Что такое нитрометан в машинах
Альтернативные виды горючего для двигателей внутреннего сгорания — Метанол и Нитрометан
Метиловый спирт, метанол CH3OH
Метанол является очень ядовитым веществом, но все-таки используется в ряде спортивных автомобилей, в случае если регламентом разрешено использование этого вида топлива. Мощность двигателя при использовании метанола будет выше на 7-9 % без каких-либо переделок, кроме добавления топлива до достижения стехиометрического состояния смеси. Стехиометрическая смесь метанола с воздухом составляет 6,4 к 1, что более чем в два раза меньше, чем при использовании бензина – 14,7 к 1.
Октановое число метанола – 111 по исследовательскому методу! Метиловый спирт обладает большим, чем любой из бензинов, октановым числом, что позволяет уверенно использовать степени сжатия, превышающие 15:1, в то время как средний бензиновый мотор имеет степень сжатия около 11.5:1. Индикаторный КПД за счет уменьшенных тепловых потерь выше на несколько процентов. Учитывая возможность повышенной степени сжатия и улучшенный КПД, суммарная мощность двигателя может быть выше на 20-30 % по сравнению с бензиновым двигателем.
Стоимость литра метанола около 20 руб, только купить его не так-то просто и продается в основном цистернами.
Нитрометан CH3NO2
Нитрометан CH3NO2 — температура горения 4000 º С. Так как в его составе имеется кислород, то при исп ользовании его в двигателе внутреннего сгорания требуется гораздо меньше поступающего кислорода из воздуха, чтоб получить ту же самую мощность, чем от бензина. На практике это выглядит так: Чтоб сжечь килограмм бензина, нужно 14, 7 килограмм воздуха, чтоб сжечь килограмм нитрометана, нужно всего лишь 1, 7 килограмма воздуха. То есть нитрометана в цилиндре одного и того же объема можно сжечь в 8, 7 раза больше, чем бензина. Но нитрометан имеет меньшую плотность энергии – 11,3 МДж/кг вместо 42–44 МДж/кг у бензина. В итоге всех этих расчетов получается, что н а нитрометане двигатель будет иметь мощность в 2, 3 раза выше, чем на бензине.
В связи с этим нитрометан применяют лишь в соревнованиях самых мощных драгстеров, Top Fuel Dragster, где время работы двигателя на максимуме ограничивается 5 секундами. Также данный вид топлива используют в моделизме, как присадку для микродвигателей, использующих калильное зажигание. Стоимость нитрометана от 500 до 2500 руб за литр.
Что такое нитрометан и как его используют в автомобильной промышленности
Больше скорости, без необходимости изменять мощность двигателя. Кто бы не хотел такого преображения, которое произошло под капотом автомобиля? Поклонники фильмов Fast & Furious («Форсаж») могут очень точно указать одно из решений, благодаря которому достигается результат, о котором все еще мечтает большинство из них: NOS.
Однако системы на основе оксида азота трудно реализовать в реальной жизни, и приведенная выше аббревиатура обозначает только одну торговую марку, а не название вещества, с помощью которого достигается столь желаемая реакция. Другой способ, гораздо более реальный в реальной жизни, с помощью которого можно получить больше мощности от каждого взрыва во время рабочего цикла двигателя, — это увеличить октановое число топлива. В этом случае в нашем распоряжении есть нитрометан.
Что такое нитрометан?
Если бы мы задали этот вопрос химику, его ответом была бы формула CH3NO2, и он дополнительно сказал бы нам, что нитрометан является органическим соединением из категории органических нитропроизводных.
Более простой вариант этого ответа: нитрометан представляет собой жидкость, подобную растворителю, например ацетон, эфир, бензол, толуол или даже бензин, которая растворяется в химических веществах, с которыми он вступает в контакт. В этом случае для нас очень ясно, что нитрометан будет сочетаться с топливом, используемым в транспортном средстве. Он также имеет другие применения, например, в качестве агента, используемого в добывающей промышленности, в качестве реакционной среды в химии или в очистке. Растворитель, в различных технологических процессах.
Как нитрометан используется в двигателях
Очевидно, что не существует сценария, когда мы идем на заправку и останавливаемся рядом с нитрометановым насосом, чтобы превратить наш трехцилиндровый хэтчбек с трехцилиндровым двигателем в раллийный автомобиль. Органическое соединение предназначено для высокопроизводительных транспортных средств, таких как раллийные автомобили, автомобили, предназначенные для кольцевых гонок, или даже драгстеры или тягачи. Бесцветный, с маслянистой текстурой и чрезвычайно сильным запахом, нитрометан обладает рядом свойств, совместимых с эксплуатационными характеристиками и даже незаменимых для него. Благодаря высокому содержанию кислорода нитрометан не требует большого количества кислорода, поступающего из системы впуска двигателя.
Если для сжигания эквивалента одного килограмма бензина требуется 14,7 кг воздуха, то на 1 килограмм нитрометана нужно всего 1,7 кг воздуха. Таким образом, мощность нитрометана в 2,3 раза превосходит бензин, если он смешан с нужным количеством кислорода. Еще одно применение нитрометана, которое на первый взгляд трудно понять, — это топливо для дистанционно управляемых автомобилей, самолетов или вертолетов с тепловым двигателем. В этом случае смесь можно купить уже готовой, и чаще всего в ее состав входит 15% синтетического масла. Это помогает смазывать двигатель, ускоряя сгорание в цилиндрах.
Как это устроено
Пока что у нас есть образ топливной присадки с феноменальным потенциалом и специфическим применением. Нитрометан ускоряет сгорание бензина в камере цилиндра. Это увеличивает давление в камере сгорания и создает больше механической силы при толкании цилиндра. Важность точной смеси нитрометана и топлива по отношению к характеристикам двигателя имеет решающее значение для нормальной работы автомобиля. Если оптимальная концентрация нитрометана в бензине не рекомендуется, детонация будет происходить нерегулярно, и шатуны могут получить необратимые повреждения. Двигатели, работающие на смеси нитрометана и бензина, характеризуются значительным износом, требующим частого технического вмешательства.
Приведенная выше информация проясняет разницу между знаменитым NOS и нитрометаном. Если первый является коммерческим продуктом на основе оксида азота, то второй является добавкой к топливу для моделей с высокими характеристиками.
Тюнинг двигателя — система закиси азота и нитрометан
Те, кто не доволен серийными автомобилями, прибегает к автотюнингу. Конечно, серия доработок стандартного двигателя подразумевает увеличение мощности, но ведь всему есть предел, не так ли? Чтобы обойти это ограничение и увеличить мощность мотора не на 20-40%, а в несколько раз, применяется особый вид топлива – система закиси азота или нитрометан.
Закись азота в тюнинге моторов
Использование заряженного топлива дает возможность до неузнаваемости изменить конфигурацию автомобиля. К примеру, закись азота, который является наиболее излюбленным среди уличных гонщиков, увеличивает мощность больше чем в 2 раза. Вместе с этим, растет и температура работы двигателя, что не очень хорошо сказывается на работе мотора. Пламя вырывается далеко за пределы цилиндра, да что там, оно вырывается даже из выхлопной трубы. Следует ли говорить о том, каким нагрузкам поддается двигатель?
Для использования диоксида азота двигатель подвергается доработкам. Осуществляется прокладка дополнительной топливной магистрали, которая и будет осуществлять впрыск закиси азота. Разумеется, устанавливается высокопрочная цилиндропоршневая группа, ГБЦ и выхлопная система, модернизируется система охлаждения. Автомобиль, использующий в качестве топлива азот, нуждается в техническом обслуживании каждые 1000-1500 км.
Смесь нитрометана для тюнинга
Нитрометан для машин является еще более жестким топливом, нежели диоксид азота. Мощность мотора, а вместе с нею и температура работы двигателя возрастает до 10 раз. Если говорить в мощностном эквиваленте, то автомобили, заправленные метаном, показывают результат от 3-х до 7-тысяч лошадиных сил. Но двигатель имеет ресурс работы всего в 5-8 тыс. км, так как нитрометан, буквально, сжигает его изнутри. Поэтому устанавливаются специальные, чугунные блоки, которые немного продлевают срок службы мотора.
Как правило, машинки на нитрометане – это профессиональные проекты, которые создаются специально для гонок. В эти проекты вкладываются большие деньги, над ними работают лучшие специалисты. Дело в том, что нитрометан – нестабильное топливо и имеет наивысший коэффициент взрывоопасности. Поэтому уличные гонщики не пользуются таким топливом, несмотря на то, что автомобиль и теряет пределы увеличения мощности.
Переоборудование машины под потребление диоксида азота или нитрометана имеет смысл только в случае участия в профессиональных заездах.
Читайте также:
Что такое нитрометан в машинах
Сколько необходимо масла?
Количество масла, требуемое в модельном топливе, вызывает большинство вопросов и наиболее неправильные ответы. Существует миф, что модельное калильное топливо должно содержать ХХ% масла, чтобы работать правильно, хорошо выполнять свои функции и защищать двигатель от износа. Но на самом деле нет никакого такого установленного числа. по крайней мере, единого. Ведь для того, чтобы это было так, все масла, используемые в модельном топливе, должны иметь идентичные характеристики по всем параметрам.
На сегодняшний день весьма немного сортов модельного топлива, предназначенного для R/C использования, содержит только касторку. Для целей этого обсуждения, в дальнейшем мы будем рассматривать топлива, содержащие только синтетическое масло или его смесь с касторкой.
Нитрометан, таинственный ингредиент?
В действительности, нитрометан должен быть нагрет до 96 градусов F, для того, чтобы он начал испускать достаточно паров, которые могут быть зажжены какой-нибудь искрой или пламенем!
Каждый двигатель внутреннего сгорания смешивает воздух и жидкое топливо некоторого вида. В нашем случае это жидкое калильное топливо. Цель карбюратора состоит в том, чтобы отмерить эти два компонента в нужной пропорции, и каждый двигатель требует определенной пропорции жидкого топлива и воздуха. Попробуйте добавить слишком много жидкости без достаточного количества воздуха, и двигатель не будет работать вообще. Какова цель турбонаддува на полноразмерных двигателях? Нагнетать немного больше воздуха, чем сможет обработать простой карбюратор или инжекторная топливная система.
Предположим, что мы должны были найти путь для сжигания большего количества жидкости в наших модельных двигателях без увеличения поступления воздуха. Это добавило бы мощности, не так ли? Хорошо, предположите, что мы это можем! Двигатель внутреннего сгорания может сжечь нитрометана более чем в 2 раза больше, чем метанола, используя один и тот же объем воздуха. Вот и все! Мы получили больше мощности. Вот так это работает, и это нетрудно для понимания. И мы не должны тратить много времени на размышление об этом в ходе повседневных полетов.
Однако существуют некоторые факторы, которые мы должны рассмотреть. Практически все обычные полеты могут быть выполнены на модельном топливе, содержащем от 5% до 15% нитрометана. Если Вы летаете на чем-то вроде тренера, или Cub, или подобной модели, нет, вероятно, никакой причины, почему бы 5% топливу не работать отлично. Требуется немного больше мощности? Используйте 10% или 15% содержание нитрометана в топливе. Не рекомендуем использовать топливо с более высоким содержанием нитрометана в большинстве популярных двигателей. Увеличение содержания нитрометана, вероятно, ничему не повредит, но ничего и не даст.
Мы продаем больше топлива с 15% нитрометана, чем любых других топливных смесей, и для этого есть серьезная причина. Большинство популярных двигателей на рынке се
Правильное хранение топлива
Должным образом хранимое модельное топливо имеет почти неопределенный срок годности. Но что же такое «должным образом хранимое»?
Есть и другая отрицательная сторона использования топлива в бочках. Представьте, что топливом пользуется несколько человек. Без надлежащего присмотра за емкостями такого типа (возможно, не имеющими необходимых предупреждающих надписей и т.д.) и выдачей топлива, высока вероятность какого-либо несчастного случая и привлечение к ответственности за него. Клубы моделистов, рассматривающие возможность такой закупки топлива для своих членов, должны обязательно знать и думать о потенциальной ответственности!
Нитрометан
| Нитрометан | |
 | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | нитрометан |
| Химическая формула | CH3NO2 |
| Эмпирическая формула | CH3NO2 |
| Физические свойства | |
| Состояние (ст. усл.) | бесцветная жидкость |
| Отн. молек. масса | 61.04 а. е. м. |
| Молярная масса | 61 г/моль |
| Плотность | 1,138 г/см³ |
| Динамическая вязкость (ст. усл.) | 0.61 мПа·с Па·с (при 20 °C) |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | -28,5 °C |
| Температура кипения | 101,2 °C |
| Температура вспышки | 36 °C |
| Энтальпия образования (ст. усл.) | -113,1 кДж/моль |
| Удельная теплота испарения | 38,28 Дж/кг |
| Удельная теплота плавления | 9,7 Дж/кг |
| Давление пара | 36,4 гПа (20 °C) |
| Химические свойства | |
| pKa | 10.2 |
| Растворимость в воде | 10.5 г/100 мл |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,3817 |
| Структура | |
| Дипольный момент | 3,50 Д |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 75-52-5 |
| RTECS | PA9800000 |
Нитрометан — химическое соединение с формулой СН3NO2, простейший представитель нитросоединений алифатического ряда.
Содержание
Физические свойства
Химические свойства
Благодаря наличию нитрогруппы атомы водорода в нитрометане подвижны, могут отщепляться в растворе при действии оснований (pKa = 10,2).
При использовании избытка формальдегида замещяются все три атома водорода и образуется три(гидроксиметилен)нитрометан
который при восстановлении образует (CH2OH)3CNH2 — три(гидроксиметилен)метиламин («tris»), основной компонент трис-буфера.
Нитрометан также выступает как донор в реакции Михаэля, присоединясь к α,β-непредельным соединения по схеме 1,4-присоединения.
Взаимодействует с окисью этилена, и др. соединениями.
Получение
В химической промышленности нитрометан обычно получают деструктивным нитрованием низших алканов, например, пропана, 50-70 % азотной кислотой при 400—700 °C. В этом процессе также получается нитроэтан, 1-нитропропан, 2-нитропропан. Смесь разделяется фракционированием.
В лаборатории нитрометан может быть получен по следующей реакции (Г. Кольбе)
или реакцией бромметана с нитритом серебра
Применение
Содержание кислорода в нитрометане позволяет ему гореть с много меньшим количеством атмосферного воздуха по сравнению с углеводородами бензина:
14,7 кг воздуха необходимо для сжигания килограмма бензина, но только 1,7 кг воздуха на один килограмм нитрометана. Так как цилиндр двигателя может содержать только ограниченное количество воздуха при каждом такте, в 8,7 раз больше нитрометана по сравнению с бензином может быть сожжено в один такт. Нитрометан,однако, имеет меньшую плотность энергии: бензин выделяет около 42–44 МДж/кг в то время как, нитрометан даёт 11,3 МДж/кг. Этот расчёт показывает, что нитрометан производит примерно в 2,3 раза больше мощности по сравнению с обычным топливом.
Нитрометан также может быть использован как монопропеллант, т. е. топливо, способное гореть без добавки кислорода, ниже уравнение этой реакции:
Нитрометан имеет ламинарную скорость горения 0,5 м/с (немного выше чем у бензина), таким образом делая его пригодным для высокоскоростных двигателей. Кроме того, температура пламени несколько выше — 2400 °C. Высокая удельная теплота парообразования (0,56 МДж/кг) вместе с высокой скоростью течения приводит к сильному охлаждению подходящего топлива (примерно вдвое больше, чем у метанола), в результате получаются довольно низкие температуры.
Нитрометан часто используют в богатых воздушно-топливных смесях, поскольку он даёт энергию даже при отсутствии атмосферного кислорода. При использовании богатой воздушно-топливной смеси, часть продуктов сгорания — водород и монооксид углерода. Эти газы часто воспламеняются, иногда впечатляюще, когда очень богатые смеси ещё горящего топлива покидают выхлопные трубы. Очень богатые смеси необходимы, чтобы снизить температуру камеры сгорания, для управления предварительным зажиганием и последующей детонацией. Рабочие детали зависят от свойства смеси и характеристики двигателя.
Небольшое количество гидразина, смешанное с нитрометаном, может ещё больше увеличить выдаваемую мощность. Гидразин образует с нитрометаном взрывоопасную соль, тоже монопропеллант. Эта нестабильная смесь представляет серьёзную опасность и запрещена к применению в авиамодельном топливе.
В авиамоделизме и автомобильном калильном топливе основной ингредиент обычно метанол, с небольшой добавкой нитрометана (от 0% до 65%, но редко больше 30%, так как нитрометан дороже метанола) и 10–20% смазки (обычно касторовое масло и/или синтетическое масло). Даже умеренные количества нитрометана приводят к увеличении мощности, выдаваемой двигателем (поскольку обычно ограничивающий фактор — приток воздуха), упрощая настройку двигателя (оптимизацию соотношения воздух/топливо).
Взрывчатые свойства
Нитрометан не относили ко взрывчатым веществам до взрыва железнодорожной цистерны 1 июля 1958 года [3]
Очистка
Нитрометан замораживают, образующиеся кристаллы промывают диэтиловым эфиром, затем перегоняют.