Свойства дизельного топлива – Миксент

Понятие вязкости. Зависимость вязкости от температуры. Зависимость вязкости от давления. Вязкость смесей. Вязкость газов и нефтяных паров.

Определение вязкости

Под этим параметром понимают способность горючего перетекать по выбранному сечению с определенной скоростью. Вязкость связана с плотностью жидкости и как следствие зависит от температуры окружающего воздуха. Поэтому для выбранного вида дизтоплива это значение будет соответствующим:

  • летнее — 4-6 кв. мм/с;
  • зимнее — 1,9-5,0 кв. мм/с;
  • арктическое — 1,5-4,0 кв. мм/с.

Уменьшение вязкости приводит к снижению напора, подтеканиям насосов и форсунок. Из-за малой скорости движения частиц топлива снижается мощность и экономичность дизеля. При более высоких значениях вязкости моторного топлива увеличивается сопротивление в трубопроводах и форсунках, ухудшается наполнение топливных насосов и распыл смеси. Появляются продукты неполного сгорания, образуется нагар, повышается расход топлива и износ двигателя. 

Вязкость дизельных топлив

Вязкость связана со всеми основными характеристиками дизтоплива:

  1. Цетановое число и индекс. От этих значений зависит мощность и экономичность дизеля. При оптимальной вязкости удается добиться наиболее полного сгорания смеси, а значит двигатель будет работать более эффективно. 
  2. Плотность. Этот параметр изменяется с температурой окружающей среды. В холодную погоду плотность и вязкость увеличиваются.
  3. Температура помутнения и кристаллизации. При понижении температуры воздуха тяжелые парафины переходят в кристаллическую форму, что приводит к невозможности запуска и работы дизеля. В более вязком топливе эти процессы происходят быстрей.
  4. Коксуемость. Чем выше вязкость, тем больше концентрация углеводородов. При достижении определенных значений возможно появление нагара, из-за чего снижаются сроки эксплуатации двигателя.
  5. Массовая доля серы. Если в топливе много сернистых элементов, то экологичность будет очень низкой. Такое топливо быстрее становится вязким при снижении температуры.
  6. Смазывающая способность. Все трущиеся детали топливной системы нуждаются в смазке, поэтому топливо должно обеспечивать отвод тепла и механических частиц износа. Превышение допустимых значений вязкости затрудняет смазку.

Основное отличие дизельных двигателей от бензиновых заключается в способе воспламенения топливной смеси. В дизеле этот процесс протекает без использования свечей зажигания. При этом работа топливной автоматики напрямую связана с вязкостью дизельного топлива, которая влияет на процесс подачи горючего в камеру сгорания, подготовку и воспламенение смеси.

Динамическая вязкость дизельного топлива

Диаграмма зависимости вязкости дизтоплива от температуры

Это собственно и есть вязкость в том понимании, к которому все привыкли: перемещение одного слоя жидкости относительно другого под действием внешних сил или собственного веса. Согласно определению вязкость топлива измеряется в Паскалях в секунду. Значение не зависит от плотности жидкости.

Бензовоз 7

Кинематическая вязкость дизельного топлива

Для получения этого значения вычисляют соотношение динамической вязкости и плотности топлива. Расчет выполняют при температуре +20 °C. Значение кинематической вязкости напрямую зависит от количества сернистых соединений, потому эта величина важна для определения экологичности дизтоплива.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Дизельное топливо

Дизельное топливо, предназначенное для быстроходных дизелей, должно удовлетворять следующим основным требованиям:

бесперебойно поступать в цилиндры дизеля в любых условиях эксплуатации;

образовывать в камере сгорания двигателя топливовоздушную смесь, способную своевременно воспламеняться и полностью сгорать; обеспечивать мягкую, без стуков, работу дизельного двигателя; не вызывать значительной коррозии деталей двигателя; образовывать как можно меньше нагара на деталях двигателя; не содержать механических примесей и воды.

Основные свойства дизельного топлива

Весовая плотность (отношение массы топлива к его объему) дизельного топлива зависит от его фракционного состава и колеблется в пределах 820—890 кг/м2 (0,82—0,89 г/см3). Плотность измеряют при температуре +20° С. Если плотность была определена при другой температуре, то полученные данные приводят к температуре +20° С по формуле:

1346564436_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-1.png

где pf — плотность при температуре окружающей среды, кг/м3 (г/см3);

к — температурная поправка на 1° С; для топлива плотностью 0,84—0,89 г/см3 к=0,00073, для топлива плотностью 0,84—0,86 г/см3 к=0,00070.

Плотность не является оценочным показателем качества топлива, поэтому в ГОСТ ее значение не приводится. Однако при эксплуатации дизелей необходимо знать величину весовой плотности, так как топливный насос отмеряет по объему требуемое количество топлива. Позтому его весовое количество, а следовательно количество тепловой энергии, зависит не только от объема топлива, впрыснутого в цилиндр, но и от плотности топлива.

Существует следующая зависимость между весовым количеством поданного топлива Q и объемным V :

1346564398_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-2.png

где рt — плотность топлива, кг/м3 (г/см3) при температуре t; t — температура впрыснутого топлива, °С.

При определении производительности топливных насосов следует иметь в виду, что плотность дизельного топлива колеблется и пределах 0,82—0,89, поэтому в данные замеров следует вносить соответствующие поправки.

Элементарный состав дизельного топлива

Топливо состоит из углеводородов и небольшого количества кислорода, азота и серы. Элементарный состав топлива следует знать для определения состава продуктов сгорания, подсчета требуемого количества воздуха и оценки других показателей работы двигателя. В дизельном топливе содержится в среднем 85,5—86,0% углерода, 12,5—13% водорода и других элементов 1-2%.

Вязкость дизельного топлива

Под вязкостью понимается свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одного слоя жидкости относительно другого. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. В технических условиях на дизельное топливо указывается кинематическая вязкость. Единицей кинематической вязкости является стокс. Вязкостью в один стокс обладает жидкость с плотностью 1 г/см

3

, в которой для относительного перемещения со скоростью 1 см/сек двух слоев площадью в 1 см

2

, отстоящих один от другого на расстоянии 1 см, требуется сила в 1 дину. Кинематическая вязкость топлива обычно выражается в сотых долях стокса— сантистоксах (сст).

Вязкость является важным показателем качества дизельного топлива. Она влияет на качество распыливания и смесеобразования. Чем больше плотность дизельного топлива, тем больше его вязкость, тем более крупные капли топлива получаются при впрыске форсункой и тем больше дальнобойность струи. Прокачиваемость дизельного топлива ухудшается при низких температурах с увеличением вязкости.

При повышении температуры вязкость уменьшается (рис. 11). В связи с этим увеличивается утечка дизельного топлива через неплотности в прецизионных парах насоса и форсунки и уменьшается его подача. На рисунке 12 показано влияние вязкости топлива на коэффициент подачи при среднем давлении впрыска 30 Мн/м2 (300 кГ/см2). При повышении давления вязкости топлива увеличивается (рис. 13). В момент впрыска топлива в цилиндр вихрекамерного дизельного двигателя оно сжимается до двухсот и более атмосфер, вязкость его возрастает по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении.

Для обеспечения постоянства мощностных и экономических показателей желательно, чтобы при нагреве или охлаждении дизеля во время эксплуатации вязкость дизельного топлива изменялась как можно меньше.

Зависимость производительности насоса от температуры топлива показана на рисунке 14. Эти свойства топлива необходимо учитывать при регулировке топливной аппаратуры.

Фракционный состав. Для нормального протекания рабочего процесса в дизеле топливо, поступившее в камеру сгорания, прежде чем воспламениться, должно перейти из жидкого в парообразное состояние. Испаряемость влияет на период задержки воспламенения топлива, его сгорание в двигателе, пусковые качества и экономичность двигателя.

1346564479_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-3.png

 Рис. 11. Зависимость вязкости v и плотности р топлива от его температуры t.

1346564477_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-4.png

Рис. 12. Зависимость коэффициента подачи nн от вязкости топлива при давлении впрыска топлива  Pнф.пр= 300 кГ/см2:1 — при 400 оборотах коленчатого вала в минуту; 2 — при 1000 оборотах коленчатого вала в минуту.

 Поэтому в ГОСТ 305—62 указывается, что температура, при которой выкипает 96% дизельного топлива, должна быть не выше 360° С, иначе наблюдается повышенное нагарообразование.

По ГОСТ 4749 — 49 топлива делятся: на арктическое ДА, предназначенное для использования при температуре окружающего воздуха ниже минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 300° С; дизельное зимнее ДЗ — для использования при температуре выше минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 335 °С и дизельное летнее ДЛ — для использования в теплое время года, температура выкипания 90% не превышает 350 °С.

По ГОСТ 305 — 62 топлива делятся на арктическое А, зимнее 3 и летнее Л (табл. 1).

1346564517_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-5.png

Рис. 13. Зависимость вязкости дизельного топлива от давления Р (n’ — вязкость при давлении Р; n — начальная вязкость при атмосфер, ном давлении).

1346564567_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-6.png

Рис. 14. Зависимость величины подачи топлива за цикл qц от темцературы tT топлива в головке насоса.

Дизельное топливо

Температура вспышки дизельного топлива — это температура, до которой необходимо нагреть топливо в нормальных условиях, чтобы пары над его поверхностью вспыхнули при поднесении пламени. Она указывает на степень пожарной опасности данного вида дизельного топлива. В стандартах указывается, что для арктических сортов дизельного топлива температура вспышки должна быть не ниже плюс 30—35 °С, для зимних — не ниже плюс 35—50 °С, для летних плюс 40—60 °С.

Температура застывания дизельного топлива — это температура, при которой топливо в определенных условиях испытания теряет текучесть и загустевает. Для эксплуатации в различных условиях желательно, чтобы температура застывания была как можно ниже. Если температура застывания высокая, то зимой забиваются фильтры и топливопроводы, ухудшается запуск двигателя, затрудняется перекачивание топлива на нефтебазах и при заправке тракторов. В стандартах указывается, что температура застывания должна быть для летних сортов топлив не выше минус 10 °С. Для зимних — не выше минус 35—45 °С, для арктических — не выше минус 55—60 °С.

Коксообразование

При сгорании топлива в двигателе образуется нагар и отложения кокса, которые вызывают закоксовывание форсунок, поршневых колец и других деталей. Наличие смол в дизельном топливе вызывает дополнительный износ деталей двигателя (рис. 15). Коксуемость топлив зависит от их химического состава, степени очистки, наличия смолистых отложений. Способность топлив к коксо- и смолообразованию определяется лабораторным методом: взвешиванием остатка пробы топлива после выпаривания. Чем меньше остаток, тем выше качество топлива. По ГОСТ 305—62 допускается содержание фактических смол в дизельном топливе не более 60 мг на 100 мл топлива. По ГОСТ 4749—49 содержание фактических смол в топливе не оговаривается.

Содержание серы в дизельном топливе

Дизельные топлива изготовляют из нефти, содержащей серу. В процессе производства топливо не удается полностью освободить от присутствия серы. При сгорании топлива в дизельном двигателе образуются сернистый и серный газы и тем больше, чем больше содержание серы в дизельном топливе. В зонах низких температур газы образуют с парами воды сернистую и серную кислоты, а в зонах высоких температур возникает газовая коррозия металла.

1346564733_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-8.png

Рис. 15. Зависимость износа поршневых колец от содержания смол в дизельном топливе.

1346564739_143837353b4c3d3e35-423e3f3b38323e-9.png

Рис. 16. Зависимость износа поршневых колец от содержания серы в дизельном топливе.

Нагар и коксующиеся отложения в двигателе при наличии серы в топливе приобретают повышенную твердость и более высокие абразивные свойства. Все это вызывает повышенный износ деталей дизельного двигателя (рис. 16).

Если в топливе содержится серы более 0,2%, то для устранения ее вредного действия топливо применяют в тех двигателях, в которых используют дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339, АзНИИ-7 или ВНИИНП-360. Содержание серы в дизельном топливе допускается не более 1 %.

Кислотность дизельного топлива

В процессе производства дизельного топлива используют минеральные кислоты и щелочи, которые при последующей очистке топлива не удается удалить полностью. Присутствие этих кислот в топливе вызывает коррозию деталей двигателя и топливной аппаратуры. Кислотность дизельного топлива оценивается количеством КОН в мг, предназначенным для нейтрализации 100 мл топлива. Стандартом допускается кислотность не более 5 мг КОН на 100 мл.

Зольность дизельного топлива

При сгорании топлива образуется зола, в которой содержатся минеральные вещества. Попадание их между трущимися поверхностями вызывает износ деталей дизельного двигателя. Содержание золы определяют выпариванием топлива.

Механические примеси представляют собой частички песка, глины, окалины и кокса. Они засоряют фильтрующие элементы, вследствие чего нарушается нормальная работа топливной аппаратуры. Особенно большую опасность представляют механические примеси из кварца, так как они вызывают абразивный износ прецизионных деталей топливного насоса и форсунок. Поэтому содержание механических примесей в дизельном топливе по ГОСТ не допускается.

Вода в  дизельном топливе содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Частички воды заполняют поры хлопчатобумажных фильтров и прекращают доступ топлива к насосу. Кроме того, ухудшается пропускная способность бумажных фильтров при обводнении. При температуре ниже нуля частички воды, содержащиеся в топливе, замерзают и в виде мелких кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры.

Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры, поэтому она не должна содержаться в дизельном топливе.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Цетановое число ДТ

Цетановое число – характеристика топлива в цилиндре. Определяется согласно ГОСТ 31322-52 на установке типа ИТ9-3. Первичный эталон – смесь цетана (чистой СН группы парафинового ряда, чье цетановое число взято за 100 единиц) с альфа-метилнафталином (ароматическим углеводородом, цетановое число которого принято за 0).

К примеру, во время испытаний топлива его воспламеняемость оказалась идентичной смеси, содержащей 45% цетана, следовательно, цетановое число сырья — 45. Жесткость работы дизеля и удельный расход топлива зависят от величины цетанового числа.

Если применяется топливо с невысоким цетановым числом, то возрастает период задержки самовоспламенения, ДТ скапливается в камере сгорания и сгорает мгновенно. Давление в цилиндре скачет, дизель работает жестко, можно слышать металлический стук. Повышается износ коренных подшипников, они быстро выходят из строя.

Если цетановое число топлива нормальное, то период запаздывания воспламенения мал, давление в цилиндре увеличивается планомерно, двигатель не стучит, топливо в цилиндре сгорает нормально.

Высокое цетановое число топлива также негативно сказывается на дизеле, жидкость не успевает смешиваться с воздухом и воспламеняется преждевременно. Вследствие этого экономичность дизеля уменьшается, нагар образовывается в большом количестве.

Также цетановое число напрямую зависит от химического состава ДТ.

Дизтопливо и факторы воздействия

Существует всего 2 фактора, оказывающих влияние на вязкость горючего в вашем автомобиле:

  1. Качество. Зависят от завода-производителя, добросовестности продавца и используемых присадок. Желательно постараться не изменять заводской состав.
  2. Температуры. Топливо необходимо подбирать в соответствии с погодными условиями. Иначе не избежать разжижения горючего или сгущения до невозможности эксплуатации.

Правильно подобранное топливо позволяет быть полностью уверенным в показателях вязкости. В этом случае качество распыления форсунками будет максимальным без крупных капель и длинной струи.

Динамические показатели ДТ

Динамическая вязкость дизельного топлива может быть измерена лишь при использовании силы трения изнутри. Показатель измеряется в пуазах (П) и обозначается символом η (Эта). Для ее определение необходимо в жидкости две плоскости с площадью 1 см2 на расстоянии 1см направить относительно друг друга с силой в 1 дину и скоростью 1 см/сек.

Данный способ позволяет вычислить силу трения между слоями, которая и представляет данный показатель. Выражается он в системе сантиметр-грамм-секунда (СГС). Если же берется величина в 100 раз меньше 1П, то она называется сантипуазом (СПЗ).

Кинематические показатели ДТ

Кинематическая вязкость дизельного топлива указывается в технических показаниях. Единицей ее измерения принято считать стокс, который соответствует следующему значению: жидкость 1 г/см3, в которой для перемещения двух слоев, каждый по 1 см2, на 1 см требуется приложение силы в 1 дину. Преимущественно данное значение выражается в сотых (сантистокс – ССТ).

Условные показатели ДТ

Особый критерий, для которого требуется специальный аппарат ВУ, 200 мл топлива и 200 мл дистиллированной воды. Далее предстоит проделать следующие действия:

  • замеряется время, за которое протекает 200 мл дистиллированной воды при температуре 20С через калиброванное отверстие;
  • замеряется время, которое требуется для протекания дизтоплива через это же отверстие при температуре, которая требуется;
  • производится соотношение результатов.

Важно помнить, что вязкость топлива нужно поддерживать именно на уровне ГОСТ, а для этого требуется заправляться только качественным горючим. В этом случае воздействие на автомобиль, расход и дымность будут полностью соответствовать действующему стандарту.

Свойства дизельного топлива

Дизельное топливо это жидкий продукт, получающийся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, который обладает целым набором характеристик.

  • Цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;
  • Фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработанных газов двигателя;
  • Вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливания в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;
  • Низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды;
  • Степень чистоты, характеризующая надёжность и долговечность работы системы фильтрования топливной аппаратуры и цилиндр-поршневой группы двигателя;
  • Температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива на дизелях;
  • Наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износы. 

Зависимость вязкостидизельного топлива от температуры

Топливо со средней вязкостью, 2,5-4 мм2/с при 20°С, обладает лучшими свойствами. Оно будет сохранять свои свойства при низких температурах, так как его текучесть не будет меняться.

Применение топлива должно полностью зависеть от его марки. Для:

  • летнего дизельного топлива вязкость – 3,0-6,0 мм2/с;
  • зимнего ДТ – 1,8-5,0 мм2/с;
  • арктического дизтоплива – 1,5-4,0 мм2/с.

Из этого следует, что кинематическая вязкость дизельного топлива определяет рабочий процесс в цилиндрах двигателя, а значит, его экономичность и эффективность.

В межсезонный период целесообразно применять депрессорные присадки, если нет уверенности в том, что на АЗС летнее топливо уже заменили на зимнее.

Фракционный состав

Характеристика испарения ДТ, перехода из жидкости в газообразное состояние при определенных температурах, называется фракционным составом.

Топливо с меньшим содержанием фракций с достаточно высокой температурой кипения должно использоваться для быстроходных тепловозных двигателей, когда на смесеобразование и испарение приходится очень мало времени. Если фракционный состав топлива утяжелен, ухудшается смесеобразование, топливо испаряется медленно, неиспарившиеся капельки догорают во время расширения такта, сгорание происходит не полностью. Следовательно, не только образуется дымный выхлоп, но и повышается нагарообразование, увеличивается расход топлива, происходит закупоривание форсунок, а также не реализуется вся мощность дизеля.

Если использовать топливо с облегченным фракционным составом, то снижается цетановое число, вязкость жидкости уменьшается, происходит быстрый износ оборудования. Также происходит резкое нарастание давления в цилиндре, дизель работает жестко, может быть слышен стук. А все из-за того, что подготовленная смесь быстро испаряется.

Степень чистоты дизельного топлива

Этот показатель определяет эффективность и надёжность работы двигателя, особенно его топливной аппаратуры.

Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой.

На фильтруемость топлив влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот.

В товарных дизельных топливах содержится в основном растворённая вода от 0,002 до 0,008%, которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Не растворённая в топливе вода -0,01% и более – приводит к повышению коэффициента.

Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ – мыл нафтеновых кислот, смолистых и серо-органических соединений – усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлива. Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых НПЗ, составляет 0,002-0,004%. Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5-2,5.

ДТ и его коксуемость

Чистота двигателя и топливоподающей аппаратуры является одним из важных эксплуатационных свойств дизельного топлива. Когда топливо сгорает, на стенках камеры сгорания, а также на впускных клапанах двигателя образуется темный твердый нагар, а на распылителях и их иглах – светло-коричневый смолистый. Это приводит к ухудшению теплоотвода в систему охлаждения, а выпускные клапаны и вовсе закоксовываются. В результате тарелка клапана не правильно садится на седло, утекают раскаленные газы, и поверхности клапана и седла обгорают. Можно сделать вывод, что нагарообразование в двигателе напрямую зависит от таких показателей дизтоплива, как коксуемость, содержание серы и смол, фракционный состав, количество ароматических и непредельных углеводородов, зольность.

Процент содержания кокса, который получается при нагревании ДТ до 800-900°С в безвоздушном пространстве, в дизельном топливе называется его коксуемостью. Это характеристика очистки нефтепродуктов от асфальтосмолистых веществ, по которой можно судить о склонности топлива к закоксовыванию форсунок и нагарообразованию. Предел коксуемости для топлива – 0,005-0,10%.

Фракции дизельного топлива, имеющие наибольшую температуру кипения, обладают высоким содержанием коксующих продуктов. Коксуемость согласно ГОСТу определяется по 10% остатку ДТ, который остается после фракционной перегонки. Коксуемость дизельного топлива для тепловозов не должна превышать 0,5%.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...