Оптимальний період затримки запалення залежить від конструкції камери згоряння і від здатності палива до самозапалювання, що виражається цетановим числом (ЦЧ) палива. Необхідне цетанове число залежить від типу двигуна (його швидкохідності і ступеня стиску), а також від інших факторів.

Оптимальне ЦЧ при різній частоті обертання колінвалу n визначається за формулою:

ЦЧ = 3,5·n1/3

Авіаційні і газотурбінні двигуни.

На відміну від поршневих двигунів, робочий процес у реактивних двигунах здійснюється безупинно. У камеру згоряння роздільно подаються паливо з паливних баків і повітря, що забирається з атмосфери. Повітря піддається стиску, проходячи через дифузор (у прямоточних реактивних двигунах) чи турбіну. Відповідно до перетворень, яким піддається горюча суміш, камеру згоряння умовно поділяють на три зони. У першій паливо випаровується й утворює горючу суміш. У другій відбувається згоряння паливно-повітряної суміші. У третій продукти згоряння, температура яких досягає 2300°C розбавляються повітрям, після чого їх можна подавати на турбіну, не побоюючись зруйнувати її лопаті. На виході з турбіни гази попадають у форсажну камеру. Сюди при необхідності подається додаткова порція палива, при згорянні якої одержують додаткову потужність.

Згоряння реактивних палив супроводжується утворенням нагару на форсунці, голівці і стінках робочої камери. Нагар утворюється тим більше, чим вище температура кипіння, в'язкість і густина палива, а також вміст у ньому ароматичних вуглеводнів. Нагароутворення змінює гідравлічні характеристики форсунок, і якість розпилення погіршується, що приводить до підвищеної димності двигуна.

Робочий процес у газотурбінних установках подібний із процесом, що протікає в реактивних двигунах. В тому і в іншому випадку в камеру згоряння роздільно подають паливо і стиснене повітря. У першій зоні відбувається сумішоутворення, потім виникають зони активного горіння і догорання суміші. Продукти згоряння обертають колесо газової турбіни. Істотною відмінністю є те, що в газотурбінних установках немає форсажної камери. У газових турбінах продукти згоряння також розбавляються великою кількістю повітря, у результаті чого їхня температура знижується з 1800-2000оС до 600-850оС. Таким чином, загальна кількість повітря, що витрачається, у кілька разів більше стехіометрично необхідної. Однак, кількість первинного повітря, яке подається в камеру згоряння, складає 25-35% від усієї кількості, так що коефіцієнт його надлишку при горінні дорівнює 1.1-1.5. Через великі втрати тепла ККД найпростіших газотурбінних установок складає 20-26%, комбінованих (обладнаним дизель-генератором з наддувом) -- до 40%.

Газотурбінні установки при відповідній підготовці можуть споживати усі види палива, включаючи тверде (пилоподібне) і газоподібне.

Вимоги до палив визначаються стандартами чи технічними умовами, а також нормами. Існує комплекс методів їх кваліфікаційної оцінки. Відповідність вимогам стандартів перевіряється для кожної партії палив, кваліфікаційні випробовування проводяться при зміні технології виготовлення чи палива при постановці нового виду палива на виробництво на конкретному підприємстві. Сукупність усіх нормативних показників точно характеризує експлуатаційні види палив.

Практично усі вимоги, встановлені до палив, важливі в екологічному відношенні, тому що забезпечують нормальне протікання процесу згоряння, при якому має місце мінімальна емісія шкідливих речовин і витрата палива. Важливе значення мають і показники, що характеризують небезпеку палив для обслуговуючого персоналу. Відхилення від оптимальних значень приводять до збільшення емісії шкідливих речовин і загальної перевитрати палива. Екологічна значимість основних характеристик палив представлена в таблиці:

Характеристика | Параметри, що визначають екологічні

властивості

Займистість:

Октанове число

Цетанове число |

Повнота згоряння палива, ККД двигуна, стукіт.

Повнота згоряння палива, ККД двигуна, стукіт, димність ВГ, пускові властивості.

Фракційний склад:

Початок кипіння

Кінець кипіння |

Пускові властивості, втрати при випарі, протильодові властивості

Повнота згоряння палива, утворення відкладень, фізична стабільність (колоїднохімічний стан)

В'язкість | Ефективність сумішоутворення, витрата палива, димність ВГ*

Зміст сірки | Викиди SOx твердих частинок, утворення відкладення

Ароматичних вуглеводнів | Викиди ПАВ**, твердих частинок, утворення відкладень у камері згоряння

Фактичних смол | Утворення відкладень у паливній системі

Олефінів | Утворення відкладень у паливній системі

Свинцю | Токсичність палив, викид сполук свинцю, утворення відкладень у камері згоряння

Період індукції й інші показники, що характеризують хімічну стабільність | Утворення осаду при збереженні палива й утворення відкладень на деталях двигуна і паливної апаратури

Йодне число | Вміст неграничних сполук, що знижують хімічну стабільність

Тиск насичених пар | Втрати при випарі

Температура спалаху | Пожежонебезпека

Діелектричні властивості | Пожежонебезпека

Зольність | Викиди твердих частинок, теплопередача, ККД котлів і турбін

Густина | Ефективність сумішоутворення

Температури затвердіння і помутніння, гранична температура фільтрування | Пускові властивості, подача палива і час прогріву двигуна

* ВГ - відпрацьовані гази

** ПАВ - поліциклічні ароматичні вуглеводні

Рідкі нафтові палива підрозділяють на дистилятні і залишкові. До дистилятних відносять автомобільні й авіаційні бензини, реактивні, дизельні, грубні і газотурбінні палива, а також малов'язке суднове паливо. Залишкові палива містять нафтові залишки, що не переганяються. Вони представлені моторними паливами ДТ і ДМ, високов'язкими судновими паливами та флотським і котельним мазутом. Як правило, кожне паливо випускається у вигляді окремих марок, що розрізняються октановими чи цетановими числами, вмістом сірки, температурою спалаху й ін. В останні роки розробляються т.зв. екологічно поліпшені палива, що у загальному випадку характеризуються зниженим вмістом сірки, ароматичних вуглеводнів, меншою випаровуваністю.

Крім цього в місцях видобутку нафти на автомобілях і стаціонарних установках застосовують газоконденсатні палива, які одержують переробкою газових конденсатів на промислах за допомогою найпростіших установок невеликої продуктивності, часто обмежуючись прямим перегоном. За