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氣體燃料——氫氣

　　
評論：　更新日期：2013年04月11日

二、氫氣的物化特性

氫氣的分子組成為H2，表2-1列出了氫氣的主要物化特性。
表2-1 H2的主要物化特性
特性參數(shù)
數(shù)值
特性參數(shù)
數(shù)值
質(zhì)量熱值
/(MJ·kg-1)
高? 141.8
最大火焰速度時當量比
1.7
/(MJ·kg-1)
低? 120.1
理論燃空比/(kg·kg-1)
0.02915
摩爾熱值
/(MJ·kmol-1)
高? 285.8
理論空燃比/(kg·kg-1)
34.38
/(MJ·kmol-1)
低? 242.1
空氣中燃燒界限/%
4.1～75
標態(tài)體積熱值
/(MJ·m-3)
高? 12.74
極限過量空氣系數(shù)
O.15～7.O
/(MJ·m-3)
低? 10.80
著火溫度/℃
571
與空氣理論混合氣熱值/(MJ·m-3)
3.186
與空氣燃燒理論體積百分比[F/(A+F)]%
29.5
理論混合氣點火能量/J
3.18×10-5
最小點火能量/J
1.34×10-5
氣態(tài)密度/(kg·m-3)
0.08987
空氣中最大火焰速度/(cm·s-1)
291
氣態(tài)粘度/(MPa·S)
0.0202
最大火焰速度時溫度/K
2380
氣化熱/(kJ·kmol-1)
90.4
三、氫氣的燃料特點
??? 氫氣可以單獨作為內(nèi)燃機的燃料，也可以與汽油作為混合燃料。氫氣在后一情況下不僅自身參與燃燒而成為火花點火式發(fā)動機的一部分(一般摻燒量不大)，而且可改善汽油的燃燒。氫氣作為內(nèi)燃機燃料有下列特點：
??? (1) 盡管質(zhì)量低熱值高(表2-1)，是汽油低熱值的2.73倍。，但由于氫的相對分子質(zhì)量小(1.016)，質(zhì)量輕，以致其標態(tài)體積熱值只有10.80MJ/m3，與弛放氣的體積熱值相近(10.95MJ/m3)。氫氣與空氣的理論混合氣標態(tài)熱值也只有3.186MJ/m3，與沼氣相近(3.230MJ/m3)，比汽油低約15%。
??? (2) 著火界限很寬?在空氣中燃燒的著火界限為4.1%～75%，比汽油和柴油的著火界限大很多。這就是說可以稀薄燃燒。這對于降低發(fā)動機的部分負荷時的能耗率有重要意義。
? ??(3) 有很高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?其火焰?zhèn)鞑ニ俣雀哌_2.91m/s，是汽油的7.72倍，比乙炔還高87%。這就說明氫氣在汽油機中燃燒時抗爆性比汽油好。表2-2列出了一些燃料最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊谋容^。
??? (4) 點火能量較低?最小可以低到0.013～0.020MJ，比汽油低得多。所以，汽油摻氫燃燒后，其所需點火能量可以降低。
? ??(5) 氫氣是一種清潔燃料?其燃燒產(chǎn)物是水，沒有碳和碳煙。
表2-2 一些燃料最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊谋容^??? (單位：cm/s)
氫
汽油
航空煤油
乙炔
苯
甲苯
一氧化碳
甲醇
二乙醚
291.2
37.7
36.9
155.3
44.6
38.6
42.9
52.3
43.7
甲烷
乙烷
丙烷
正丁烷
正戊烷
正已烷
正庚烷
環(huán)戊烷
環(huán)乙烷
37.3
44.2
42.9
41.6
42.5
42.5
42.5
41.2
42.5
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