Tlak nasycených par. Odpařování benzínu v motoru

Četné studie ukazují, že kvalita tvorby směsi v motoru závisí na takových fyzikálních vlastnostech paliva, jako je tlak nasycených par, frakční složení, latentní teplo vypařování, koeficient difúze par, viskozita, povrchové napětí, tepelná kapacita a hustota.
Nejdůležitější vlastností, která určuje vypařování paliva, je jeho tlak nasycených par.
Je třeba rozlišovat mezi statickým odpařováním, při kterém nedochází k relativnímu pohybu paliva a vzduchu na povrchu jejich kontaktu, a dynamickým odpařováním, ke kterému dochází za podmínek „foukání“ vzduchu nad odpařujícím se palivem s relativním pohybem paliva a vzduchu.
Ke statickému vypařování dochází při skladování paliva v nádržích. U spalovacích motorů dochází k dynamickému odpařování paliva. Jsou-li všechny ostatní věci stejné, je rychlost dynamického odpařování vždy vyšší než rychlost statického odpařování z následujících důvodů.
Při vypařování paliva vylétají jeho molekuly z kapaliny do okolního vzduchu. Některé z odpařených molekul mohou znovu narazit na povrch kapaliny a být jí absorbovány. Stupeň vypařování paliva je určen rozdílem mezi počtem molekul emitovaných z kapaliny a molekul, které kapalina znovu absorbuje. Intenzita neboli rychlost vypařování závisí na počáteční koncentraci molekul daného paliva ve vzduchu a na rychlosti jejich difúze. Pokud není prostor plynu nad kapalinou omezen, dochází k vypařování při maximální rychlosti. V tomto případě dochází k volnému odpařování. V uzavřeném objemu je v počátečním okamžiku rychlost odpařování rovna rychlosti volného odpařování, ale jak se vzduch nasytí molekulami paliva, počet molekul vracejících se zpět do kapalné fáze se zvyšuje a proces odpařování se zpomaluje. Při určité koncentraci molekul paliva ve vzduchu se vyrovnává počet molekul opouštějících kapalinu a vracejících se do ní a nastává stav dynamické rovnováhy.
Maximální koncentrace palivových par ve vzduchu, při které je ustaven stav dynamické rovnováhy, charakterizuje tlak nasycených par daného paliva. Čím vyšší je tlak nasycených par paliva, tím větší množství paliva se odpaří, než koncentrace molekul v parní fázi dosáhne stavu dynamické rovnováhy.
Rychlost odpařování paliva je podle Daltonova zákona určena rovnicí
V=A(PH-P),
kde V je rychlost odpařování paliva; P je parciální tlak palivových par ve vzduchu nad povrchem paliva; A je součinitel úměrnosti, který závisí na odpařovací ploše, celkovém tlaku, součiniteli difúze par paliva do okolí atd.; pH je tlak nasycených par.
Tlak nasycených par paliva je tedy nejdůležitějším ukazatelem určujícím jeho odpařování v sacím potrubí motoru.
Tlak nasycených par paliva je funkcí jeho složení a závisí na teplotě a poměru parní a kapalné fáze.
V laboratorních podmínkách se tlak nasycených par stanovuje obvykle dvěma metodami. Reidova metoda (GOST 1756-52) zahrnuje zaznamenávání tlaku nasycených par benzínu umístěných ve speciální bombě a zahřátých ve vodní lázni na 38°C pomocí manometru. Poměr objemů kapalné a parní fáze v Reidově bombě je 1:4.
Druhá metoda, kterou vyvinuli Valyavsky a Budarov (GOST 6668-53), spočívá ve stanovení změny objemu směsi vzduch-pára při zahřívání benzínu na 38 °C ve skleněném zařízení. Poměr objemů kapalné a parní fáze při stanovení metodou Valyavského-Budarova se považuje za 1:1.
Všechny ostatní metody pro určování tlaku nasycených palivových par nebyly široce používány kvůli nízké přesnosti nebo objemnosti zařízení.
Fázový poměr při stanovení tlaku nasycených par má velmi významný vliv na získané výsledky.
Když je objem parní fáze malý ve srovnání s objemem kapalné fáze, množství snadno se odpařujících uhlovodíků obsažených v benzínu zcela postačuje k nasycení parní fáze. V tomto případě po nasycení zůstává složení kapalné fáze prakticky nezměněno a pára a benzín původního složení jsou v rovnováze.
Když objem parní fáze výrazně převyšuje objem kapalné fáze, pak se na nasycení spotřebuje značné množství snadno se odpařujících uhlovodíků a složení kapalné fáze se změní. Ve stavu nasycení je parní fáze v rovnováze s kapalinou již změněného složení. Tlak nasycených par se zde liší od tlaku nasycených par zjištěného při malém objemu parní fáze. Jinými slovy, s rostoucím poměrem parní fáze ke kapalné fázi bude zjištěný tlak nasycených par klesat (obr. 4.4). V tomto ohledu jsou hodnoty tlaku získané pomocí Reidovy metody obvykle 60–80 mm Hg. pod hodnotami určenými metodou Valyavsky-Budarov. Vliv fázového poměru na stanovený tlak nasycených par se zvyšuje s rostoucí teplotou stanovení.
Je třeba poznamenat, že v reálných podmínkách v motoru se poměr plynné a kapalné fáze za podmínek vypařování benzínu v sacím potrubí mění ve velmi širokých mezích. Na zahřátém motoru při ustáleném provozním režimu je tento poměr velmi velký, což lze prokázat výpočtem. K úplnému spálení 1 g benzínu je potřeba přibližně 15 g vzduchu, který při 20 °C a 760 mm Hg zaujímá objem rovný 12 500 cm1. Tento objem vzduchu lze brát jako objem prostoru pára-vzduch, kde dochází k odpařování paliva v sacím potrubí motoru. S objemem kapalné fáze, který se rovná objemu 1 g benzínu – 1,33 cm3, bude poměr plynné a kapalné fáze asi ‚9500. Vezmeme-li v úvahu úbytek objemu kapalné fáze při jejím odpařování, pak bychom měli předpokládat, že za ustálených podmínek na zahřátém motoru je fázový poměr větší než 10 000 a i při provozu na bohaté směsi není směs paliva se vzduchem ani zdaleka nasycena [2].
Na druhou stranu, aby se v první fázi startování objevily záblesky ve válcích karburátorového motoru, je nutné dodat směs s přebytečným součinitelem vzduchu v rozmezí 0,05–0,07. Proto během tohoto období dojde k odpařování benzínu s fázovým poměrem 500-700. Takové hodnoty fázového poměru jsou pro motor minimální, ale jsou také poměrně velké a umožňují nám dojít k závěru, že za všech možných podmínek dochází k odpařování benzínu v motoru při vysokých poměrech plynné a kapalné fáze – od 500 do 10 000 nebo více. K odpařování benzinu v motoru dochází vždy v prostředí vzdáleném od nasycení. Z tohoto pohledu jsou údaje o tlaku nasycených par benzinů pomocí v současnosti uznávaných metod (fázový poměr 4:1 a 1:1) pro hodnocení vypařování paliva v sacím systému motoru důležité, ale stále ne absolutní. Je to způsobeno především rozdílem v podmínkách vypařování paliva v laboratorních metodách a ve skutečných motorech.
Tlak nasycených par uhlovodíku určité struktury a paliva určitého složení závisí na teplotě. Charakter této závislosti je vidět na Obr. 4.5. kde jsou uvedeny údaje o tlaku nasycených par při různých teplotách pro některé domácí komerční automobilové benziny.
Pomocí Clausius-Clapeyronovy rovnice lze znázornit tlak nasycených par benzínu jako přímou funkci teploty v semilogaritmických souřadnicích.
Tlak nasycených par při teplotách pod nulou má velký význam pro stanovení výchozích vlastností benzinů. Při zvažování rychlosti odpařování paliva bylo zjištěno, že hodnota koeficientu úměrnosti ve vzorci Daltonova zákona závisí na koeficientu difúze par paliva do okolí.

benzín – kapalina štiplavého zápachu, je převážně směsí produktů ropných destilátů. Benzín se při průměrných teplotách snadno odpařuje.
Benzínové páry jsou těžší než vzduch, a proto zůstávají ve spodních vrstvách místnosti.
Maximální přípustná koncentrace benzinu ve vzduchu je 0,3 mg/m3
Používá se jako palivo do automobilů, letadel, jako rozpouštědlo gumy, tuků, laků, k mytí dílů, k výrobě některých rychleschnoucích barev.

• Hlavní cesta pronikání benzínu do těla je přes dýchací systém.
• Benzín jako dobré rozpouštědlo tuků má schopnost pronikat kůží, žaludkem a sliznicemi, což způsobuje řadu obecných i místních jevů.
• Olovnatý benzín obsahující tetraetylolovo je zvláště zdraví nebezpečný.
• Benzín se uvolňuje prostřednictvím:
• plíce s vydechovaným vzduchem,
• částečně močí ve formě různých uhlovodíků.

• duševní vzrušení,
• nejistá chůze
• euforie, násilný smích,
• závratě, bušení srdce, tachykardie,
• nevolnost, zvracení,
• někdy bezvědomí.

• tonické a klonické křeče,
• zvýšené šlachové reflexy,
• hypertermie, teplota stoupá na 39-40 °.

• existuje hyperémie sliznic a kůže obličeje, hyperémie hltanu, kašel,
• zvětšení a bolest jater,
• labilita kardiovaskulárního systému,
• mírná a rychle přechodná albuminurie.

„Benzínový“ zápal plic
První den, obvykle 3-6 hodin poté, co benzín pronikne do bronchopulmonálního systému, dojde ke zvýšení teploty na 38-39 °, objeví se ostrá bolest v boku a kašel.
2. den začne vycházet rezavý sputum s kašlem, dýchání se stává mělkým a rychlým (50-60 za minutu). Nad postiženou oblastí plic je detekována otupělost, je slyšet bronchiální dýchání a krepitativní chroptění.
Puls je obvykle rychlý (100-120 tepů za minutu), leukocytóza v krvi (12 000-15 000), zrychlení ESR na 35-50 mm za hodinu.

Při skiaskopii se do konce prvního dne, někdy i 2. dne zjistí intenzivní ztmavnutí, pokrývající větší či menší část laloku.
Klinická symptomatologie v těchto prvních dnech je taková připomíná lobární zápal plica pokud neznáte anamnézu, můžete udělat diagnostickou chybu.

• vysoká horečka, stejně jako příznaky na plicích, trvají mnohem kratší dobu – již 4.-5. den teplota klesá a tento pokles nastává lyticky,
• celkový stav se zlepšuje,
• bolest na boku a zástava dechu,
• celkové klinické příznaky poměrně rychle mizí.
• Rentgenové změny zůstávají poněkud delší.
• Jsou známy případy přechodu z „benzínové“ pneumonie do gangrény plic s fatálním koncem.

Při vdechování benzinu k vyvolání euforie a halucinací se rychle vyvine závislost. Závislost na benzínu je mezi teenagery běžná.
Zneužívání benzínu rychle vede k vážnému poškození centrálního nervového systému, psychoorganickému syndromu, nevratnému poklesu inteligence a invaliditě.
Při dlouhodobém vdechování benzínových výparů, jak se odpařují v uzavřené místnosti bez větrání, můžete ztratit vědomí, tonické a klonické křeče a objeví se hemiparéza.

• různé funkční poruchy nervového systému:
• astenický stav,
• střídání duševní deprese a vzrušení, hysterické reakce.
• stížnosti na bolesti hlavy, závratě, celkovou slabost, letargii, poruchy spánku.
• objevují se katarální příznaky
• možný rozvoj anémie a chronické hepatitidy.
• U žen je narušen menstruační cyklus, u mužů potence klesá.

První pomoc postiženému v případě akutní intoxikace
Pacient musí být vyveden nebo vyveden z plynem znečištěné místnosti na čerstvý vzduch, zajištěn odpočinek, podán teplý nápoj, aktivní uhlí – 20-30 tablet, rostlinný olej – 50-70 gramů; pokud možno vdechování kyslíku.
Pokud pijete benzín, neměli byste úmyslně vyvolávat zvracení, protože zvratky obsahující benzín se mohou dostat do plic a způsobit toxický zápal plic. Žaludek musí být vypláchnut hadičkou.
Pokud je zvracení spontánní, můžete vypít 2-3 sklenice slabého roztoku sody – 2 gramy na sklenici vody (čajová lžička – 5 gramů).

• klid, teplo,
• inhalace kyslíku,
• intravenózní infuze glukózy, kardiovaskulární léky,
• v těžkých případech – umělé dýchání.

• regenerační léčba,
• fyzioterapie (koupele, kyslíková pěna atd.)
• sanatorium-resort léčba ve středním pásmu, na pobřeží Černého moře na Krymu a na Kavkaze.

• výrobní procesy těsnění
• zlepšení ventilace,
• boj s vysokými teplotami ve výrobním prostředí,
• použití hadicových plynových masek při čištění nádrží a různých nádrží obsahujících benzín.
• Jsou vyžadovány systematické pravidelné lékařské prohlídky – jednou za 2 roky – za účasti neurologa a terapeuta (vyžaduje se krevní testy na hemoglobin, leukocyty, ROE, celkový rozbor moči).
• Pokud dojde k výrazným změnám v nervovém systému, doporučuje se přejít na práci, která vylučuje kontakt s toxickými látkami.

Kerosene – průhledná, bezbarvá nebo nažloutlá kapalina s namodralým nádechem a charakteristickým zápachem.

Používá se jako palivo pro proudové motory, spalovací motory a pro domácí potřeby.

Petrolej je méně toxický než benzín, jeho smrtelná dávka při perorálním podání je 300-500 ml, narkotický a lokálně dráždivý účinek je slabší než u benzínu.

K otravě petrolejem dochází poměrně často, když ho lidé používají k „léčebným“ účelům na radu nějakého kamaráda (dříve se používal k odstraňování vší z hlavy).

Klinika pro akutní otravu petrolejem
Při perorálním podávání v malých množstvích jsou pozorovány následující:
– nevolnost, říhání petroleje, zvracení
– bolení břicha
– krátkodobá euforie
– celková slabost
– závratě

• rychle se rozvíjí neodbytné zvracení (zvratky a výplachová voda, vydechovaný vzduch páchne po petroleji)
• bolení břicha
• kóma, může mít zrakové a sluchové halucinace, záchvaty
• cyanóza sliznic, končetin
• v plicích, na pozadí těžkého dýchání, jsou slyšet suché a vlhké chrochty, často se rozvíjí zápal plic, náchylný k tvorbě abscesů
• smrt může nastat v důsledku akutního kardiovaskulárního selhání

Při chronické otravě petrolejem se jako komplikace rozvine bronchitida a chronický zánětlivý proces v plicích, který může vést až ke smrti.

• výplach žaludku po předběžném podání 100 – 200 ml vazelíny nebo rostlinného oleje
• kyslíková terapie
• antibiotika (ze skupiny penicilinů)
• glukokortikosteroidy (prednisolon, hydrokortizon)
• kardiovaskulární léky