Плотность керосина: от чего зависит показатель и на что он влияет

06.04.2018

Плотность керосина одна из многих характеристик вещества, определяющих его свойства. До появления специализированного оборудования именно этот параметр демонстрировал качество материала. Керосин применяется в различных отраслях и подходит для выполнения многих процессов, поэтому необходимо точно знать плотность и другие показатели данного вещества, их изменения и граничные отметки.

Плотность керосина зависит от способов изготовления и изменения температур

Что такое керосин

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

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

Кто открыл керосин

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

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

Почему эта жидкость называется керосином

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

Удельная теплоемкость керосина при различных температурах

В таблице представлены значения удельной теплоемкости керосина при различных температурах. Теплоемкость керосина указана в диапазоне температуры от 20…270°С. Значение удельной (массовой) теплоемкости керосина определяется его составом, то есть содержанием ароматических и парафиновых углеводородов. Чем меньше в составе керосина парафинов и олефинов, тем ниже его теплоемкость.

Удельная теплоемкость керосина зависит от температуры — она увеличивается при нагревании этого топлива. Зависимость теплоемкости от температуры носит нелинейный характер. При комнатной температуре его удельная теплоемкость равна 2000 Дж/(кг·К). При высоких температурах значение этого теплофизического свойства керосина может достигать 3300 Дж/(кг·К).

Кроме того, теплоемкость керосина также зависит и от давления. При повышении давления она уменьшается — при высоких температурах влияние давления усиливается. Следует отметить, что зависимость теплоемкости керосина от давления не линейна.
Удельная теплоемкость керосина — таблица

Состав керосина

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

Состав жидкости:

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

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

Способ получения керосина

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

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

Для чего применяется керосин

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

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

История

Сведения о дистилляции нефти начинаются с Х века н.э.. Однако широкого применения продукты дистилляции не находили несмотря на сведения о использовании нефти в масляных лампах. Начало промышленному использованию светлых нефтепродуктов в освещении было положено в 40-50-х годах XIX века. Разными людьми было продемонстрировано получение светлой малопахучей горючей жидкости перегонкой из угля, битума, нефти. Был получен ряд патентов. В 1851 году вступила в строй первая промышленная перегонная установка в Англии. В 1854 была зарегистрирована торговая марка «керосин». Начался процесс адаптации масляных ламп в керосиновую лампу. В 1853 году, во Львове работники аптеки Петра Миколяша «Под золотой звездой», Игнатий Лукасевич и Ян Зег разработали методику дистилляции и очистки нефти Теперь можно было начать производство керосина, или «новой камфины», как называл керосин Лукашевич. В декабре 1853 года ученые получили австрийский патент. В этом же году Зег открыл во Львове первое небольшое нефтеперерабатывающее предприятие. В XIX веке из продуктов перегонки нефти использовали только керосин (для освещения), а получавшийся бензин и другие нефтепродукты имели крайне ограниченное применение. Например, бензин применялся в аптекарских и ветеринарных целях, а также в качестве бытового растворителя, и поэтому большие его запасы нефтепромышленники попросту выжигали в ямах или сливали в водоёмы. В 1911 году керосин уступил бензину своё лидирующее положение на мировом рынке нефтепродуктов из-за распространения двигателей внутреннего сгорания и электрического освещения. Вновь значение керосина начало возрастать только с 1950-х, ввиду развития реактивной и турбовинтовой авиации, для которой именно этот вид нефтепродуктов (авиакеросин) оказался практически идеальным топливом. Интересно и происхождение слова керосин. Так, в Русской энциклопедии (т. 10, с. 42), изданной в Петербурге книжным товариществом «Деятель», сказано: «Керосин… введен в продажу торговым домом „Кэрръ и сынъ“ („Care and Son“), отсюда название». Однако в Большой советской энциклопедии мы читаем: «Керосин (англ. kerosene, от греческого kerós — воск)»

Основные разновидности керосина

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

Технический

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

Ракетный

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

Авиационный

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

Осветительный

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

Типы, виды и марки керосина:

Различают следующие виды керосина: авиационный керосин (авиакеросин), ракетный керосин, технический керосин и осветительный керосин.

Авиационный керосин – это моторное топливо для турбовинтовых и турбореактивных двигателей различных летательных аппаратов, а также применяется как хладагент в различных теплообменниках (топливно-воздушных радиаторах), в качестве смазки движущихся деталей топливных и двигательных систем, в качестве растворителя.

В России для дозвуковой авиации производится пять марок авиационного керосина (ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ), для сверхзвуковой – две (Т-6 и Т-8В). Авиационный керосин марки РТ является унифицированным топливом и предназначен для применения на летательных аппаратах как с дозвуковой, так и сверхзвуковой скоростью полета.

Ракетный керосин – это реактивное топливо, используемое в воздушно-реактивных двигателях ракетной техники. Он также является рабочим телом механизма двигателя.

Технический керосин используют как сырьё для пиролитического получения этилена, пропилена и ароматических углеводородов, в качестве топлива в основном при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, как растворитель при промывке механизмов и деталей.

Производятся две марки технического керосина: КТ-1 и КТ-2.

Осветительный керосин – специальный вид керосина, предназначенный для заправки ламп и нагревательных приборов. Он также применяется для обезжиривания металлопроката и запчастей, промывки механизмов и деталей.

В России производятся четыре марки осветительного керосина: КО-20, КО-22, КО-25, КО-30.

Основные показатели физических свойств керосина

Поставщиками топлива для различных нужд являются ведущие нефтехимические компании. Нередко снабжение осуществляется частными производствами, работающими по направлению уникальных разработок. При формировании промышленных запасов учитывается целый ряд характеристик и свойств керосина. Физические параметры чаще всего изучаются в комбинации с химическими формулами. В связи с этим выделяют следующие смешанные свойства:

• Плотность;
• Вязкость;
• Теплота, выделяемая при сгорании;
• Температуры вспышки, кипения;
• Цвет жидкости. Бывает без цвета, желтоватого или светло-коричневого оттенка;
• Химический состав. Зависит от исходного сырья;
• Концентрационный предел воспламенения. По аналогии с природным газом изучается объем вещества в находящемся рядом воздухе, смешанном с парами керосина;
• Кислотность

Плотность керосина

Эта физическая величина напрямую зависит от температуры жидкости. Для составления таблицы плотности производят измерения при различных степенях разогрева взятого для исследований образца. Увеличение параметра достигается за счет применения различных технологий производства, наращивания содержания тяжелых углеводородов. При нагревании наблюдается прямая зависимость плотности, она начинает снижаться. Например, при температуре 20 градусов плотность находится на уровне 819 кг/м3, затем устремляется к значению 618 кг/м3 при нагреве до 270 градусов. Это свойство следует учитывать при практическом применении. Исходная плотность вещества меньше воды, именно поэтому практически все производные нефти образуют на поверхности водоемов сплошную пленку.

Приблизительные свойства в зависимости от того, где используется керосин:

• Авиационные марки ТС-1 -780 кг/м3, ТС-2 – 766 кг/м3;
• Осветительный – 840 кг/м3.

Кинематическая вязкость керосина

На практике этот показатель получают расчетным путем. Исходными данными для вычислений являются плотность и динамическая вязкость. Параметр используется для определения смазочных свойств вещества при использовании в качестве технической жидкости в промышленности и авиационной видах промышленности. Показатель кинематической вязкости учитывается при заполнении хранилищ, баков, резервуаров и других типов емкостей.

Параметр сохраняет прямую зависимость от степени нагрева, исходное значение принимается как 1,819·10-6 м2/с, сохраняющееся при температуре 20 градусов. Кинематическая вязкость снижается менее активно, чем динамическая (в соотношении 4.8 против 5.7).

Температура вспышки керосина

Нередко этот параметр изучается как горючесть жидкости. По определению это стартовая температура, при которой воспламеняются пары над баком (емкостью, трубопроводом). При этом уровень вспышки не обозначает детонацию всего объема используемого керосина. В качестве исходного параметра, применяемого для целей промышленного снабжения, принимается значение 28 градусов. При отклонении от этого параметра в сторону уменьшения топливо к продаже не допускается. На практике активное воспламенение керосина происходит при разогреве (например, сжатым воздухом) до 300 градусов. При этом температура вспышки учитывает именно несанкционированное возгорание (от посторонних источников).

Теплота при горении керосина

Исходным значением является 43 МДж на кг топлива. Параметр учитывается при сжигании сырья на обогрев помещений. Также изучается уровень влияния на смежные механизмы при активном сжигании топлива в реактивных двигателях.

Расчеты удельного веса

Для того чтобы провести необходимые вычисления надо, для начала, определиться что же означает это понятие.

Удельный вес – это обозначение соотношения веса необходимого вещества к его объему. Данный параметр вычисляется с помощью формулы: y=p*g, где y – удельный вес, p – плотность, g – ускорение свободного падения, которое в обычных случаях является константой и равняется 9,81 м/с*с.

Результаты измеряются в Ньютонах, деленных на метр кубический (Н/м3). Для перевода в международную систему, то есть в кг/м3, значение умножаем на 0,102.

Является ли керосин опасным для человека

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

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

Возникновение керосина в России

Различные виды жиров и светильный газ, используемые в России для освещения, в ХlХ веке полностью заменил керосин. Плотность керосина и его горючие качества намного превосходили их по свойствам. Массовое использование керосина привело к увеличению нефтяного спроса, что повлекло за собой увеличение объемов и более совершенную добычу мальты.

Изобретение в 1853 году керосиновой лампа, которая вытеснила масляную и косвенно привела к развитию активного керосинового промысла.

Начало ХХ века ознаменовалось попытками использовать керосин для заправки сельхозтехники. Но в связи с невысокой испаряемостью и низким октановым числом данного нефтепродукта, запустить холодный двигатель было довольно сложно. Расход керосина был огромен, приходилось устанавливать в технику дополнительный бензобак. Поэтому солярка и бензин в скором времени полностью его заменили.

В середине ХХ века начинается расцвет авиационной и ракетной индустрии, где керосин становится незаменимым топливом.