ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЛИЧИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Морской институт
Кафедра «Энергоустановки морских судов и сооружений»
С.Н. Ткач
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ТОПЛИВА, МАСЕЛ И ВОДЫ В СЭУ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ
Севастополь СевГУ 2016
УДК 629.5 (076.5)
ББК 39.455.5я73
Т48
Рецензент:
Г.В. Гоголев, к.т.н., доцент каф. ЭМСС
Ткач С.Н.
Т48 Лабораторный практикум по технологии использования топ- лива, масел и воды в СЭУ: метод. указания к выполнению лабора- торных работ / С.Н. Ткач. – Севастополь: СевГУ, 2016. – 42 с.:ил.
Целью методических указаний является закрепление студентами теоретиче- ских знаний по дисциплине «Технология использования топлива, масел и воды в СЭУ», ознакомление с измерительной аппаратурой и получение практических на- выков проведения лабораторных исследований основных свойств рабочих сред, применяемых в судовых энергетических установках.
Указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения Се- вастопольского государственного университета, института кораблестроения и морского транспорта, специальности 26.05.06 – Эксплуатация судовых энергети- ческих установок.
|
|
|
Методические указания обеспечивают изучение следующих сфер компетен- ций в соответствии с конвенцией ПДНВ:
ПСК-8 Безопасные и аварийные процедуры эксплуатации механизмов двигательной установки, включая системы управления
ПСК-9 Подготовка, эксплуатация, обнаружение неисправностей и меры, необходимые для предотвращения причинения повреждений следующим механизмам и системам управления
Формируемые компетенции по ФГОС:
ПК-4 – Способность и готовность быстро идентифицировать и оценить риски, принять правильное решение;
ПК-12 – Способность и готовность устанавливать причины отказов судового оборудования, определять и осуществлять мероприятия по их предотвращению;
ПК-28 – Способность и готовность обеспечить экологическую безопасность эксплуатации, хранения, обслуживания, ремонта и сервиса судов и судового оборудования, безопасные условия труда персонала в соответствии с системой национальных и международных требований.
УДК 629.5 (076.5)
ББК 39.455.5я73
Рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры энергоустановок морских судов и сооружений Института кораблестроения и морского транспорта Севастопольского госуниверситета в качестве методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технология использования топлива, масел и воды в СЭУ» для студентов направления 26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок.
|
|
|
Протокол заседания кафедры № 1 от 27.08.2016 г.
© Ткач С.Н., 2016
© ФГАОУВО «Севастопольский государственный университет», 2016
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................................................... 5
Основные требования к оформлению и защите отчета………….. 5
1. Лабораторная работа №1
Определение температуры вспышки нефтепродуктов…..... 6
1.1. Цель работы ............................................................................. 6
1.2. Краткие сведения из теории..................................................... 6
1.3. Описание экспериментальной установки................................ 7
1.4. Порядок проведения работы.................................................... 8
1.5. Обработка результатов опыта.................................................. 10
1.6. Контрольные вопросы.............................................................. 11
2. Лабораторная работа №2
Определение плотности нефтепродуктов................................ 12
2.1. Цель работы.............................................................................. 12
2.2. Краткие сведения из теории..................................................... 12
2.3. Описание экспериментальной установки................................. 13
|
|
|
2.4. Порядок проведения работы.................................................... 13
2.5. Обработка результатов опыта.................................................. 13
2.6. Контрольные вопросы.............................................................. 14
3. Лабораторная работа №3
Определение вязкости нефтепродуктов…………………..… 15
3.1. Цель работы.............................................................................. 15
3.2. Краткие сведения из теории..................................................... 15
3.3. Описание экспериментальной установки................................. 16
3.4. Порядок проведения работы.................................................... 17
3.5. Обработка результатов опыта.................................................. 17
3.6. Контрольные вопросы.............................................................. 18
4. Лабораторная работа №4
Определение содержания воды в нефтепродуктах................. 19
4.1. Цель работы.............................................................................. 19
4.2. Краткие сведения из теории.................................................... 19
4.3. Описание экспериментальной установки............................... 20
4.4. Порядок проведения работы.................................................... 20
4.5. Обработка результатов опыта.................................................. 21
4.6. Контрольные вопросы.............................................................. 21
5. Лабораторная работа №5
Определение наличия механических примесей в масле и диспергирующей способности моторных масел методом бумажной хроматографии………………………………..….. 22
|
|
|
5.1. Цель работы.............................................................................. 22
5.2. Краткие сведения из теории..................................................... 22
5.3. Описание экспериментальной установки................................. 23
5.4. Порядок проведения работы.................................................... 24
5.5. Обработка результатов опыта.................................................. 24
5.6. Контрольные вопросы.............................................................. 26
6. Лабораторная работа №6
Определение кислотности и щелочного числа нефтепро- дуктов 27
6.1. Цель работы.............................................................................. 27
6.2. Краткие сведения из теории..................................................... 27
6.3. Описание экспериментальной установки................................. 29
6.4. Порядок проведения работы.................................................... 29
6.5. Обработка результатов опыта.................................................. 31
6.6. Контрольные вопросы.............................................................. 31
7. Лабораторная работа №7
Определение характеристик охлаждающей воды ВС……. 32
7.1. Цель работы.............................................................................. 32
7.2. Краткие сведения из теории..................................................... 32
7.3. Описание экспериментальной установки................................. 33
7.4. Порядок проведения работы.................................................... 35
7.5. Обработка результатов опыта.................................................. 37
7.6. Контрольные вопросы.............................................................. 37
Литература.......................................................................................... 38
Приложение А. Подготовка лаборатории СКЛАМТ к работе……… 39
Приложение Б. Подготовка лаборатории СКЛАВ к работе…… 40
Приложение В. Браковочные показатели судовых моторных масел. 41
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы по дисциплине «Технология использования топлива, масел и воды в СЭУ» предназначены для изучения теплофизиче- ских свойств рабочих жидкостей – топлива масел и воды, применяемых в судовых энергетических установках, а также для приобретения навыков определения их основных свойств.
Перед занятиями в лаборатории студенту необходимо ознакомиться с описанием предстоящей лабораторной работы и рекомендуемой литерату- рой, подготовить бланки отчетов.
При выполнении лабораторных работ с нефтепродуктами необходи- мо строго соблюдать требования пожаро- и взрывобезопасности. Без инст- руктажа по технике безопасности студенты к выполнению лабораторных работ не допускаются.
Работа с лабораторией возможна только с разрешения преподавате- ля, проводящего занятия. Допуск студента к выполнению лабораторной работы осуществляет преподаватель после собеседования по содержанию работы и порядку ее проведения. Результаты измерений подписываются преподавателем или лаборантом.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ И ЗАЩИТЕ ОТЧЕТА
1. Отчет оформляется студентом по каждой лабораторной работе на листах формата А4. После выполнения всех лабораторных работ отчеты сшиваются в единый документ.
2. Оформление данной работы должно отвечать требованиям к тексто- вым документам.
3. Отчет должен содержать название, цель лабораторной работы, ос- новные определения, схему лабораторной установки, необходимые рисун- ки и формулы, заготовленные табличные формы для записи измеренных и расчетных величин.
4. Выводы по работе должны оценивать достоверность полученных результатов, отклонение измеренных величин от табличных значений.
5. Защита отчета по лабораторной работе возможна только при оформлении его в соответствии с указанными выше требованиями.
6. Работа считается принятой, если студент обнаруживает знания фи- зической сути исследуемых процессов, размерности определяемых вели- чин, их ориентировочные значения и браковочные показатели.
1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
1.1. Цель работы
Целью работы является практическое изучение методов эксперимен- тального определения температуры вспышки нефтепродуктов и приобре- тение навыков сравнения полученных результатов с браковочными показа- телями.
1.2. Краткие сведения из теории
Температура вспышки – низшая температура, при которой пары топ- лива или масла в смеси с воздухом вспыхивают при поднесении к ним от- крытого пламени. Используется метод закрытого тигля (чашки) – метод Мартенс-Пенски или открытого тигля – метод Бренкена, который дает по- казания на 20 - 30 °С выше. В последние годы предпочтение отдается ме- тоду закрытого тигля как более представительному [6].
Она зависит от температуры кипения, испаряемости и упругости паров и определяется фракционным составом нефтепродукта. Значительного влияния на самовоспламенение и сгорание топлив в дизеле этот показатель не оказывает, но характеризует пожароопасность.
Температура вспышки зависит от параметров атмосферного воздуха и повышается при увеличении атмосферного давления и влажности воздуха.
В процессе эксплуатации температура вспышки может незначительно повыситься за счет испарения легких фракций и полимеризации углеводо- родов. Снижение температуры вспышки смазочного материала свидетель- ствует о попадании топлива в систему смазки, что приводит к ухудшению смазочных и антинагарных свойств масла [12].
Температура вспышки топлив для дизелей и котлов должна быть не ниже 61 °С по отечественному стандарту на топливо. Для масел находится в диапазоне 200 - 250 °С. Предельное значение (браковочный показатель) должно быть не ниже 170 °С, согласно РД 15-137-90 [9]. Чем выше темпе- ратурный уровень работы деталей двигателя, тем выше должна быть тем- пература вспышки масла.
1.3. Описание экспериментальной установки
Для проведения анализов нефтепродуктов в судовых условиях исполь- зуется судовая комплектная лаборатория анализа масла и топлива (СКЛАМТ-1) [1]. Схема лаборатории приведена на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Схема судовой комплектной лаборатории анализа масла и топлива:
1 – мерный цилиндр; 2 – проволочка диаметром 1 мм; 3 – надфиль; 4 – индикатор вяз- кости; 5 – штырь; 6 – термометр; 7 – секундомер; 8 – защелка; 9 – верхняя панель;
10 – электрический термометр; 11 – трехходовой кран; 12 – ампулы гидрата кальция; 13 – блок стабилизатора питания; 14 – делительная воронка; 15 – термометры жидко- стные; 16 – денсиметры; 17 – пробоотборник; 18 – эталонные шкалы пятен; 19 – фикса- тор дверцы; 20 – прибор для определения температуры вспышки; 21 – выдвижной ра- бочий столик; 22 – емкости для индикаторов; 23 – автоматические пипетки (дозаторы); 24 – зажим для фильтровальной бумаги; 25 – пробирки для определения содержания воды; 26 – пенопластовый футляр
Лаборатория предназначена для работы в машинном отделении и по- зволяет определить параметры топлив и масел в следующих пределах:
- плотность - 700 - 1000 кг/м3;
- вязкость - при 50 °С и 100 °С;
- содержание воды - 0,05 - 10%;
- щелочное число масла - от 0,3 мг КОН/г;
- механические примеси:
- для масел без присадки - 0,05 - 1,0%;
- для масел с присадкой - 0,3 - 2,0%;
- водорастворимые кислоты - определяются качественно;
- кислотное число масла - 0,1 - 2,5 мг КОН/г;
- температура вспышки - 50 - 250 °С.
В Приложении А приведены правила техники безопасности при рабо- те с лабораторией и порядок подготовки ее к работе.
1.4. Порядок проведения работы
Температура вспышки нефтепродукта определяется путем визуально- го наблюдения воспламенения паров нефтепродукта от нагретой электри- ческим током спирали специального воспламенителя.
Для измерения температуры вспышки используется электрический термометр 10. Шкала термометра проградуирована на два предела измере- ний 50 – 150 °С и 150 – 250 °С для определения температуры вспышки то- плив и масел соответственно.
Перед работой необходимо проверить заземление установки и подгото- вить к работе прибор, определяющий температуру вспышки (рис. 1.2).
Рис. 1.2 – Прибор для определения температуры вспышки:
1 – блок нагревателя; 2 – защитный колпак; 3 – воспламенитель; 4- смотровое окно; 5 – тигель
Для этого необходимо: снять с блока нагревателя 1 защитный колпак 2 со смотровым стеклом 4; вынуть из блока нагревателя воспламенитель 3 и тигель 5; осмотреть спираль воспламенителя на предмет отсутствия обры- вов и погнутости; установить воспламенитель обратно в гнездо нагревате- ля; включить тумблером установку в сеть; опробовать работоспособность воспламенителя кратковременным (в течение 5 с) нажатием кнопки вспышки - спираль должна нагреться до ярко-красного свечения; вынуть воспламенитель из гнезда; закрыть блок нагревателя защитным колпаком.
При выполнении лабораторной работы горячие тигли необходимо ста- вить на специальную подставку вне корпуса.
1.4.1. Определение температуры вспышки масла
Переключатель интервала температур для выбора шкалы электриче- ского термометра следует установить в положение 50 - 150 °С, переключа- тель предела нагрева - на интервал 150 - 170 °С, включить дополнительный нагрев. Когда установка прогреется до 140 °С (по показаниям электриче- ского термометра 10), выключить дополнительный нагрев, переключатель поставить на интервал 150 - 250 °С.
Пока установка нагревается до 150 - 170 °С заполнить тигель иссле- дуемым маслом. Для анализа масла необходимо брать тигель с выбитой буквой «М» на внешней стороне основания тигля, т.е. с низким внутрен- ним стержнем. Налить в тигель масло до уровня верхней кромки стержня с небольшим мениском. Когда установка прогреется до 150 - 170 °С, пере- ключатель нагрева поставить в нулевое положение. Снять с нагревателя защитный колпак. Установить тигель с исследуемым маслом в нагреватель, установить воспламенитель в гнездо и проверить правильность его уста- новки (спираль воспламенителя должна быть ниже верхнего края тигля на толщину проволочки). Закрыть нагреватель защитным колпаком, при этом смотровое окошко должно быть обращено к наблюдателю.
Поставить переключатель предела нагрева на два деления шкалы вы- ше предполагаемой температуры вспышки исследуемого масла, включить дополнительный нагрев. Следить за повышением температуры по верхней шкале измерительного прибора 10, установив положение переключателя интервала на 150 - 250 °С.
При достижении температуры на 20 - 30 °С ниже предполагаемой температуры вспышки выключить дополнительный нагрев и следить, что- бы скорость нарастания температуры не превышала 2 °С/мин (по секундо- меру 7). При необходимости скорость нагрева регулировать переключате- лем предела нагрева. При температуре на 10 - 15 °С ниже предполагаемой температуры вспышки кратковременно (на 5 - 6 с) нажимать кнопку вспышки и наблюдать через смотровое окно защитного колпака. Нажатие кнопки повторять через каждые 2 °С до появления вспышки, и при ее по- явлении зафиксировать температуру вспышки по измерительному прибору
10. Выключить установку тумблером из сети. Переключатель предела нагрева поставить в нулевое положение, интервала нагрева - на 50 - 150 °С.
После определения температуры вспышки масла снять защитный кол- пак, вынуть пинцетом воспламенитель, вылить из тигля масло, протереть тигель сухой ветошью. Повторное определение температуры вспышки мас- ла следует производить после охлаждения установки на 20 - 30 °С ниже предполагаемой температуры вспышки. Расхождение результатов двух оп- ределений не должно превышать ±5 °С.
1.4.2. Определение температуры вспышки топлива
Для анализа топлива переключатель интервала температур поставить в положение 50 - 150 °С, переключатель предела нагрева установить на от- метке 90 - 110 °С. Пока идет прогрев установки до 100 °С, заполнить ти- гель исследуемым топливом. Для анализа топлива взять тигель с более вы- соким внутренним стержнем (с выбитой буквой «Т»). Налить топливо в ти- гель до уровня верхней кромки стержня с небольшим мениском.
Когда установка прогреется до 100 °С, переключатель предела нагрева поставить в нулевое положение. Снять с нагревателя защитный колпак и охладить установку до 50 °С.
Установить тигель с исследуемым топливом в нагреватель, воспламе- нитель - в гнездо и проверить правильность установки воспламенителя по отношению к тиглю, т.е. спираль воспламенителя должна быть ниже верх- него края тигля на толщину проволочки.
Закрыть нагреватель защитным колпаком, при этом смотровое окошко должно быть обращено к наблюдателю. Поставить переключатель предела нагрева на два интервала температур выше предполагаемой температуры вспышки исследуемого топлива. Проверить положение переключателя ин- тервала на 50 - 150 °С и следить по нижней шкале измерительного прибора за тем, чтобы скорость нарастания температуры не превышала 2 °С/мин. Скорость нагрева регулировать переключателем предела нагрева.
За 10 °С до предполагаемой температуры вспышки кратковременно в течение 5 с при нажатой кнопке наблюдать вспышку через смотровое окно защитного колпака. Включение кнопки повторять через каждые 2 °С до появления вспышки, а при ее появлении зафиксировать температуру вспышки по измерительному прибору.
Признаками вспышки паров исследуемого нефтепродукта являются: выделение дыма из отверстий защитного колпака, иногда - запотевание смотрового окна. Показание измерительного прибора 10 в момент появле- ния вспышки масла соответствует температуре вспышки масла в закрытом тигле, а появление вспышки топлива температуре вспышки топлива в за- крытом тигле.
1.5. Обработка результатов опыта
Показания приборов, снятых во время опыта, и результаты расчетов заносятся в протокол испытаний. Результаты работы сравниваются с бра- ковочными показателями судовых моторных масел (Приложение В) и де- лается вывод. Оформление результатов работы выполняется согласно ос- новным требованиям к оформлению и защите отчета.
1.6. Контрольные вопросы
1. Какие параметры топлива и масла, и в каких пределах по- зволяет определить лаборатория СКЛАМТ-1?
2. Какой критерий появления вспышки?
3. Что такое «температура вспышки в закрытом тигле» топлива или минерального масла?
4. Указать на схеме лабораторной установки элементы, ис- пользуемые при выполнении лабораторной работы.
5. Объяснить по схеме лабораторной установки СКЛАМТ-1 порядок выполнения лабораторной работы.
6. Каким образом фиксируется температура вспышки масла при проведении лабораторной работы.
7. Указать браковочные показатели температуры вспышки масла в закрытом тигле.
8. Указать ориентировочные значения температуры вспышки масла и топлива в закрытом тигле.
9. Какая причина снижения температуры вспышки масла?
10. Для чего необходим контроль температуры вспышки масла?
11. По каким параметрам выбирается тигель для определения температуры вспышки топлива и масла?
12. Как проверяется исправность воспламенителя?
13. Признаки появления вспышки нефтепродукта?
14. Расскажите порядок проведения исследования температуры вспышки топлива.
15. Какие меры безопасности предпринимаются при проведе- нии лабораторной работы?
16. Чем объясняется различие значений температуры вспышки масел?
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
2.1. Цель работы
Целью работы является практическое изучение экспериментального метода определения плотности масла и топлива заданной марки и приоб- ретения навыков сравнения полученных результатов с браковочными пока- зателями.
2.2. Краткие сведения из теории
| r |
| 4 |
Удельная плотность
20 представляет собой отношение плотности
нефтепродукта при 20 ºС к плотности воды при 4 ºС и нормальном атмо- сферном давлении.
За рубежом в практике продажи и поставки топлив используют отно-
сительную плотность
r15 , задаваемую при одинаковых температурах топ-
| 15 |
Важным свойством плотности является ее связь с фракционным со- ставом. Увеличение плотности топлива свидетельствует о повышении со- держания в нем тяжелых углеводородов, асфальтосмолистых составляю- щих. Плотность в сочетании с вязкостью существенно влияют на самовос- пламеняемость топлива, которая будет выше у топлив с меньшей плотно- стью и более высокой вязкостью [11].
Высококачественные парафинистые прямогонные дистилляты типа Marine Gas Oil (MGO), которым соответствует топливо марки DMA, Л, имеют плотность около 830 – 860 кг/м3. Плотность ароматических дистил- лятных топлив составляет 880 – 910 кг/м3. Крекинг-дистилляты имеют плотность до 1000 кг/м3. Плотность тяжелых остаточных топлив, в том случае, если в них преобладают парафинистые соединения, лежит в преде- лах 870 – 930 кг/м3. С увеличением асфальносмолистых составляющих плотность увеличивается до 930 – 970 кг/м3; крекинг-остатки могут иметь плотность 970 – 1030 кг/м3 [4].
2.3. Описание экспериментальной установки
Для определения плотности нефтепродуктов используется СКЛАМТ-1, схема и описание которой приведены в лабораторной работе №1. Для про- ведения эксперимента используются элементы установки под номерами 1, 15, 16, 17 на рис. 1.1.
2.4 Порядок проведения работы
Пробоотборник 17, заполненный испытуемым нефтепродуктом, вы- держать при температуре окружающей среды с таким расчетом, чтобы раз- ность температур пробы и окружающего воздуха не превышала ± 5 °С. Температуру пробы измерять термометром 15.
После выравнивания температуры исследуемый нефтепродукт налить в чистый сухой мерный цилиндр 1, затем взять один из денсиметров 16 и, держа его за верхний конец, опустить в нефтепродукт. После прекращения погруже- ния денсиметра произвести отсчет по верхнему краю мениска, с учетом рас- положения глаза на уровне мениска. Отсчет, произведенный по шкале денси- метра, показывает плотность масла при температуре измерения.
2.5 Обработка результатов опыта
Для приведения плотности нефтепродукта к любой температуре, в том числе и к стандартной, равной 20 °С, выполняется пересчет по формуле
r20 = r t
+ a ´ (t - 20) ,
где
r20
rt
- плотность масла, приведенная к 20 °С, кг/м3;
- плотность масла при температуре измерения, кг/м3;
a - температурный поправочный коэффициент.
Значения поправочного температурного коэффициента a могут быть найдены с помощью рис. 2.1.
При измерении плотности высоковязких нефтепродуктов (вязкость при 50 °С выше 200 мм2/с) они разбавляются равным объемом керосина или дизельного топлива известной плотности. Плотность полученной сме- си приводится к стандартной температуре, а затем вычисляется плотность измеряемого нефтепродукта по формуле
| см |
| р |
где
r20
| r |
см
- плотность нефтепродукта, приведенная к 20 °С, кг/м3;
- плотность смеси при 20 °С, кг/м3;
| r |
| р |
Рис. 2.1. График для определения поправочного коэффициента a
Показания денсиметра и жидкостного термометра, полученные при проведении опыта, и результаты расчетов заносятся в протокол испытаний, на основании которого делается вывод о результатах работы. Оформление результатов работы выполняется согласно общих требований.
2.6. Контрольные вопросы
1. Какой порядок выполнения работы?
2. Что такое плотность вещества? Размерность указанного параметра.
3. Какие элементы установки СКЛАМТ-1 используются при проведе- нии лабораторной работы?
4. Почему необходимо приведение результатов эксперимента к 20 °С?
5. Каким образом выполняется приведение полученных данных экспе- римента к 20 °С?
6. Какую температуру должен иметь нефтепродукт перед измерением плотности? Какие единицы измерения плотности нефтепродукта?
7. Каковы основные причины изменения плотности минерального ма- шинного масла и дизельного топлива?
8. Каковы браковочные показатели минеральных масел и дизельного топлива по плотности?
9. Для чего и когда при проведении опыта рекомендуется разбавление нефтепродуктов керосином или дизельным топливом?
10. Какие границы кинематической вязкости приняты для высоковяз- ких нефтепродуктов?
11. В каком диапазоне можно измерить плотность нефтепродукта с помощью лаборатории СКЛАМТ?
3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
3.1. Цель работы
Целью работы является практическое изучение экспериментальных методов определения вязкости масла заданной марки и приобретение на- выков оценки пригодности его к эксплуатации.
3.2. Краткие сведения из теории
Вязкость является важнейшей характеристикой масла, она определяет величину внутреннего трения в слое жидкости, определяющего сопротив- ление ее течению. Различают вязкость динамическую, кинематическую, условную. Мерой динамической вязкости является пуаз (Пз), он представ- ляет собой силу, которую необходимо приложить, для перемещения со скоростью 1 см/с пластины площадью 1 см2 относительно другой пласти- ны, отделенной от нее слоем жидкости толщиной 1 см. В технике принято использовать показатель кинематической вязкости n , выражаемый в мм2/с, или в сантистоксах (сСт). Кинематическая вязкость может быть получена путем деления динамической вязкости на плотность [6].
Условной вязкостью называется отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ 200 см3 нефтепродуктов при 20 или 50 оС к времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20 оС. Условная вязкость выражается в градусах условной вязкости оВУ.
За рубежом условная вязкость выражается в градусах Энглера (Ео) по вискозиметру Энглера (Германия), в секундах Сейболта (S) на вискозимет- ре Сейболта (США), в секундах Редвуда (R-№1 или R-№2, Англия). Пока- затели вязкости относятся к температуре по шкале Фаренгейта.
Большое значение имеет характер изменения вязкости в зависимости от температуры. В технических нормах на нефтепродукты кинематическая вязкость выражается в мм2/с или сСт при температурах определения 40, 50 или 100 оС. Различие в химическом составе масла и методов очистки Базо- вой основы значительно влияет на зависимость вязкости от температуры. Для анализа вязкостно-температурной зависимости масел можно использо- вать данные из сертификатов по вязкости при двух температурах 40 и 100 оС или индекс вязкости, который представляет собой безразмерную вели- чину. Масла с высоким индексом вязкости (100 и более) характеризуются
относительно малым падением вязкости при повышении температуры, что обеспечивается вводом в масло специальных присадок.
Выбор вязкости масла и поддержание ее в допустимых пределах явля- ется одним из важных факторов, влияющих на мощность, моторесурс и экономичность эксплуатации двигателя. С повышением вязкости масла возрастает потеря двигателем мощности на преодоления сил трения, ухуд- шается прокачиваемость и растекаемость масла, уменьшается отвод мас- лом тепла от поверхности трения. Чрезмерное увеличение вязкости масла может нарушить его нормальную циркуляцию в двигателе и не обеспечить достаточную смазку трущихся деталей.
Изменение вязкости системных (моторных) масел в малооборотных двигателях как правило происходит в сторону ее увеличения, а в тронко- вых, работающих на дистиллятных топливах – в сторону снижения (из-за протечек маловязкого топлива в систему).
Обычно рост вязкости системных масел обусловливается [6, 8]:
- термической и окислительной деградации масла;
- накапливанием нерастворимых продуктов (механических примесей);
- попаданием воды и образованием эмульсии;
- испарением из масла наиболее легких фракций;
- смешиванием с более вязким цилиндровым маслом.
Попадание в масло 5% дистиллятного топлива снижает его вязкость на 15 - 18%, а температуру вспышки на 30%. Не допускается попадание в масло более 5% топлива и рекомендуется производить смену масла если его вязкость изменится в большую или меньшую сторону на 20 - 25% от вязкости свежего масла. Если вязкость масла повышается вследствие нако- пления в нем нерастворимого осадка, то в этом случае можно допустить повышение вязкости до 30% при условии, что масло обладает достаточны- ми диспергирующими свойствами.
Фирмой «Мобил» для сравнения вязкости отработанного и свежего масел одного и того же сорта рекомендуется в судовых условиях пользо- ваться прибором «Флоустик».
3.3. Описание экспериментальной установки
Для проведения эксперимента используются элементы установки под номерами 1, 4, 5, 7, 14, 15 на рис. 1.1.
Метод измерения основан на зависимости времени истечения нефте- продукта через отверстие от его вязкости. Оценка пригодности масла к эксплуатации производится путем сравнения полученных результатов с браковочными показателями. В судовых условиях измерение подобным методом можно производить при крене не более 15°.
3.4. Порядок проведения работы
Делительную воронку 14 заполнить 200 - 250 мл испытуемого масла, пробу тщательно перемешать. При испытании температура масла должна быть близкой к температуре окружающего воздуха Δt = ± 20 °С. Темпера- туру пробы зафиксировать.
Закрыть отверстие индикатора вязкости 4 штырем 5 и заполнить его до фиксированного уровня тщательно перемешанным испытуемым мас- лом. Термометром 15 измерить температуру нефтепродукта. Под отверстие индикатора вязкости подставить мерный цилиндр 1, выдернуть штырь 5 и одновременно включить секундомер 7. Когда масло заполнит цилиндр до метки 100 мл, выключить секундомер, закрыть отверстие индикатора вяз- кости штырем 5, определить время истечения 100 мл масла по показанию секундомера.
3.5. Обработка результатов опыта
Вязкость испытуемого масла в мм2/с (сСт) при 50 °С или 100 °С опре- деляется по номограммам (рис. 3.1), находящимся на верхней полке лабо- ратории СКЛАМТ-1.
Номограммы составлены для конкретных марок масел или других нефтепродуктов, поэтому при определении вязкости испытуемого нефте- продукта необходимо пользоваться соответствующей номограммой.
Рис. 3.1 - Номограмма для определения вязкости
Найденные по номограмме значения кинематической вязкости нефте- продукта заносятся в протокол испытаний, сравниваются с браковочными показателями судовых моторных масел (Приложение В) и делается вывод.
3.6. Контрольные вопросы
1. Что значит «вязкость» жидкости или газа?
2. Какие единицы измерения вязкости Вам известны?
3. Что такое «динамическая» и «кинематическая» вязкость?
4. Каков порядок пересчета кинематической и динамической единиц вязкости?
5. Каковы основные причины уменьшения вязкости минерального машинного масла?
6. Какие элементы установки СКЛАМТ-1 используются при выпол- нении лабораторной работы?
7. На схеме лабораторной установки объяснить порядок выполнения лабораторной работы.
8. Для чего необходимо приведение полученных результатов к тем- пературе 50 или 100 оС?
9. Привести ориентировочные значения кинематической вязкости минеральных масел.
10. В каких единицах выражается вязкость условная?
11. На что влияет химический состав и методы очистки масла?
12. Какие внешние факторы могут ограничивать в судовых условиях применение рассматриваемого в лабораторной работе метода?
13. Что является основанием для замены масла в циркуляционной системе смазки двигателя.
14. Какие браковочные показатели установлены для вязкости масла?
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В НЕФТЕПРОДУКТАХ
4.1. Цель работы
Целью работы является практическое изучение экспериментальных методов определения количества воды в масле и топливе и приобретение навыков сравнения полученных данных с браковочными показателями.
4.2. Краткие сведения из теории
Допустимое содержание воды в масле определяется стандартом и имеет браковочный показатель.
Обводнение нефтепродуктов отрицательно сказывается на его показа- телях качества, так как при этом усиливается коррозионный эффект от воз- действия содержащихся в нефтепродукте кислот и солей;
- катализируются процессы окисления углеводородов;
- увеличивается количество осаждений в системе, что создает допол- нительное гидравлическое сопротивление;
- создаются условия для выщелачивания присадок, которые теряют при этом диспергирующие свойства;
- ухудшаются смазывающие свойства масла;
- незначительные количества воды в масле приводят к пенообразова- нию в картере;
- понижается теплота сгорания топлива, ухудшается процесс сгорания топлива и т.д.
Источниками попадания воды в масло могут служить нарушения пра- вил его хранения и транспортировки, наличие течи из системы охлаждения дизеля, остановка и охлаждение дизеля (конденсация паров), повышенная влажность воздуха, химические реакции при окислении и поликонденсации углеводородов в масле [7].
Основным способом снижения количества воды в нефтепродуктах яв- ляется сепарация или использование фильтров со специальными влагопог- лощающими материалами. Масла обезвоживаются сепарацией (в режиме пурификации) с предварительным подогревом до 70 - 80 оС. Для повыше- ния эмульсий «вода в нефтепродукте» используются присадки- деэмульгаторы [12].
В качестве экспресс-метода определения наличия воды в масле можно рекомендовать раскаленную металлическую пластинку, на которую нано-
сят каплю масла. При наличии воды нагрев капли будет сопровождаться характерным потрескиванием, обусловленным бурным выходом из капли паров воды [6].
Для определения количества находящейся в масле воды можно вос- пользоваться комплектом Water In Oil Test Kit. Принцип действия прибора основан на химической реакции между вводимым в масло гидридом каль- ция и находящейся в масле водой, в результате чего образуется газ.
4.3. Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка – СКЛАМТ-1. Описание установки приведено в лабораторной работе № 1. Для проведения эксперимента ис- пользуются элементы установки под номерами 3, 6, 12, 14, 15, 17, 25, 26 на
рис. 1.1.
Сущность метода состоит в определении величины прироста темпера- туры пробы нефтепродукта при взаимодействии находящейся в нем влаги с гидридом или карбидом кальция.
4.4. Порядок проведения работы
Отобрать пробу масла или топлива в пробоотборник 17, заполнив его на 3/4 объема, тщательно перемешать в течение 5 минут (вязкие нефтепро- дукты предварительно прогреть до температуры 40 - 50 °С).
Налить в сухую чистую пробирку 25 перемешанную пробу до метки
10 мл, пробирку поместить в гнездо пенопластового футляра 26.
Опустить в пробирку термометр 15 и выдержать пробу, пока ее темпе- ратура не сравняется с температурой окружающей среды.
Термометром, находящимся в пробирке, замерить температуру испы- туемого нефтепродукта, которая принимается за начальную температуру пробы t1.
Вскрыть стеклянную ампулу с реактивом, отмерить меркой 1 г карби- да или гидрида кальция, высыпать его в пробирку, затем перемешать пробу нефтепродукта термометром, наблюдая за повышением температуры. Мак- симальное показание термометра принимается за конечную температуру пробы t2.
4.5. Обработка результатов опыта
Содержание воды W , % в испытуемом нефтепродукте определяется по кривым, приведенным на рис. 4.1, где Δt = t2 - t1.
Рис. 4.1. Зависимость содержания воды в нефтепродуктах
от изменения температуры пробы: 1 – реакция воды с карбидом кальция; 2 – реакция воды с гидридом кальция
Все значения параметров, полученные при проведении опыта, зано- сятся в протокол испытаний, сравниваются с браковочными показателями судовых моторных масел (Приложение В) и делается вывод.
4.6. Контрольные вопросы
1. Почему необходимо удалять воду из нефтепродуктов?
2. Каким образом определяется количество воды в нефтепродукте?
3. Какие реактивы используются в эксперименте для установления примеси воды в нефтепродуктах?
4. Для чего необходимо приводить температуру пробы нефтепродукта к температуре окружающей среды?
5. Каковы причины обводнения нефтепродуктов?
6. Каковы браковочные показатели на наличие воды в топливе и масле?
7. Какие методы очистки нефтепродуктов от воды Вам известны?
8. В чем сущность очистки нефтепродуктов с помощью центробежных сепараторов?
9. Объясните понятие «пурификация» и «кларификация».
10. В чем сущность очистки нефтепродуктов методом отстоя?
5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЛИЧИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 343; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!