Ως τέλεια καύση καυσίμου ορίζουμε τη διαδικασία κατά την οποία μετατρέπονται πλήρως οι χημικές ενώσεις του καυσίμου σε ενώσεις που δεν επιδέχονται περαιτέρω αντίδραση με το οξυγόνο.
Η τέλεια καύση του καυσίμου είναι η βασικότατη επιδίωξη κατά τη λειτουργία του κινητήρα. Η ατελής καύση συμβαίνει όταν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου ή περίσσεια καυσίμου, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης του κινητήρα. Η ατελής καύση συνοδεύεται και από την παραγωγή ρύπων, χημικών ενώσεων επιβλαβών για τον άνθρωπο και το περιβάλλον.
Τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται στις μηχανές εσωτερικής καύσεως είναι υγρά ή αέρια και αποτελούνται από μείγμα υδρογονανθράκων. Διακρίνονται στα παρακάτω:
- Υγραέρια: Αποτελούν υδρογονάνθρακες σε αέρια μορφή με 3-4 άτομα άνθρακα ανά μόριο και χρησιμοποιούνται ως καύσιμα ΜΕΚ (Μηχανών Εσωτερικής Καύσεως) και για οικιακή ή βιομηχανική χρήση.
- Βενζίνες: Αποτελούν υδρογονάνθρακες σε υγρή μορφή με 4-10 άτομα άνθρακα ανά μόριο, έχουν μικρό ειδικό βάρος και μεγάλη πτητικότητα (σημείο βρασμού 30-200°C). Χρησιμοποιούνται ως καύσιμο βενζινομηχανών, με διάφορες προσθήκες, όπως μόλυβδος και αρωματικούς υδρογονάνθρακες.
- Κηροζίνη: Αποτελείται από υδρογονάνθρακες με 10 έως 14 άτομα άνθρακα ανά μόριο και χρησιμοποιείται κυρίως για την πρόωση των αεροσκαφών (σημείο βρασμού 170-270°C).
- Πετρέλαιο ντίζελ: Αποτελείται από ένα μείγμα υδρογονανθράκων με 14-20 άτομα άνθρακα ανά μόριο. Έχει σημείο βρασμού 225-340°C και διακρίνεται σε ελαφρύ ντίζελ (gasoil), που χρησιμοποιείται σε πολύστροφες πετρελαιομηχανές και εγκαταστάσεις θερμάνσεως, και σε βαρύ πετρέλαιο ντίζελ, το οποίο χρησιμοποιείται ως καύσιμο στις μεσόστροφες και αργόστροφες ΜΕΚ. Πιο συγκεκριμένα, το πετρέλαιο ντίζελ που προορίζεται για χρήση στη ναυτιλία ονομάζεται Marine Diesel Fuel (MDF) και διακρίνεται σε τέσσερις τύπους. Το DMX μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξωτερικές θερμοκρασίες έως -15°C χωρίς προθέρμανση και προορίζεται για τις λέμβους. Το DMA ή MGO (Marine Gas Oil) αποτελεί υψηλής ποιότητας παράγωγο. Το DMZ, το οποίο καλείται επίσης MGO αλλά έχει υψηλότερο ιξώδες από το DMA. Τέλος, το DMB, το οποίο αποτελεί γενικής χρήσεως βαρύ πετρέλαιο ντίζελ για καύση στις κύριες μηχανές και στις ηλεκτρομηχανές των πλοίων, το οποίο καλείται συνήθως και Marine Diesel Oil (MDO).
- Το μαζούτ ή Heavy Fuel Oil (HFO) περιέχει πάνω από 29 άτομα άνθρακα ανά μόριο και έχει σημείο βρασμού άνω των 340°C. Χρησιμοποιείται ως καύσιμο μεγάλων αργόστροφων μηχανών και ως καύσιμο λεβήτων για την παραγωγή ορυκτελαίων.
- Biodiesel: Παράγεται από φυτικά έλαια και ζωικά λίπη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο του πετρελαίου diesel.
- CNG: Το συμπιεσμένο φυσικό αέριο (Compressed Natural Gas) χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε κινητήρες οχημάτων. Ο υψηλός αριθμός οκτανίων το καθιστά ακατάλληλο για απευθείας χρήση σε κινητήρες οχημάτων που ακολουθούν τον κύκλο diesel.
- LNG: Το υγροποιημένο φυσικό αέριο (Liquefied Natural Gas) χρησιμοποιείται στη μορφή του φυσικού αερίου στα πλοία μεταφοράς LNG τόσο στις κύριες μηχανές όσο και στις ηλεκτρομηχανές. Το φυσικό αέριο προσφέρει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής παραγωγής ρύπων αλλά και της χαμηλότερης τιμής. Το LNG περιέχει ελάχιστο θείο, ενώ η παραγωγή οξειδίων του αζώτου κατά την καύση του σε ΜΕΚ είναι αρκετά χαμηλότερη σε σχέση με το πετρέλαιο. Η υγροποίηση του φυσικού αερίου επιτυγχάνεται με μείωση της θερμοκρασίας σε επίπεδα χαμηλότερα του σημείου βρασμού του (-162°C), μειώνοντας τον όγκο στο 1/600 και καθιστώντας φτηνότερη τη μεταφορά του.
- Μεθανόλη: Η χρήση της μεθανόλης στους ναυτικούς κινητήρες επιτυγχάνει τη μείωση στην εκπομπή ρύπων αντίστοιχα με το LNG. Επίσης, κατά την καύση παράγει μικρότερες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα.
Οι πληροφορίες για το παραπάνω άρθρο αντλήθηκαν από το βιβλίο Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως των Λ. Κλιάνη, Ι. Νικολού, Ι. Σιδέρη, Β΄ έκδοση, 2017, σσ. 61-63.
Το βιβλίο Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως του Ιδρύματος Ευγενίδου είναι διαθέσιμο εδώ.
Τα αρχείο διδακτικών βιβλίων του Ιδρύματος Ευγενίδου είναι διαθέσιμο εδώ.
