Название: Эксплуатационные материалы и экономия топливно-энергетических ресурсов - ( В.П. Гилета, А.Б. Красил)

Жанр: Технические

Просмотров: 935


1. свойства и показатели бензинов, влияющие на смесеобразование

и подачу топлива

 

К показателям бензинов, влияющих на смесеобразование и подачу топлива, относятся: цвет, содержание воды и механических примесей, плотность, вязкость, поверхностное натяжение и испаряемость.

Цвет бензина является показателем его чистоты. Если топливо мутное, то это первый признак наличия в нем взвешенных частиц – мелких капелек воды, механических примесей или продуктов деятельности микроорганизмов. Бензин неэтилированный должен быть прозрачным и бесцветным. Светлая окраска бензина обусловлена продуктами его окисления, в первую очередь, непредельных углеводородов. В результате окисления непредельных углеводородов в бензине увеличивается содержание смол, что способствует увеличению его склонности к образованию отложений в системе питания, камере сгорания.

Наличие воды в топливе ухудшает топливоподачу и вызывает коррозию деталей и осмоление непредельных углеводородов, содержащихся в бензине. Промышленное топливо практически не содержит воды. Однако в процессе транспортирования, хранения и заправки вода попадает в топливо. В небольших количествах (сотые доли процента) вода способна раствориться

в бензине, и он при этом не теряет прозрачности. Избыточное же количество воды в бензине при перемешивании вызывает его помутнение, а при отстаивании вследствие большего удельного веса приводит к скоплению ее на дне емкости отдельным слоем. Поэтому при оценке бензина на наличие воды достаточно осмотреть его в стеклянном цилиндре и зафиксировать либо наличие или отсутствие мути, либо отдельного слоя воды на дне.

Механическими примесями являются твердые вещества, образующие осадок или находящиеся во взвешенном состоянии. Бензины не должны содержать механических примесей. Определение их отсутствия или наличия проводится по внешним признакам или с помощью специальных приборов. Для оценки по внешним признакам достаточно осмотреть образец бензина в стеклянном цилиндре. При этом невооруженныи глазом не должно быть обнаружено твердых частиц как во взвешенном состоянии, так и в осадке.

Плотность – отношение массы вещества к его объему. Плотность бензинов (от 690 до 810 кг/м3) наряду с поверхностным натяжением оказывает влияние на распыление топлива. Чем меньше плотность бензина, тем более мелкую структуру будет иметь распыленное топливо, это, в свою очередь, улучшит полноту сгорания и повысит экономичность двигателя. Плотность бензина мало зависит от температуры; с понижением температуры на каждые 10 °С ее величина возрастает примерно на 1 \%.

Плотность принадлежит к числу обязательных показателей, включаемых в паспорт на топлива двигателей. Она в основном используется при пересчете объемных единиц нефтепродуктов в массовые и наоборот.

Плотность нефтепродуктов определяется с помощью ареометров (нефтеденсиметров), гидростатических весов и пикнометров. Ареометром и гидростатическими весами определяют плотность нефтепродуктов, вязкость которых не превышает

200 мм2/с при 50 °С. Пикнометром определяют плотность всех нефтепродуктов. Наиболее простым и удобным является определение плотности нефтепродуктов ареометром (ГОСТ 3900–85).

Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части относительно другой. Различают динамическую h и кинематическую n вязкости. За единицу измерения динамической вязкости принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление силой в 1 Н, вызванным взаимным сдвигом двух слоев этой жидкости площадью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и имеющих скорость взаимного перемещения 1м/с. Единица измерения динамической вязкости - Па×с.

Вязкость нефтепродуктов зависит от температуры окружающей среды, с понижением ее вязкость повышается, что затрудняет процесс нормальной топливоподачи.

В ГОСТах на нефтепродукты указывается кинематическая вязкость n, которая равна отношению динамической вязкости h вещества к его плотности r

n = h / r.                                              (1)

Кинематическая вязкость измеряется в мм2/с. При температуре 20 °С вязкость бензина составляет 0,5 – 0,7 мм2/с.

Поверхностное натяжение a жидкости – величина, равная отношению силы dF ,действующей на элемент контура поверхности жидкости, к длине dl этого элемента контура:

a = dF / dl.                                           (2)

Единица измерения поверхностного натяжения – H / м.

Испаряемость – это способность вещества к переходу из жидкого состояния в газообразное, характеризуется скоростью перехода жидкой фазы в пар. Испаряемость оказывает комплексное влияние на безотказность, долговечность, токсичность отработавших газов и другие показатели, связанные с химмотологической надежностью двигателя. Испаряемость зависит от ряда свойств топлив, в первую очередь от фракционного состава и давления насыщенных паров при температуре 37,8 °С (для бензинов).

Фракционный состав бензинов характеризуется количеством (в процентах к объему) содержащихся в нем отдельных фракций. Фракцией называют часть жидкости, выкипающую в определенном диапазоне температур.

Фракционный состав определяют  путем перегонки топлива на специальном приборе (рис. 1). При перегонке фиксируют температуру начала перегонки tнп, конца перегонки tкп, температуры t10, t50, t90, при которых перегоняется 10, 50 и 90 \% бензина соответственно. За температуру tнп  принимают температуру пара, соответствующую падению в холодильник первой капли конденсата. За температуру tкп бензина принимают ту максимальную температуру, при которой ртутный столбик термометра останавливается на некоторой высоте, а после этого начинает опускаться. На основании полученных данных строят график перегонки бензина в координатах – количество q перегоняемого бензина (в процента) – время перегонки t. (рис. 2).

 

Рис. 1. Аппарат для определения фракционного состава

нефтепродуктов:

1 – колба с образцом топлива; 2 – термометр; 3 – кожух; 4 – холодильник;

5 – стеклянный мерный цилиндр; 6 – электроподогреватель

 

 

Рис. 2. Кривая перегонки бензина

 

В бензинах различают три основные фракции: пусковую, рабочую, концевую. Пусковая фракция представляет собой первые 10 \% перегонки бензина. Чем ниже температура кипения первых 10 \% топлива, тем легче осуществить пуск холодного двигателя. По температуре t10 можно определить минимальную температуру окружающей среды tос, при которой возможен пуск двигателя

tос = 0,5t10 – 50,5.                                        (3)

Температура выкипания 50 \% бензина характеризует однородность состава смеси по отдельным цилиндрам, продолжительность прогрева и приемистость двигателя. При снижении t50 сокращается время прогрева, увеличивается приемистость и срок службы двигателя.

Показатели t90 и tнп определяют содержание в бензинах тяжелых трудноиспаримых фракций. За температуру tкп бензина принимают ту максимальную температуру, при которой ртутный столбик термометра останавливается на некоторой высоте, а после этого начинает опускаться. Чем выше t90 и tкп, тем вероятнее неполное испарение бензина и неполное его сгорание.

При перегонке бензинов невозможно определить количество легкокипящих фракций, присутствие которых влияет на эксплуатационные свойства топлива, поэтому в нормативные требования вводят контрольный параметр – давление насыщенных паров при температуре +37,8 °С. По температуре перегонки можно косвенно судить о давлении насыщенных паров – чем ниже tнп и t10 , тем выше давление насыщенных паров.

Подпись:  

Рис. 3. Лабораторный прибор для определе-ния давления насыщен-ных паров бензина:
1 – манометр; 2 – вода; 3 – пары бензина; 
4 – бензин


Давление насыщенных паров бензина характеризует испаряемость пусковой и рабочей фракций. Давлением насыщенных паров называют давление пара в состоянии термодинамического равновесия с испаряющейся жидкостью. Давление насыщенных паров является индивидуальной характеристикой вещества, зависящей от ряда факторов, обусловливаемых влиянием внешней среды. К таким факторам относятся температура, соотношение между паровой и жидкой фазами, наличие в топливе растворимого газа и др. Давление насыщенных паров зависит от соотношения паровой и жидкой фаз.

Давление насыщенных паров определяют прибором, который состоит из двух соединенных друг с другом камер

(рис. 3).

Давление насыщенных паров нормируется ГОСТом: для летних бензинов – до 67,0 кПа, зимних – 66,7 – 93,3 кПа.