دیزل، همچنین به عنوان سوخت دیزل شناخته می شود، مایع قابل اشتعال است که به عنوان سوخت برای موتورهای دیزل استفاده می شود و معمولاً از تقطیر جزئی نفت خام به دست می آید.
در موتورهای دیزلی، سوخت نه با جرقه مانند موتورهای بنزینی، بلکه با گرمای هوای فشرده در سیلندر می سوزد. سوخت دیزل در حین احتراق انرژی بیشتری نسبت به حجم برابر بنزین آزاد می کند، بنابراین موتورهای دیزلی معمولاً انرژی بهتری نسبت به موتورهای بنزینی تولید می کنند.
علاوه بر این، تولید گازوئیل به پالایش کمتری نسبت به بنزین نیاز دارد، بنابراین قیمت های خرده فروشی دیزل به طور سنتی کمتر از بنزین است، بسته به مکان، فصل، مالیات و مقررات. برای آشنایی بیشتر با این سوخت کم مصرف، ادامه این مقاله را با ما در مجله دنیای شیمی فیزیک بخوانید.
تاریخ تولید دیزل
مخترع دیزل یک دانشمند آلمانی به نام رودولف دیزل بود. قبل از اینکه صنعت نفت شروع به پالایش گازوئیل کند، رودولف بیودیزل و غبار زغال سنگ را آزمایش کرد.
سوخت دیزل در حال حاضر بسیار محبوب است و موتورهای دیزل پیشرفت چشمگیری داشته اند. مهمترین ویژگی این موتورها استفاده از کمپرسور برای احتراق سوخت است. همچنین راندمان ترمودینامیکی بالاتر و در نتیجه راندمان سوخت باعث افزایش استفاده در صنایع مختلف شده است.
سوخت دیزل از منابع مختلفی تولید می شود. مهمترین انواع سوخت دیزل بر اساس منابع تولید عبارتند از:
گازوئیل نفتی (متداول ترین نوع سوخت دیزل)
دیزل مصنوعی
بیودیزل
روغن ها و چربی های هیدروژنه
دی متیل اتر (DME)
موتورهای دیزلی همیشه به دلیل میزان بالای آلودگی هوا که ایجاد می کنند بدنام بوده اند، اما دیگر اینطور نیست و مطمئناً دیزل محبوبیت بیشتری خواهد داشت.
انواع دیزلی
علاوه بر دیزل معمولی که از پالایش نفت تولید می شود، گاز طبیعی را می توان از گاز مصنوعی یا زیست توده مشتق شده از زغال سنگ، دیزل زیست توده مصنوعی یا دیزل فیشر-تروپش نیز تولید کرد.
بیودیزل همچنین یک سوخت زیستی است که عمدتاً از محصولات دانه های روغنی مانند سویا یا نخل بدست می آید. از آنجایی که این سوخت های دیزلی جایگزین گوگرد بسیار کمی تولید می کنند، می توان آنها را با سوخت دیزل معمولی مخلوط کرد یا به تنهایی در موتورهای دیزل بدون تغییر استفاده کرد.
سوخت های دیزلی جایگزین اغلب به عنوان راهی برای کاهش وابستگی به نفت و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای توصیه می شود و ممکن است فقط برای چرخه دی اکسید بیودیزل مفید باشد. در حال حاضر هفت کلاس دیزل مورد تایید ایالات متحده وجود دارد.
تجزیه و تحلیل شیمیایی دیزل
دیزل مشتق شده از نفت تقریباً از 75 درصد هیدروکربن های اشباع (عمدتاً پارافین ها شامل n، ISO و سیکلوپارافین ها) و 25 درصد هیدروکربن های معطر (شامل نفتالین و آلکیل بنزن) تشکیل شده است. فرمول شیمیایی تقریبی برای سوخت دیزل معمولی C12H23 است که از حدود C10H20 تا C15H28 متغیر است.
بیشتر سوخت دیزل در دمای معمولی زمستان یخ می زند، اما این دما بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، پترو دیزل معمولاً در -1.1 درجه سانتیگراد یخ می‌زند، در حالی که بیودیزل در دمای 2 تا 15 درجه سانتیگراد یخ می‌زند.
ویسکوزیته دیزل با کاهش دما به طور قابل توجهی افزایش می یابد و در دمای 19- تا 150 درجه سانتی گراد (5 درجه فارنهایت) به ژلی تبدیل می شود که دیگر نمی تواند در سیستم های سوخت جریان یابد. علاوه بر این، سوخت های دیزل معمولی در دمای بین 149 تا 371 درجه سانتی گراد تبخیر می شوند.
نقاط احتراق معمولی دیزل بین 52 تا 96 درجه سانتیگراد متغیر است که آنها را ایمن تر از بنزین می کند و برای موتورهای احتراق مناسب نیستند. برخلاف بنزین، نقطه اشتعال سوخت دیزل ربطی به عملکرد موتور و کیفیت احتراق خودکار ندارد.
کاربرد دیزل در صنایع مختلف
محبوبیت روزافزون سوخت های دیزلی جدید با استفاده گسترده از آنها همراه است. زمانی که محصولی کارآمد، بادوام و سازگار با محیط زیست باشد، استفاده از آن گسترش خواهد یافت.
موتور دیزل تقریباً برای تمام صنایع ضروری است و می تواند به عنوان موتور مکانیکی، مولد برق یا نیروی محرکه استفاده شود. موتورهای صنعتی و دیزل ژنراتورها عمدتاً در ساخت و ساز، معدن، دریایی و غیره استفاده می شوند. همچنین مردم از دیزل ژنراتور در منازل و بیمارستان ها استفاده می کنند.
در بیشتر نقاط جهان، مردم محصولات را با کامیون ها و قطارهایی که با موتورهای دیزلی کار می کنند حمل می کنند. علاوه بر این، استفاده از این موتورها در کشاورزی غیر معمول نیست. دیزل یک سوخت کارآمد است و دارای ویژگی های ایمنی باورنکردنی برای وسایل نقلیه است.
بهتر است بدانید:
موتورهای دیزلی در بیش از دو سوم تجهیزات کشاورزی در ایالات متحده استفاده می شود. آنها همچنین می گویند که کارهای ساختمانی مانند بلند کردن تیرهای فولادی، ساختن جاده ها را انجام می دهند. با این سوخت که به خودروهای دیزلی اطمینان بیشتری می دهد.
سایر وسایل نقلیه مبتنی بر موتورهای دیزلی شامل قایق، اتوبوس مدرسه و حمل و نقل عمومی است. دیزل یک گزینه نسبتا محبوب برای حمل و نقل است، زیرا به ما امکان می دهد مسافت های طولانی را حتی در ارتفاعات بالا طی کنیم.
در نهایت، گازوئیل در تانک ها و کامیون ها در ارتش استفاده می شود، زیرا نسبت به سایر سوخت ها کمتر قابل اشتعال و انفجار است. در واقع، خودروهای دیزلی مورد استفاده در ارتش بسیار ایمن تر از سایر گزینه ها هستند، زیرا خطر آتش سوزی و انفجار در جنگ را کاهش می دهند.
تفاوت بین گازوئیل و بنزین
هر دو گازوئیل و بنزین معمولی از نفت خام ساخته می شوند، اما روش های پالایش آنها متفاوت است. در اصل، گازوئیل راحت تر از بنزین تصفیه می شود، اما حاوی آلاینده های بیشتری است. دیزل در هر لیتر انرژی بیشتری نسبت به بنزین تولید می کند و فرآیند احتراق موتور خودرو با راندمان بالاتر و انتشار CO2 کمتر کارآمدتر است. رنگ دیزل تیره تر از بنزین است و خرید گازوئیل ارزان تر از بنزین است.
معایب استفاده از گازوئیل
سوخت دیزل، حداقل به طور سنتی، مقادیر بیشتری از آلاینده‌های هوا مانند گوگرد و ذرات کربن جامد را تولید می‌کند و مراحل فیلتر اضافی و مکانیسم‌های کنترل انتشار برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌تواند آن را به سوخت بهتری تبدیل کند. علاوه بر این، سوخت دیزل در هر واحد دی اکسید کربن بیشتری نسبت به بنزین تولید می کند.
لازم به ذکر است که گریدهای مختلفی از سوخت دیزل تولید می شود، به عنوان مثال عرقیات "سبک" و "متوسط" و عرقیات "سنگین" برای موتورهای پرسرعت با تغییرات مکرر و گسترده در بار و سرعت (مانند کامیون ها و خودروها). برای موتورهای با سرعت ثابت و متوسط (مانند قطار، کشتی و موتورهای ثابت) مناسب است.
بهتر است بدانید:
معیارهای عملکرد این سوخت ها عبارتند از: عدد ستان (معیار اشتعال پذیری)، فراریت و محتوای گوگرد. گریدهای بالاتر برای موتورهای خودرو و کامیون بسیار فرار هستند و گریدهای پایین تر برای موتورهای با سرعت کم کمتر فرار هستند و بیشترین باقی مانده کربن را به جا می گذارند و معمولاً بیشترین گوگرد را تولید می کنند. گوگرد جزء اصلی آلاینده های گازوئیل است و بنابراین به دقت تحت نظارت قرار می گیرد.
سوخت دیزل نسبت به بنزین کمتر قابل اشتعال است، اما به دلیل تبخیر آهسته آن، در صورت ریختن در جاده می تواند خطرات لغزنده را برای خودروها ایجاد کند. زیرا پس از تبخیر اجزای سبک، لکه روغنی روی جاده باقی می ماند که چسبندگی لاستیک ها و جاده را کاهش می دهد و باعث لیز خوردن خودروها می شود. از دست دادن کشش در بزرگراه مانند آنچه در جاده های یخ زده اتفاق می افتد، است، بنابراین انجام یک دور برگردان شرایط بسیار خطرناکی را برای وسایل نقلیه دو چرخ مانند موتور سیکلت و دوچرخه ایجاد می کند.