Помутнение и застывание дизельных топлив.
Помимо вязкости прокачиваемость дизельного топлива оценивается температурами помутнения и застывания.
При понижении температуры наружного воздуха может быть нарушена подача дизельного топлива по системе питания, что происходит вследствие кристаллизации высокоплавких углеводородов, кристаллы которых постепенно оседают на фильтрах и прекращают подачу топлива к двигателю. Показателем, характеризующим начало кристаллизации в дизельном топливе углеводородов, является температура помутнения.
Температурой помутнения называется температура, при которой в безводном прозрачном дизельном топливе в процессе охлаждения и выделения микрокристаллов парафина и церезина появляются первые признаки помутнения, видимого невооруженным глазом.
Рис.76.
При дальнейшем понижении температуры отдельные кристаллики, сращиваясь между собой, образуют ажурный кристаллический каркас, пронизывающий весь объем топлива. Потерю подвижности нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса или структурной сетки принято называть застыванием.
Температурой застывания называется наивысшая температура, при которой дизельное топливо загустевает настолько, что не обнаруживает подвижности в течение 1 мин при наклоне стандартной пробирки с топливо на 45º.
Температура застывания является важнейшим показателем дизельного топлива и определяет возможность его использования при данной температуре воздуха. Минимальная температура воздуха, при которой может применяться дизельное топливо, должна быть выше температуры застывания на 10-15º С.
|
|
|
Температуры помутнения и застывания определяют с помощью специального прибора (Рис.76.).
Механические примеси и вода в дизельных топливах.
Дизельное топливо, как и бензины, не должно содержать механических примесей и воды.
При положительных температурах вода с топливом образует эмульсию, разрушающую фильтрующие элементы фильтров тонкой очистки, а при отрицательных температурах вода превращается в кристаллы льда, которые закупоривают топливные фильтры.
Содержание воды в нефтепродуктах, равное 0,025 %, принято называть следами. Такое количество воды допустимо только в летних дизельных топливах, которые разрешается применять в период с 1 мая по 1 октября.
Механические примеси могут попасть в дизельное топливо при его хранении, транспортировании и заправке автомобиля. Наибольший вред механические примеси наносят плунжерной паре насоса высокого давления, а так же форсунке. Механические примеси засоряют топливные фильтры, в результате чего затрудняется подача топлива.
|
|
|
Жесткая работа дизелей.
Топливо в цилиндры двигателя подается в жидкой фазе. С момента введения в цилиндр первой порции топлива начинается подготовка этой и последующих порций к сгоранию, на что требуется определенное время (t1)(Рис.77.), называемое периодом задержки самовоспламенения (период задержки самовоспламенения складывается из времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешивание паров топлива с воздухом, а также времени, необходимого для завершения предпламенной реакции и формирования очагов самовоспламенения.).
Рис.77.
Если величина периода задержки укладывается в определенные пределы, то в работе дизеля не происходит недопустимых отклонений от нормы. Следствием увеличения задержки самовоспламенения (t2) (Рис.77.) является очень интенсивное тепловыделение на первой стадии горения, в результате чего создается очень высокая скорость нарастания давления. Если при этом темп повышения давления превзойдет 0,6 МПа на один градус поворота коленчатого вала, то возникает ненормальная, а так называемая жесткая работа дизеля. При жесткой работе дизельного двигателя его детали работают с перегрузкой, что приводит к ускоренному их износу и поломкам, перерасходу топлива, дымному выпуску и снижению мощности.
|
|
|
Период задержки самовоспламенения складывается из времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешивание паров топлива с воздухом, а также времени, необходимого для завершения предпламенной реакции и формирования очагов самовоспламенения.
Фракционный составхарактеризует испаряемость дизельного топлива. У дизельных двигателей смесеобразование происходит за 20-40º поворота коленчатого вала и составляет всего лишь 0,001 – 0,004 с, т.е. примерно в 10-15 раз меньше, чем у карбюраторных двигателей. При таком ограниченном времени однородная качественная рабочая смесь может быть получена только при достаточно хорошем распыливании и испаряемости топлива.
Топливо с утяжеленным фракционным составом вследствие плохой его испаряемости приводит к несвоевременному воспламенению и плохому сгоранию, смыванию масла со стенок цилиндров, повышенному износу, ухудшению топливной экономичности.
В отличие от бензинов фракционный состав дизельного топлива определяется лишь температурами выкипания 50 и 96 % топлива. Это связано с тем. Что между температурой выкипания 10 % дизельного топлива и работой дизеля однозначной связи не установлено. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. В связи с этим пусковые свойства дизельного топлива для автомобилей в какой-то степени определяет температура выкипания 50 % топлива. Температура выкипания 96 % топлива является температурой конца кипения и регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов.
|
|
|
Самовоспламеняемость дизельных топлив.
Самовоспламеняемостью дизельного топлива называется способность его паров воспламеняться без источника зажигания.
Это свойство в значительной мере определяет подготовительную фазу процесса сгорания – период задержки самовоспламенения.
Метод оценки самовоспламеняемости дизельных топлив аналогичен методу оценки детонационной стойкости бензина. В том и другом случаях испытуемый образец сопоставляется с эталонными топливами на специальных незначительно различающихся друг от друга по устройству одноцилиндровых двигателях серии ИТ9 (ИТ9-3 – одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия ( 
= 7 
23) метод совпадения вспышек по ГОСТ 3122-67).
Эталонную смесь составляют из двух углеводородов высокой степени частоты: цетан (нормальный гексадекан) С16Н34 и альфаметилнафталин С10Н7СН3. Самовоспламеняемость первого условно принята за 100 ед., а второго за 0 ед.
Цетановым числом топлива называется показатель его самовоспламеняемости, численно равный процентному (по объему) содержанию цетана в такой его смеси с альфаметилнафталином, которая равноценна данному топливу по самовоспламеняемости при испытании в стандартном двигателе.
Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава, структуры и молекулярной массы. Наиболее высокие цетановые числа у парафиновых углеводородов, более низкие у нафтеновых и самые низкие у ароматических. Содержание парафиновых углеводородов в дизельных топливах ограничивается, что связано с высокими температурами их помутнения и застывания. Нафтеновые углеводороды присутствуют в дизельных топливах в значительных количествах, так как имеют удовлетворительные цетановые числа и температуры застывания.
Оптимальное цетановое число дизельных топлив находится в интервале 40-50. Применение топлива с цетановым числом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя, а более 50 – нецелесообразно, так как снижается экономичность двигателя (из-за уменьшения полноты сгорания топлива), наблюдается дымный выпуск отработавших газов и перегрев форсунки. При возрастании цетанового числа улучшаются пусковые свойства топлива.
Повышение цетанового числа дизельных топлив достигается двумя способами: воздействием на их химический состав и введением специальных присадок.
Первый способ заключается в одновременном увеличении концентрации нормальных парафинов и снижении содержания ароматических углеводородов ( этот метод не приемлем для повышения цетанового числа зимних марок дизельного топлива, так как нормальные парафины имеют повышенные по сравнению с углеводородами других гомологических рядов температуры плавления.)
Второй способ основан на введении в дизельное топливо специальных кислородосодержащих присадок, к которым относятся органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты (этилнитрат, изопропилнитрат или цеклогексилнитрат) и др.
Эти присадки, являясь сильными окислителями, ускоряют зарождение и развитие реакций с образованием из топлива перекисей, от разложения которых ускоряется весь комплекс предпламенных процессов.
Химическая стабильность дизельных топлив.
Дизельные топлива, полученные при разгонки нефти с малым содержанием сернистых соединений обладают высокой химической стабильностью и способны храниться длительное время без изменения своих свойств (до пяти лет и более). Меньшей химической стабильностью обладают дизельные топлива, содержащие в своем составе значительное количество олефинов и меркаптанов. Количество фактических смол в таких топливах постоянно увеличивается, что является следствием окисления олефинов и оказывает негативное влияние на работу системы питания и повышает нагарообразование в двигателе. В связи с выше сказанным стандартами на дизельные топлива ограничивается содержание в них фактических смол (в зимних марках не более 30, а в летних не более 40 мг на 100 мл топлива).
Еще одним показателем, отражающим содержание в дизельном топливе олефинов, является йодное число.
Йодным числом называется количество йода в граммах, которое способно присоединиться к 100 г нефтепродукта.
Чем больше олефинов в топливе, тем больше йодное число. Йодное число должно быть не более 6 г йода на 100 г летних и зимних марок дизельного топлива.
Следующим показателем, характеризующим, химическую стабильность дизельных топлив является наличие в их составе меркаптанов, которые помимо значительного коррозионного воздействия на элементы системы питания (плунжерные пары и детали форсунок) способны к химическим превращениям, в том числе и к реакциям окисления с образованием смол. Принимая во внимание большую коррозионную активность и малую химическую стабильность меркаптанов, разработана специальная методика для количественного определения в дизельных топливах и бензинах так называемой меркаптановой серы, т.е. выраженную в процентах долю топлива, которая приходиться на имеющуюся в меркаптанах серу. Содержание меркаптановой серы в бензинах и дизельных топливах не должно превышать 0.01 %.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 2071; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!