroacetylene with Air, Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, № 12.
21.	Reynolds T. W., Gerstein M., Influence of Molecular
Structure of Hydrocarbons on Rate of Flame Propagation, Third
Symposium on Combustion and Flame and Explosion Phenomena, 1949.
22.	Влияние физико-химических факторов на скорость распро-
странения фронта пламени (обзор статей), «Вопросы ракетной
техники», 1952, № 5.
23.	Jah n G., Der Zundvorgang in Gasgemischen, 1934.
24.	Egerton A., Th a bet S. K-, Flame Propagation, the
Measurment of Burning Velocities of Slow Flames and the Determi-
nation of Limits of Combustion, Proc. Roy. Soc., 1952, v. 211, № 1107.
25.	В a d a m i G. N., Egerton A., Determination of Burning
Velocities of Slow Flames, Proc. Royal. Soc., Ser. A, 1955, v. 228, №1174.
26.	Walker P., Wright C., Stability and Burning Velocity
of Bunsen Flames with Propane-Carbon Monoxide Mixtures, Fuel,
1952, v. 31, № I.
286
Литература к третьему разделу
27.	L е a s о n D. В., The Effect of Gaseous Additions on the
Burning Velocity of Propane-Air Mixtures, Fourth Symposium on
Combustion, Baltimore, 1953.
28.	Martin D. G., Flame Speeds of Mixtures Containing Seve-
ral Combustible Components or a Known Quantity of Diluent, Fuel,
1956, v. 35, № 3.
29.	Линчевский В. П., Топливо и его сжигание, Метал-
лургиздат, 1947.
30.	Dugger G. L., Graab D. D., Flame Speeds of 2,2,4-Tri-
methylpentane-Oxygen-Nitrogen Mixtures, NACA, TN 2680, 1952.
31.	Воронков В. и др., Нормальное горение кислородных
и воздушных смесей окиси углерода, ЖФХ, 1935, т. 6, вып. 10.
32.	Р i с k е г i n g Н., Linnet J., Burning Velocity Determi-
nations- The Burning Velocities of Some Ethylene-Oxygen-Nitrogen
Mixtures, Trans. Faraday Soc., 1951, v. 47, № 346.
33.	Dugger G. L., G r a a b D. D., Flame Velocities of Hydro-
carbon-Oxygen-Nitrogen Mixtures, Fourth Symposium on Combus-
tion, Baltimore, 1953.
34.	Price T. W., Potter J. H., Flame Velocities in Carbon
Monoxide-Oxygen Mixtures, Trans ASME, 1953, v. 45, № 1.
35.	Gaydon A., Wolf hard, Flames. Their Structure, Radia-
tion and Temperature, Chapman Hall, 1953.
36.	Wonterghem J., Tiggel en A., Chain-Branching Acti-
vation Energy in Acetylene-Oxygen Flames, Fifth Symposium on
Combustion, 1955.
37	и 38. Головина E. С. и Федоров Г. Г., Влияние
физико-химических факторов на скорость распространения пламе-
ни. В сб. «Исследование процесса горения», Изд. АН СССР, 1959.
39.	Dugger G. L., Graab D. D., Flame Velocities of Propane-
and Ethylene-Oxygen-Nitrogen Mixtures, NACA, RME52, J 24, 1952.
40.	Барский Г. А. и Зельдович Я- Б., Кинетика горения
окиси углерода, ЖФХ, 1951, т. 25, № 5.
41.	Mellisch С. Е., Linnet t J. W., The Influence of Inert
Gases on Some Flame Phenomena, Fourth Symposium on Combus-
tion, Baltimore, 1953.
42.	С 1 i n g m a n W. H. and others, Burning Velocities of Methane
with Nitrogen-Oxygen, Argon-Oxygen and HeTium-Oxygen Mixtures,
Fourth Symposium on Combustion, Baltimore, 1953.
43.	Morgan G. H„ Kane W. R., Some Effects on Inert
Diluents on Flame Speeds and Temperatures, Fourth Symposium on
Combustion, Baltimore, 1953.
44.	L e w i s B, Elbe G., Combustion, Flames and Explosions
of Gases, 1951.
45.	Leah A. S., The Influence of Water Vapour on Flame
Temperatures in Carbon monoxide Explosions, Philos. Mag., 1947,
v. 38, № 284.
46.	Зельдович Я. Б., Семенов Н. Н., Кинетика хими-
ческих реакций в пламени, ЖЭТФ, 1940, т. 10, вып. 9—10.
47.	Хи трин Л. Н., Экспериментальное исследование влияния
давления на нормальную скорость распространения пламени, ЖТФ,
1937, т. 7, вып. 1.
48.	Колодцев X. И. и Хитрин Л. Н„ Применение мето-
да «бомбы постоянного давления» для исследования влияния дав-
Литература к Третьему разделу
287
ления на иормальную скорость распространения пламени в газах,
ЖТФ, 1937, т. 7, вып. 2.
49.	Хи тр ни Л. Н., Влияние давления на скорость распро-
странения пламени окиси углерода, ЖФХ, 1948, т. 12, вып. 7.
50.	G а г n е г F. Н., Long R., A s h f о г t h G., Effect of Pres-
sure on Burning Velocities of Benzene-Air, н-Heptane-Air and
2,2,4-trimethylpentane-Air Mixtures, Fuel, 1951, v. 30, № 1.
51.	Johnston W. S„ M e a s u r e s, Flame Velocity of Fuels
at Low Pressures, J. SAE, 1947, v. 55, № 12.
52.	Selected! Combustion Problems, Butterworth Sci. Publ., 1954.
53.	E d s e R., Strauss W. A., Stability and Burning Veloci-
ties of Laminar Carbon Monoxide-Air Flames at Pressure up to 93
Atmospheres, J. Chem. Physics, 1956, v. 24, № 6.
54.	Egerton A., Sen D., Flame Propagation; the Influence
of Pressure on the Burning Velocities of Flat Flames, fourth Sympo-
sium on Combustion, Baltimore, 1953.
55.	D u g g e r G. L., Weast R. C., Heimel S., Flame Velo-
city and Preflame Reaction in Heated Propane-Air Mixtures, Ind.
Engng. Chem., 1955, v. 47, № 1.
56.	Dugger G. L., Effect of Initial Mixture Temperature on
Flame Speed of Methane-Air, Propane-Air and Ethylene-Air Mixtu-
res, NACA, 1952, Rep. 1061.
57.	В г о e z e J. J., Theories and Phenomena of Flame Propaga-
tion, Third Symposium on Combustion and Flame and Explosion
Phenomena, 1949.
58.	D u g g e r G., Heimel S., Flame Speeds of Methane-Air,
Propane-Air, Ethylene-Air Mixtures at Low initial Temperatures, 1952,
NACA TN 2624.
59.	A 1 b r i g h t R. E., Heath D. P., T h e n a R. N., Flame
Velocities of Liquid Hydrocarbone, Ind. Engng Chem., 1952, v. 44, № 10.
60.	Scull W. E., Relation Between Inflammables and Ignition
Sources in Aircraft Environments, NACA, 1951, Rep. 1019.
61.	Zabetakis M. G., Minimum Spontaneous Ignition Tem-
peratures of Combustibles in Air, Ind. Engng. Chem., 1954,
v. 46, № 10.
62.	Lewis B., Elbe G„ Fundamental Principles of Flammabi-
lity and Ignition, Z. Electrochem., 1957, Bd 61, № 5.
63.	С о w a r d H. F., Jones G., Limits of Flammability of
Gases and Vapors, 1952.
64.	Swett С. C., Spark Ignition of Flowing Gases Using Long-
duration Discharges, 6th Sympos. on Combustion, Reinhold Publ.
Corp., Ltd, 1957.
65.	Di Piazza J. T. and others, Flammability Limits of Hydro-
carbon-Air Mixtures, Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, № 12.
66.	Д p о з д о в H. П., Зельдович Я- Б., Диффузионные
явления у пределов распространения пламени, ЖФХ, 1943, т. 17,
вып. 3.
67.	В u г g о у n е J. Н., Neale R. F., Some New Measurments
Inflammability Ranges in Air, Fuel, 1953, v. 32, № 1.
68.	3 e н г e p H. H., Исследование воспламенения в искровом
разряде. В кн. «Сгорание в транспортных поршневых двигателях»,
Изд. АН СССР, 1951.
288
Литература к третьему разделу
69.	Fenn J. В., Lean Flammability Limit and Minimum Spark
Ignition Energy, Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, № 12.
70.	Зельдович Я. Б. и др. К теории искрового воспламене-
ния газовых взрывчатых смесей, ЖТФ, 1949, т. 23, вып. 11.
71.	Blanc М. V. and others, Ignition of Explosive Gas Mixtures
by Electric Sparks, Third Symposium on Combustion and Flame and
Explosion Phenomena, Baltimore, 1949.
72.	C a 1 e о t e H. F. and others, Spark Ignition Effect of Mole-
cular Structure, Ind. a. Engng Chem., 1951, v. 44, № 11.
73.	Linnet J. W., Nutbourne D. M., The Spark Ignition
of Nitrous Oxide-Hydrogen Mixtures, Third Symposium on Combus-
tion and Flame and Explosion Phenomena, Baltimore, 1949.
74.	Kowal sky A., Die Entzundung von Knallgas durch elek-
trische Funken, Physikalische Chemie, 1930, Bd. 11, H. 1.
75.	Sweet С. C., Effect of Gas Stream Parameters on the
Energy and Power Dissipated in a Spark and on Ignition, Third
Symposium on Combustion and Flame and Explosion Phenomena,
Baltimore, 1949.
76.	Roth W., G e s t P. G., Elbe G., Lewis B., Heat Gene-
ration by Electric Sparks and Rate of Heat Loss to the Sparke
Electrodes, J. Chem. Phys., 1951, v. 19, № 12.
77.	Морган Д., Принципы зажигания, Машгиз, 1947.
78.	М i с h a i 1 о w а М. N., Neuman М. В., NACA ТМ, 1936,
№ 813.
79.	Elliot М. A., Combustion of Disel Fuel, SAE Quart.
Trans., 1949, VIII, v. 3, № 3.
80.	M u i 1 1 i n s В. P., Studies on Spontaneous Ignition of
Fuels Injected into Hot Air Stream, Fuel, 1953, v. 32, № 2.
81.	M ii 11 e г R., Kraftfahrtechnische Forschungsarbeiten, 1936, № 3.
82.	J a c k s о n J. L., Spontaneous Ignition Temperatures of
Commercial Fluids and Pure Hydrocarbons, Ind. Engng Chem., 1951,
v. 43, № 12.
83.	Вырубов Д. H., Влияние добавок газов на процесс сго-
рания в двигателях дизеля, «Дизелестроение», 1940, № 7.
84.	Pah 1, Beitrage zur Erforschung des Ziindproblenmes fliissiger
Brennstoffe, Munchen, 1927.
85.	Сербинов А. И., Рол1$ физических и химических про-
цессов при самовоспламенении’ распыленных жидких топлив,
В кн. «Сгорание в транспортных поршневых двигателях», Изд.
АН СССР, 1951.
86.	М о р о з о в А. и Смирнов А., Исследование воспламе-
нения дизельных топлив в бомбе, «Дизелестроение»,*1938, № 10.
87.	Ш м и г е л ь с к и й Н. В., Исследование воспламенения и
сгорания распыленных дизельных топлив, Оборонгиз, 1938.