Справочник от Автор24
Транспортные средства

Конспект лекции
«Эксплуатационные материалы»

Справочник / Лекторий Справочник / Лекционные и методические материалы по транспортным средствам / Эксплуатационные материалы

Выбери формат для чтения

docx

Конспект лекции по дисциплине «Эксплуатационные материалы», docx

Файл загружается

Файл загружается

Благодарим за ожидание, осталось немного.

Конспект лекции по дисциплине «Эксплуатационные материалы». docx

txt

Конспект лекции по дисциплине «Эксплуатационные материалы», текстовый формат

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В действительном цикле поршневых ДВС осуществляются физико-химические превращения рабочего тела, представляющего собой смесь окислителя, топлива и остаточных газов. Окислителем обычно служит кислород атмосферного воздуха. Основными топливами являются бензины и дизельные топлива, получаемые путем переработки нефти и представляющие собой смеси различных углеводородов. Для эффективного использования в двигателях, т.е. с мак­симальным выделением теплоты и минимальным образованием токсичных продуктов ОГ, топлива должны: - иметь оптимальные значения плотности, вязкости, сжима­емости, прокачиваемости (при низких температурах) и другие свойства, обеспечивающие надежную подачу топлива и высококачественное смесеобразование на всех режимах работы двигателя и в широком диапазоне изменения внешних условий; - обладать высокими экологическими качествами; - обеспечивать надежный пуск и полноту сгорания; иметь ми­нимальную склонность к образованию нагара и коррозионно-агрессивных продуктов сгорания; иметь высокую термическую стабильность и хорошие моющие свойства; - сохранять свои свойства при хранении и транспортировке, не содержать механических примесей и воды, обладать возможно меньшей пожарной и экологической опасностью, быть недорогими. Свойства топлив можно разделить на физико-химические и эксплуатационные. К физико-химическим относятся свойства, характеризующие состояние и состав топлив (плотность, вязкость, поверхностное натяжение, химический и фракционный составы и т. д.). К эксплуатационным относятся свойства, обеспечивающие надежность работы и необходимые энергетические, экономические и экологические показатели двигателей (испаряемость, пусковые и низкотемпературные свойства, воспламеняемость, антидетонационные свойства и др.). Кроме того при эксплуатации и обслуживании автомобилей используются смазочные материалы, также производимые в основном из нефти или природного газа. Нефть и ее свойства Нефть — жидкость от светло-коричневого до тёмно-бурого цвета, представляет собой смесь около тысячи индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4—5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы, вода (до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды), растворы солей органических кислот и др., механические примеси. В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30—35, реже 40—50 % по объёму) и нафтеновые (25—75 %) соединения. В меньшей степени — соединения ароматического ряда (10—20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические). Наряду с углеводородами в состав нефти входят вещества, содержащие примеси: серосодержащие; азотсодержащие, а также порфирины; кислородсодержащие, смолисто-асфальтеновые и др. вещества. Элементный состав (%): 82-87 °C; 11-14,5 Н; 0,01-6 S; 0,001-1,8 N; 0,005—0,35 O и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Также в нефти могут присутствовать V(10−5 — 10−2 %), Ni(10−4−10−3 %), Cl (до 2·10−2 %) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только условно. Средняя молекулярная масса 220—400 г/моль. Плотность 0,65—1,05 г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °) и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450—500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы). Температура кристаллизации нефти колеблется от −60 до + 30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина, чем его больше, тем температура кристаллизации выше и лёгких фракций - чем их больше, тем эта температура ниже. Вязкость нефти определяется фракционным составом и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше). удельная теплота сгорания (низшая) 43,7—46,2 МДж/кг; Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки находится в пределах от −35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. Таблица 1. Элементный состав нефти различных месторождений (в %) Месторождение Плотность, г/см³ С Н S N O Зола Ухтинское (РФ) 0,897 85,30 12,46 0,88 0,14 - 0,01 Грозненское (РФ) 0,850 85,95 13,00 0,14 0,07 0,74 0,10 Сураханское (Азербайджан) 0,793 85,34 14,14 0,03 - 0,49 - Калифорнийское (США) 0,912 84,00 12,70 0,40 1,70 1,20 - 2. Способы переработки нефти К основным способам получения топлив из нефти относятся прямая перегонка (дистилляция), термический и каталитический крекинги, гидрокрекинг и каталитический риформинг. Прямая перегонка заключается в нагреве нефти при атмо­сферном давлении и выделении фракций, различающихся тем­пературами кипения. При температуре от 35 до 200 °С отбирают бензиновую фракцию, от 200 до 300°С — дизельное топливо. Остаток после перегонки — мазут (до 80 %), который поступает в куб дистилляционной колонны, работающей под вакуумом. При этом верхний слой представляет собой соляровый дистил­лят (температура кипения 280—300 °С), который является исход­ным сырьем для крекинг-бензинов и дистилляционных масел: индустриальных, цилиндровых, моторных и т. д. Термический и каталитический крекинги используют для увеличения выхода легких фракций из нефти. Исходным сы­рьем служит соляровая фракция, представляющая собой смесь углеводородов с числом атомов углерода от 16 до 20, при на­гревании которой до 450—550 °С в присутствии катализатора (алюмосиликат) или без него происходит расщепление углево­дородов. Сырьем для термического крекинга является полугудрон — остаток после недостаточно полного отгона масляных фракций. При этом выход бензина составляет 30—35 %. Термический кре­кинг сопровождается образованием ненасыщенных углеводоро­дов, поэтому бензины термического крекинга характеризуются низкой химической стабильностью и невысокой детонационной стойкостью. На современных заводах термический крекинг не применяется. Основным методом получения бензина является каталити­ческий крекинг. Бензины каталитического крекинга содержат около 50 % изоциклических и ароматических углеводородов, а также 20 - 25 % алициклических. Содержание ненасыщенных уг­леводородов не превышает 5 - 9 %. Поэтому эти бензины имеют более высокую детонационную стойкость и химическую ста­бильность. Каталитический крекинг позволяет получить бензины с ок­тановым числом до 98 и протекает при температуре 450—550 °С в присутствии водорода с алюмомолибденовым или алюмоплатиновым катализатором при давлении 3 МПа. Гидрокрекинг происходит при давлении до 20 МПа и темпе­ратуре 480—500 °С в среде водорода с катализатором, благодаря чему ненасыщенные углеводороды не образуются, и полученный бензин имеет высокую химическую стабильность. Сырьем слу­жит полугудрон. Для улучшения качества бензина прямой перегонки исполь­зуют каталитический риформинг, который протекает в присутст­вии водорода при температуре 460—510 °С и давлении 4 МПа. При этом происходит перестройка молекул, что ведет к образо­ванию ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и др.) из алканов и нефтенов и повышению детонационной стойкости. Коксование тяжелых фракций процессов крекинга проводится при температуре 550 °С и атмосферном давлении. При этом об­разуются кокс, газообразные углеводороды и жидкая фракция, из которой извлекается бензин. Синтезирование побочных газообразных продуктов крекинга и коксования направлено на получение высокооктановых компо­нентов: изооктана, алкилата, алкилбензола и других нефтепро­дуктов, которые используются в качестве добавок при получе­нии технических сортов бензина. Очистка автомобильных топлив является заключительной ста­дией подготовки базовых продуктов. Их необходимо очистить от избытка сернистых соединений, органических кислот и смолисто-асфальтеновых веществ. Для удаления сернистых соедине­ний применяют метод гидроочистки при температуре до 300—430 °С и давлении 5—7 МПа в присутствии катализатора и водорода. Карбоновые кислоты нейтрализуют щелочью с после­дующей промывкой водой и сушкой. Зимние сорта дизельного топлива получают удалением из жидкой фазы растворенные твердые углеводороды. Этот процесс — депарафинизация обеспечивает понижение температуры застывания дизельного топлива. Схема переработки нефти 3. АВТОМОБИЛЬНЫЕ БЕНЗИНЫ Свойства и показатели бензинов Автомобильным бензином называют нефтяную фракцию, представляющую смесь углеводородов, которая выкипает при температурах от 40 до 200°С. В России вырабатываются бензины марок А-72, А-76, АИ-92 (АИ-93), АИ-95 и АИ-98. Буква А – бензин автомобильный, И – метод определения ОЧ (исследовательский), цифры в марке бензина показывают ок­тановое число. Существуют два метода определения октанового числа: мо­торный и исследовательский. На исследовательский метод определения ОЧ указывает буква «И», отсутствие букв – моторный метод. К бензинам предъявляются следующие требования: • обеспечение нормального и полного сгорания полученной смеси в двигателях (без возникновения детонации); • образование горючей смеси необходимого состава; • обеспечение бесперебойной подачи в систему питания; • отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя; • незначительное образование отложений в двигателе; • сохранение качеств при хранении и транспортировке. Каждое из перечисленных требований выражается одним или несколькими показателями, которые устанавливаются соот­ветствующими нормативными документами. Показателями бензинов, влияющими на смесеобразование, являются плотность, вязкость, поверхностное натяжение и испа­ряемость. Плотность — отношение массы вещества к его объему. Плотность бензинов (от 690 до 810 кг/м3 при температуре 20 °С) наряду с поверхностным натяжением оказывает влияние на ка­чество распыления топлива в карбюраторе, во впускном трубо­проводе и цилиндрах двигателя вплоть до перехода его в паро­образное состояние. Чем меньше плотность бензина, тем более мелкую структуру будет иметь распыленное топливо, что обес­печит лучшее перемешивание его с воздухом. 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 %. Если значение плотности определено без учета температуры, то ее можно привести к значению плотности при температуре 20 °С по формуле Р20 = ρt + γ(t - 20), где ρt — плотность бензина при температуре t; γ — температурная поправка; t — температура при измерении. Плотность различных марок бензина примерно одинакова и определяется с помощью ареометра. Методы определения плотности нефтепродкутов определяет ГОСТ 3900—85. Ареометр погружают в стеклянный сосуд, заполненный бензи­ном. По глубине погружения (верхняя шкала) определяют зна­чение плотности, а по нижней шкале устанавливают температуру, при которой определялась плотность. Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части относительно другой. Различают динамическую η и кинематическую ν вязкости. За единицу 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 перемещающихся со скоростью 1м/с. Динамическая вязкость измеряется в Па • с. С понижением температуры вязкость нефтяных топлив и их плотность повышаются. При понижении температуры уменьшится объемный расход бензина через форсунки или жиклеры карбюратора, но при этом увеличится его массовый расход. Таким образом, влияние изменения вязкости и плотности бензина на работу форсунки или жиклера противоположно, но в итоге при понижении температуры расход топлива уменьшится, что приведет к обеднению смеси. В нормативных документах на нефтепродукты указывается кинематическая вязкость, которая равна отношению динамической вязкости вещества к его плотности р η = γ /ρ Кинематическая вязкость измеряется в мм2/с. При температуре 20°С вязкость бензина составляет от 0,5—0,7 мм2/с. С по­нижением температуры вязкость бензина повышается. Поверхностное натяжение равно работе образования единицы площади (1 м2) поверхности жидкости при постоянной температуре и измеряется в Н/м. Для всех бензинов поверхностное натяжение одинаково и при температуре 20°С равно 20—24 Н/м. Испаряемость — это способность вещества к переходу из жидкого состояния в газообразное. От испаряемости зависит надежность поступления бензина из топливного бака в карбюратор и скорость образования топливно-воздушной смеси. Поэтому бензины должны обладать определенной испаряемостью, обес­печивающей легкий пуск двигателя, быстрый его прогрев, пол­ное сгорание после прогрева, невозможность образования паро­вых пробок в топливной системе. Испаряемость бензина оцени­вается фракционным составом. Фракционный состав бензинов — это содержание в них тех или иных фракций, выраженное в объемных или массовых соот­ношениях. Фракционный состав топлив определяют на специальном приборе. Отмечают температуру начала перегонки tнп, конца пе­регонки tкп, температуры t10, t50, t90, при которых перегоняется 10, 50 и 90 % бензина соответственно. В бензинах различают три основные фракции: пусковую, ра­бочую, концевую. Пусковая фракция представляет собой первые 10 % перегонки бензина. Чем ниже температура выкипания пер­вых 10 % топлива, тем легче будет осуществлен пуск холодного двигателя. Однако при содержании особо низких фракций воз­никает опасность преждевременного испарения бензина и обра­зование паровых пробок. По температуре t10 можно определить минимальную температуру окружающей среды, при которой возможен пуск двигателя: tос = 0,5t10 - 50,5. Температура выкипания 50 % бензина характеризует одно­родность состава смеси по отдельным цилиндрам, продолжи­тельность и приемистость прогрева двигателя. При снижении t50 сокращается время прогрева, увеличивает­ся приемистость автомобиля и срок службы двигателя. Повыше­ние t50 приводит к снижению ресурса двигателя, особенно при низких температурах окружающей среды. Показатели t90 и tкп определяют содержание в бензинах тяже­лых трудноиспаряемых фракций. Чем выше t90 и tкп, тем вероят­нее неполное испарение бензина и неполное его сгорание в цилиндрах, а это увеличивает расход бензина. Кроме того, несго­ревшие частицы оседают на стенках цилиндра и смывают с них масло. Давление насыщенных паров бензина характеризует испаряе­мость пусковой и рабочей фракций бензина, определяет его пус­ковые свойства и нормируется Нормативными документами: для летних бензинов — до 67,0 кПа, зимних — 66,7—93,3 кПа. К показателям бензинов, влияющим на подачу топлива относятся показатели содержания воды и механических примесей. Механическими примесями являются твердые вещества, обра­зующие осадок или находящиеся во взвешенном состоянии. Это может быть пыль, технологическая грязь, продукты коррозии, разрушения шлангов, прокладок, фильтров, окисления и разло­жения углеводородов, которые могут привести к засорению жик­леров в карбюраторе, распылителей форсунок и т. д., а также стать причиной повышенного износа деталей двигателя. Поэто­му бензины и дизельные топлива не должны содержать механи­ческие примеси. Наличие механических примесей определяется визуально пу­тем осмотра пробы на свету в стеклянной емкости. В топливе не должно быть частиц, видимых невооруженным глазом. Наличие воды в топливе вызывает коррозию деталей и осмоление непредельных углеводородов, содержащихся в бензине. Промышленное топливо практически не содержит воды. Однако зимой вода замерзает в топливных коммуникациях и может по­пасть в топливо при транспортировке, хранении и заправке. По­этому топливо до заправки должно отстаиваться в складской таре, а при заправке фильтроваться. Наличие в топливе воды определяется также визуально. Детонационная стойкость оценивается октановым числом Октановое число — условный показатель, численно равный процентному содержа­нию изооктана С8Н18 (октановое число принято за 100) в его эталонной смеси с Н-гептаном С7Н16 (октановое число – 0) которая в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя имеет та­кую же детонационную стойкость, как и испытуемый бензин. Смеси изооктана и Р-гептана различных соотношений будут иметь детонационную стойкость от 0 до 100. Например, октановое число бензина равно 80. Это значит, что данный бен­зин по детонационной стойкости эквивалентен смеси изооктана и Н-гептана, в которой изооктана 80 %. Существуют два метода определения октанового числа: мо­торный и исследовательский. Моторным методом определяют октановое число на установ­ке УИТ-65 (рис. 1.6), позволяющей изменять степень сжатия от 4 до 9, где сравнивают детонационную стойкость исследуемого бензина с эталонными образцами при температуре горючей сме­си 150 °С и частоте вращения 900 мин-1. Исследовательским способом детонационную стойкость опре­деляют при температуре горючей смеси 25—35 °С (смесь не по­догревается) и частоте вращения 600 мин-1. В этом случае в мар­ке бензина присутствует буква «И». Например, АИ-92 — автомо­бильный бензин с октановым числом не ниже 92, определенным по исследовательскому методу. Так как определение детонационной стойкости по моторно­му методу проходит в более жестких условиях, то результат будет несколько ниже, чем он был бы получен при определении по исследовательскому методу. Таблица 1 Соответствие значений октанового числа по маркам бензина, определенного различными методами Определение октанового числа А-76 АИ-80 АИ-91 АИ-92 АИ-93 АИ-95 АИ-96 АИ-98 По моторному методу 76 76 82,5 83 85 85 85 88 По исследователь­скому методу - 80 91 92 93 95 96 98 На полноразмерных двигателях на стенде определяют фак­тическое ОЧ непосредственно на автомобиле в условиях эксплу­атации (дорожное ОЧ). Наименьшей детонационной стойкостью обладают парафины, наибольшей — ароматические углеводороды. С увеличением ко­личества атомов углеводорода в молекуле ОЧ уменьшается. Установлена примерная зависимость между требуемым окта­новым числом бензина, степенью сжатия и диаметром цилиндра двигателя: ОЧ = 125,4 - 413 / ε + 0,183D где ОЧ — октановое число; ε — степень сжатия; D — диаметр, мм. Для увеличения степени сжатия на единицу необходимо по­высить октановое число на 4—8 единиц За­метное влияние на величину необходимого октанового числа для бездетанационной работы двигателя оказывают температура окружающей среды, ат­мосферное давление и влажность. Так, октановое число может быть снижено на единицу при уменьшении температуры воздуха на 10°С или атмосферного давления на 10 мм рт. ст. Способы повышения детонационной стойкости бензинов Методом прямой перегонки нефти, в принципе, можно получить бензин с октановым числом до 91 (А-76, АИ-80, АИ-91). Однако такое производство бензина экономически нецелесообразно: во-первых, из каждой тон­ны нефти выход полезного продукта получается вдвое меньше, во-вторых, не из всякой нефти (из-за ее фракционного состава) можно получить бензин АИ-91. Поэтому обыч­но бензин с необходимым октановым числом получают двумя способами. Первый способ: бензин прямой перегонки подвергают вто­ричной переработке (каталитический риформинг, крекинг и др.), т. е. воздействуют на химический состав бензина, с образованием устойчивых к детонации углеводоро­дов — ароматических и изоалканов. Этот способ тре­бует значительных средств, но бензин при этом получается наи­менее вредным для окружающей среды. Октановое число высококачественных бензинов АИ-95, АИ-98 достигается этим путем. Второй способ: введение в бензин прямой перегонки специ­альных антидетанационных присадок — антидетонаторов. Бензин получается суще­ственно дешевле, но и значительно вреднее. Антидетонаторы — металлоорганические соединения, незна­чительное количество которых в бензинах резко повышает их детонационную стойкость (табл. 2). В 1920 г. была найдена добавка — тетраэтилсвинец (ТЭС) Рb(С2Н5)4, резко подавляющая детона­цию. До настоящего времени это самая эффективная добавка. Введение 0,3 % ТЭС в бензин приводит к повышению октаново­го числа на 15—25 единиц. Известно несколько марок этиловых жидкостей, которые содержат от 54 до 58 % ТЭС. Бензины, со­держащие этиловую жидкость, ядовиты, поэтому окрашиваются в различные цвета. Имеются заменители ТЭС, такие, как пентакарбонил железа Fe(CO)5, декарбонил марганца Мп2(СО)10 и циклопентадиенил- карбонил марганца (ЦТМ) С5Н5Мп(СО)3 с очень высоким анти- детонационным эффектом. Наиболее приемлемой является присадка метилтребутилового эфира (МТБЭ). Добавка 10 % МТБЭ в бензин повышает окта­новое число на 5—6 единиц. МТБЭ хорошо совмещается с бен­зином и с его помощью получают неэтилированные бензины А-76 и АИ-93. Повышение октанового числа с помощью ТЭС обходится в пять—девять раз дешевле, чем при использовании других анти­детонаторов, но они экологически более вредные. В России использование этилированных бензинов запрещено. Таблица 2 Антидетанационные присадки, повышающие ОЧ бензина Антидетонатор Состав Негативное воздействие ТЭС Тетраэтилсвинец Сильное канцерогенное действие на человека, опасное загрязнение природы, губителен для нейтра­лизаторов ОГ автомобиля МЦТМ на основе мар­ганца Метилциклопентадиентри- карбонил марганца Недостаточная стабильность в топливе, снижение ресурса свечей зажигания, неко­торое повышение концентрации твердых частиц и нейротоксичность ОГ, снижение ресурса нейтрализатора Ферроцены на основе железа Диметилферроценил карбонил-ферроцен Повышенный износ двигателя и смолооб­разование Ферроцены на основе аминов Смесь менометиланилина и анилина-экстралина Увеличение смолообразования и окисляемости топлива МТБЭ Метилтретбутиловый эфир Увеличение отложений и выбросов окислов азота и альдегидов Фэтерол Смесь МТБЭ с третбугило- вым эфиром Тоже Этанол - Низкая гидролитическая стабильность (бо­ится влаги), вредное воздействие на рези­ну и пластмассы Метанол - То же плюс летучесть и токсичность паров Свойства и показатели бензинов, влияющие на образование отложений Способность жидкого топлива сохранять свой состав и свой­ства в процессе хранения и транспортировки называется стаби­льностью. Различают физическую и химическую стабильность Изменение физической стабильности возможно в результате кристаллизации высокоплавких углеводородов при низких тем­пературах, а также испарения легких фракций при высоких тем­пературах. В результате изменяется состав (обедняется легкими фракциями), что затрудняет пуск двигателя. Химическая стабильность — сохранение химических свойств вещества в процессе хранения и транспортировки, так как со временем в бензинах происходят процессы окисления, уплотне­ния и разложения. Такие свойства бензинов, как окисление и смолообразование при длительном хранении, характеризуются параметром индукционного периода. Индукционный период — время, в течение которого бензин, на­ходящийся в контакте с воздухом под давлением 0,7 МПа при тем­пературе 100 °С, практически не окисляется. Чем выше индукци­онный период бензина, тем выше его химическая стабильность. Степень осмоления определяется содержанием в бензине фактических смол. Этот показатель определяется в специальном приборе путем испарения навески бензи­на (100 мл) в струе нагретого воздуха и взвешивания остатка после испарения. Смолы, образующие липкие остатки, от­лагаются на таких деталях, как топлив­ный бак, топливопроводы, насос, карбю­ратор, стержни впускных клапанов. Смо­лы, осевшие на горячих деталях, образуют твердые отложения, а попав­шие в камеру сгорания, вызывают обра­зование нагара. Увеличение площади контакта топ­лива с воздухом при хранении ускоряет окислительные процессы. Поэтому при хранении целесообразно заполнять емкости до горловины. Воздушное пространство над топли­вом после реакции кислорода воздуха с парами топлива обогащается азотом, и процесс окисления замедляется. Поступле­ние свежего воздуха снова вызывает интенсивное протекание МАРКИ БЕНЗИНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Основными показателями, определяющими компонентный состав бензинов, являются детонационная стойкость и фракци­онный состав. Качество автомобильных бензинов марочный состав регламентиру­ется ГОСТами и другими нормативными документами. По наличию антидетонаторов бензины делятся на этилиро­ванные и неэтилированные. Каждая марка бензина кроме АИ-95 и АИ-98 имеет летнюю и зимнюю модификации. Разница в тем­пературах перегонки модификаций составляет 10—20оС, причем для всех марок бензина температура испарения одноименных фракций одинакова нефти и технологии ее производства Состав бензина и другие его показатели зависят от место­рождений Основные показатели бензинов Показатель А-72 А-76 АИ-93 АИ-95 Октановое число, не менее: по моторному методу по исследовательскому методу 72 Не нормир. 76 Не нормир. 85 93 89 95 Концентрация свинца, г на 1 дм3 бензина, не более 0,013 0,013 0,03 0,013 Фракционный состав бензина, °С: tHn, не ниже: летнего зимнего 35 Не нормир. 35 Не нормир. 35 Не нормир. 35 Не нормир. t10, не выше: летнего зимнего 70 55 70 55 70 55 75 55 t50, не выше: летнего зимнего 115 100 115 100 115 100 120 105 t90, не выше: летнего зимнего 180 160 180 160 180 160 180 160 tкп, не выше: летнего зимнего 195 185 195 185 205 195 205 195 Давление насыщенных паров бензина, кПа, не более: летнего зимнего 66,7 66,7-93,3 66,7 66,7-93,3 66,7 66,7-93,3 66,7 66,7-93,3 Кислотность, КОН на 100 см3 бензина, мг, не более 3,0 1,0 0,8 2,0 Концентрация фактических смол в 100 см3 бензина, мг, не более: на месте производства на месте потребления 5 10 3 8 Отсутствие 5 5 5 Массовая доля серы, %, не более 0,1 0,1 0,1 0,1 Водорастворимые кислоты и щелочи Отсутствие Механические примеси и вода Отсутствие Цвет - Желтый Оранжево-красный - Бензины различных марок получают разными способами, и каждая марка предназначена для двигателей с определенной степенью сжатия. Способы получения и назначение автомобильных бензинов Марка бензина Способ получения Степень сжатия А-72 Смешивание бензинов прямой перегонки и катали­тического крекинга с добавлением бензина термиче­ского крекинга 6,2-6,5 А-76 Смешивание бензинов каталитического крекинга и риформинга с добавлением легкого бензина прямой перегонки 6,5-7,0 АИ-92, АИ-93, АИ-95 На базе бензина каталитического риформинга (75-80 %) с добавлением толуола и алкилбензола. Для улучшения пусковых качеств добавляются лег­кие бензины прямой перегонки 8,5-9,0 АИ-98 Каталитический крекинг 9-10 В таблице показана взаимозаменяемость бензинов россий­ского и зарубежного производства Взаимозаменяемость бензинов Отечественный бензин Зарубежный бензин Марка, ГОСТ (ТУ) Марка Спецификация Страна А-76, ГОСТ 2084-77 Обычный Туре 2 ONO RMC113 JIS К 2202-80 CAN-2-3,5-79 Австрия Япония Канада АИ-92, ТУ 38.001165-85 А-93 Normal Regular БДС8638-82 DIN 51600, DIN 51607 ASTM D439-83 Болгария Германия США АИ-95, ТУ 38.1011279-89 Premium Superbenzin SNV 181162 BS 7070-85 Швейцария Великобритания АИ-98, ГОСТ 2084-77 A-96 Star Super БДС8638-82 SNV 181161/1 BS 4040-78 Болгария Швейцария Великобритания АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА Требования к дизельному топливу Дизельные топлива (ДТ) предназначены для дизелей и явля­ются нефтяными фракциями, выкипающими при температуре от 200 до 350 °С. По химическому составу они представляют собой смесь нормальных алканов, изоалканов, циклоалканов и неболь­шого количества ароматических углеводородов. ДТ должны отвечать следующим требованием: • иметь определенные плотность, поверхностное натяжение, испаряемость и самовоспламеняемость; • сохранять текучесть при низких температурах; • быть химически и физически стабильными; • обладать минимальным коррозионным воздействием; • не содержать воды и механических примесей. ​ ​ Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу Вязкость Если вязкость топлива слишком высокая, то оно будет с тру­дом проходить через фильтры, форсунки и т. д. Низкая вязкость ДТ ухудшает смазывание плунжерной пары насоса высокого давления и уменьшает цикловую подачу топлива. Кроме того, от вязкости зависит качество распыления. Вязкость ДТ находится в пределах 2,5—4,0 мм2/с. Низкотемпературные свойства Низкотемпературные свойства жидких углеводородных топ­лив зависят от группового и фракционного состава. Наихудши­ми низкотемпературными свойствами обладают парафины (ал- каны) и ароматические углеводороды, наилучшими — циклоалканы. Углеводороды, входящие в состав ДТ, имеют высокую температуру кристаллизации, это, прежде всего, относится к нормальным алканам. При понижении температуры окружаю­щей среды эти углеводороды видны невооруженным глазом как отдельные кристаллики. Наивысшая температура, при которой топливо теряет прозрач­ность, называется температурой помутнения. При этом топливо не теряет свойство текучести. Значение вязкости при повышении температуры увеличивается незначительно, однако кристаллы, проникая через фильтр грубой очистки, образуют непроницае­мую для топлива пленку на фильтре тонкой очистки, что приво­дит к прекращению подачи топлива. Следует учитывать, что температура помутнения должна быть на 3—5 °С ниже температуры окружающей среды. При дальнейшем охлаждении ДТ наступает сращивание от­дельных кристаллов в каркас, который пронизывает все топливо, сковывая его. Топливо теряет текучесть. Наивысшую температуру, при которой топливо теряет теку­честь, называют температурой застывания. Она должна быть на 8—12 °С ниже температуры окружающей среды. Для улучшения низкотемпературных свойств дизельных топ­лив проводят их частичную депарафинизацию и добавляют спе­циальные присадки (депрессоры). Температуры застывания и помутнения определяют в специ­альном приборе по ГОСТ 20287—91. Температуру застывания можно понизить путем введения депрессорной присадки (например, АзНИИ—ЦИАТИМ-1). СВОЙСТВА И ПОКАЗАТЕЛИ ДТ, ВЛИЯЮЩИЕНА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ И ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ Воспламенение ДТ, как и любого другого вида топлива, зависит от температуры в очаге возгорания. Температура самовос­пламенения ДТ определяется его химическим составом. Цетановое число Способность ДТ самовоспламеняться оценивают цетановым числом (ЦЧ). Метод оценки самовоспламеняемости топлив для быстроходных дизелей аналогичен методу оценки детонацион­ной стойкости бензинов. В качестве эталонных топлив для опре­деления самовоспламеняемости выбирают два углеводорода: цетан С16Н34 и альфаметилнафталин С10Н7СН3. Самовоспламеняе­мость первого углеводорода условно принята за 100, второго — за 0. Смешивая их можно получить смесь с самовоспламеняемо- стью от 0 до 100. Таким образом, цетановым числом называется условный показатель, численно равный процентному содержа­нию цетана в такой его смеси с альфаметилнафталином, которая по самовоспламеняемости соответствует испытуемому образцу. Для безотказной работы современных двигателей требуется топливо с цетановым числом летом — не менее 45, зимой — 50. При цетановом числе ниже 45 дизели работают жестко, особен­но зимой, а выше 45 — мягко. Однако использовать топлива с цетановым числом выше 60 нерентабельно, так как жесткость работы при этом изменяется незначительно, а удельный расход топлива возрастает. Последнее объясняется тем, что при повы­шении ЦЧ свыше 55 период задержки воспламенения (время с момента начала подачи топлива в цилиндр двигателя до начала горения) настолько мал, что топливо воспламеняется вблизи форсунки, и воздух, находящийся дальше от места впрыска, почти не участвует в процессе сгорания. ДТ не всегда обеспечивают необходимую самовоспламеняе- мость, поэтому возникает необходимость в повышении цетано- вого числа. Существуют два основных метода: изменение хими­ческого состава и введение специальных присадок. Что касается надежности холодного пуска двигателя при раз­личных температурах окружающей среды, то он в большей сте­пени зависит от конструкции двигателя и режима пуска, чем от ЦЧ топлива. При температуре в камере сгорания ниже 350—400 °С горючая смесь уже не будет в состоянии воспламе­няться. Минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала дизеля должна быть 100—120 мин-1. И чем выше пусковая частота, тем выше температура сжимаемого воздуха, а значит и условия пуска двигателя. Цетановое число зависит от содержания и строения углево­дородов, входящих в состав ДТ. Цетановые числа алканов — са­мые высокие, самые низкие числа имеют ароматические углево­дороды. Углеводороды, входящие в состав ДТ, по ЦЧ располага­ются следующим образом: 1 — алканы, 2 — циклоалканы, 3 — изоалканы, 4 — ароматические углеводороды. Увеличение числа углеродных атомов в молекулах углеводородов приводит к увели­чению цетанового числа. Таким образом, повышение содержания н-алканов приводит к увеличению ЦЧ. Однако н-алканы имеют высокую температу­ру кристаллизации, что приводит к ухудшению низкотемпера­турных свойств ДТ. Введение в ДТ специальных кислородсодержащих присадок способствует легкому выделению активного кислорода. К таким присадкам относятся органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты, которые, попадая в камеру сгорания, ускоряют образование перекисей, от разложения которой ускоряется про­цесс самовоспламенения. Так, добавление 1 % изопропилнитрата повышает ЦЧ на 10—12 единиц и улучшает пусковые свойст­ва ДТ в зимнее время.

Рекомендованные лекции

Смотреть все
Материаловедение

Эксплуатационные материалы

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Конспект лекций И.А.Дужевский 2018 Оглавление 1 МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .................................................

Автор лекции

И.А.Дужевский

Авторы

Экономика

Методология планирования в рыночной экономике. Система плановых нормативов и показателей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский госу...

Автор лекции

Рачек С. В.

Авторы

Архитектура и строительство

Оценка технического состояния.

ЛЕКЦИЯ №1 Термины и определения Диагностика — установление и изучение признаков, характеризующих состояние строительных конструкций зданий и сооружени...

Железнодорожный транспорт

Основные положения статистики железнодорожного транспорта

Лекции по себестоимости перевозок. 1. Основные положения статистики железнодорожного транспорта. В данном разделе рассматриваются только те показатели...

Ценообразование и оценка бизнеса

Себестоимость перевозок.

Лекции по себестоимости перевозок. 1. Основные положения статистики железнодорожного транспорта. В данном разделе рассматриваются только те показатели...

Менеджмент организации

Планирование издержек производства и финансовых результатов деятельности организации

Лекция 8. Тема: «Планирование издержек производства и финансовых результатов деятельности организации» Вопросы: 1. Затраты на производство и себестоим...

Архитектура и строительство

Технико-экономическое обоснование проектирования зданий и сооружений

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Владимирск...

Автор лекции

Лукина А.В.

Авторы

Архитектура и строительство

Общие понятия о типологии зданий и сооружений

Лекция 7. Общие понятия о типологии зданий и сооружений Всякую значительную постройку, признанную в административном порядке пригодной для использован...

Информационные технологии

Оценка эффективности разработанной экономической информационной системы

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИО...

Транспортные средства

Планирование транспортирования грузов

Транспортные процессы и системы ЛЕКЦИЯ «Планирование транспортирования грузов (транспортная задача)» Постановка задачи. В пунктах отправления (на поля...

Смотреть все