Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Декабря 2014 в 14:21, реферат
Дизельное топливо – это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 200…350˚С.
Это прозрачная и более вязкая, чем бензин, жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). С плотностью 0,8…0,83 кг/м3.
Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.
Характеристики дизельных топлив и их маркировка
Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива
Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на работу двигателя
3.1 Свойства, влияющие на подачу топлива в цилиндры двигателя
3.2 Низкотемпературные свойства дизельного топлива
3.3 Физическая и химическая стабильность топлива
Характеристики дизельных топлив и их маркировка
Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива
Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на работу двигателя
3.1 Свойства, влияющие на подачу топлива в цилиндры двигателя
3.2 Низкотемпературные свойства дизельного топлива
3.3 Физическая и химическая
1. Характеристика дизельных топлив. Маркировка
Дизельное топливо – это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 200…350˚С.
Это прозрачная и более вязкая, чем бензин, жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). С плотностью 0,8…0,83 кг/м3.
Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.
В силу этого ДТ по своему химическому составу представляет сложную смесь: алканов (от 10 до 40%), циклоалканов (20…60%) и ароматических соединений (14…30%) и их производных. С повышением температуры кипения фракции содержание ароматических углеводородов может увеличиваться до 40-47%. Средняя молекулярная масса ДТ находится в пределах от 110 до 230.
Маркировка дизельных топлив – характеризует сезонность или географическую область применения.
Л. – летнее, рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0˚С и выше.
З. – зимнее, рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20 С и выше (при этом температура застывания ДТ не выше минус 35˚С), а также минус 30 С и выше (при этом температура застывания топлива не выше минус 45˚С).
А. – арктическое, рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха минус 50˚С и выше.
По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида:
массовая доля серы не более 0,2%
массовая доля серы не более 0,5% (а для марки А. не более 0,4%).
В условное обозначение топлива марки:
- Л. Должны входить массовая
доля серы и температура
- З. должны входить массовая
доля серы и температура
- А. должны входить только
Например, Л. – 0,2 – 40 обозначает топливо летнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой вспышки 40˚С;
З. – 0,2 – 35 обозначает топливо зимнее, с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 35˚С;
А. – 0,4 – обозначает топливо арктическое, с массовой долей серы 0,4%.
Топлива для умеренной климатической зоны имеют более высокую температуру помутнения и застывания, а топлива для холодных климатических зон – более низкую. рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0 С и выше. алканов (от 10 до 40%)овых дистилляторов прямой перегон, рекомендуемое для
Топливо арктическое имеет температуру застывания минус 55˚С.
Для экспортных топлив, содержание серы не должно превышать 0,1%, фактических смол 25 мг на 100 см3, а зольность не более 0,008%.
Непредельных углеводородов в дизельных топливах практически нет.
В некоторые сорта дизельных топлив практически добавляют 20% каталитического газойля с содержанием ароматических углеводородов.
Экологически чистые дизельные топлива производят из гидроочищенных газойлевых фракций прямой гонки и вторичных процессов. Они не имеют антиокислительных присадок и содержат в себе общей серы не более 0,05%. Такие топлива без антиокислительных присадок имеют низкую химическую стабильность и непригодны для длительного хранения.
Для улучшения качества дизельных топлив на нефтеперерабатывающих заводах добавляют присадки: изопропилнитрат и циклогексилнитрат с целью повышения цетанового числа.
В прямогонных фракциях, в зависимости от перерабатываемой нефти, содержание серы колеблется в пределах:
- для сернистых нефтей от 0,8 до 1,0%;
- в гидроочищенном компоненте от 0,08 до 0,1%.
Городские дизельные топлива с улучшенными экологическими показателями имеют присадки:
- летом антидымные (ЭФАП-Б) или импортныую Лубризол 8288;
- зимой депрессорную –
В городских топливах экологические свойства, такие как дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30…50% по сравнению с топливами без присадок. Они также отвечают европейским требованиям по содержанию серы.
2. Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива
В дизельных двигателях сложные процессы смесеобразования и сгорания топлива происходят в течении очень малого промежутка времени. Угол поворота коленчатого вала за этот период соответствует только 20˚. Поэтому, чем будет быстроходнее двигатель, тем время этого процесса будет меньше.
Если сравнивать бензиновый и дизельный двигатели, то в бензиновом двигателе при равной частоте вращения коленчатого вала на процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси приходится в 10…15 раз больше времени.
Исходя из такого явления, происходящего в цилиндрах дизельного двигателя, к качеству дизельного топлива предъявляются специфические требования, такие как:
хорошая прокачиваемость как условие бесперебойной и надежной работы ТНВД;
Обеспечение тонкого распыла и хорошего смесеобразования;
«Мягкий» пуск дизельного двигателя;
Полное сгорание рабочей смеси в цилиндрах и при этом работа двигателя должна быть «мягкая»;
Предотвращение нагорообразования на клапанах, поршнях и поршневых кольцах;
Недопущение зависания игл и закоксовывания распылителей фарсунок;
Отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя, топливоподающую систему, топливопроводы и топливные баки;
Высокая химическая и физическая стабильность.
Таким образом, надежная и экономичная работа дизельного двигателя обеспечивается при выполнении следующих условий:
Дизельное топливо для двигателя подобрано правильно;
Оптимальный угол опережения впрыска установлен верно;
Во время рабочего хода рабочая смесь сгорает полностью.
Если эти главные условия не будут соблюдаться, то мощность дизельного двигателя будет падать, дымность темного выхлопа увеличиваться, а удельный расход топлива возрастет.
3. Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на работу двигателя
Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива в цилиндры относятся:
Вязкость топлива;
Температурные свойства топлива;
Физическая и химическая стабильность топлива.
Вязкость – это показатель, определяющий прокачиваемость топлива по системе питания. Для ДТ различных марок вязкость бывает от 1,8 до 6,0 мм2/с. сели вязкость будет выше или ниже этих пределов, то работа топливоподающей аппаратуры нарушится, после чего нарушится смесеобразование и сгорание дизельного топлива.
Если вязкость ДТ – низкая, то смесеобразование ухудшается, и становится некачественным из-за неполного использования воздуха.
Если вязкость ДТ – высокая, то смесеобразование также ухудшается из-за медленного испарения крупных капель топлива, которые испаряются медленно и оседают на металле. Процесс горения нарушается. Топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование. КПД – падает.
С ростом температуры индекс вязкости топлива (ИВ) понижается, а при ее уменьшении – возрастает.
Изменение индекса вязкости (ИВ) дизельного топлива в зависимости от температуры.
Лучшими свойствами обладает топливо со средней вязкостью от 2,5 до 4,0 мм2/с при 20˚С. Это топливо сохраняет свои свойства при отрицательной температуре, т.к. текучесть его трубопровода не изменяется.
Однако, чем выше вязкость ДТ будет при 20˚С, тем значительнее его изменение будет при понижении температуры. Поэтому,
в зависимости от марки топлив применение его будут определять условия. Так для:
Летних ДТ вязкость должна быть 3,0…6,0 мм2/с;
Зимних ДТ – 1,8…5,0 мм2/с;
Арктических ДТ – 1,5…4,0 мм2/с.
Таким образом, вязкость ДТ в значительной степени предопределяет протекание рабочего процесса в цилиндрах двигателя, а следовательно, его эффективность и экономичность.
Низкотемпературные свойства ДТ.
Эти свойства зависят от:
Группового состава;
Фрикционного состава.
Парафиновые (алканы) и ароматические (арены) – это наихудшие группы.
Цикланы – это лучшая группа.
Все углеводороды, входящие в состав ДТ, имеют высокую температуру кристаллизации. Особенно это относится к парафиновым углеводородам. В холодную погоду они видны невооруженным глазом в виде кристалликов. Это все сковывает подвижность ДТ и образуется каркас.
Эту потерю подвижности называют застыванием ДТ. Такое топливо становится непригодным к эксплуатации.
Поэтому начало кристаллизации углеводородов характеризуется температурой помутнения, а потеря подвижности ДТ называется температурой застывания.
При температуре помутнения вязкость уменьшается незначительно. Однако, кристаллы, проникая через фильтры, образуют непроницаемую пленку и подача топлива прекращается.
Чаще всего это проявляется при пуске и проверке двигателя.
Но бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива тогда, когда еще она будет ниже на 5…10˚С от окружающего воздуха.
Температура застывания наступает тогда, когда ДТ теряет текучесть.
Установлено, что температура помутнения обычно колеблется от -7 до -13˚С, а температура застывания наступает от -12 до -19˚С.
Разница между температурой помутнения и застывания составляет от 50 до 15˚С в зависимости от химического состава топлива.
Есть показатель, который определяет температуру фильтруемости, которую определяют путем прямой фильтрации топлива при заданной температуре.
Температура предельной фильтруемости для летнего ДТ равна – 5˚С, а для зимнего ДТ – 25˚С.
Присутствие в топливе гигроскопической влаги не сказывается на температуре фильтруемости, которая повышается на 1…15%, при условии, если в ДТ есть эмульсионная вода в количестве до 0,1% от массы.
3.2 Низкотемпературные свойства ДТ улучшаются двумя способами:
Удаление из состава топлива высокоплавких парафинов нормального строения;
Добавление в топливо депрессорных присадок (маркировки по ТУ38.101.889-87-ДЗп). Это приводит к снижению температуры застывания с -10˚С до -35˚С, а снижение температуры фильтрации.
Например. Присадка «Аспект-Д» вводится в летнее и зимнее ДТ из расчета 2г на 1кг топлива. Она обеспечивает бесперебойную работу двигателя до температуры -20˚С. Это сокращает время пуска зимой.
Некоторые присадки снижают только температуру застывания и не влияют на температуру фильтруемости. Поэтому в баке появляется два слоя:
верхний (прозрачный) слой с пониженным цетановым числом;
нижний (мутный) слой, в котором много мелких кристаллов парафина.
При отсутствии зимнего и арктического дизельного топлива допускается разбавление летнего и зимнего топлива керосином. Но при этом разбавленное керосином ДТ теряет часть своих смазывающих свойств, что приводит к изнашиванию деталей топливной аппаратуры.
И еще, смесь дизельного топлива с керосином более пожароопасна.
Если добавлять в ДТ присадки специальные – антигели, то температура застывания снижается до -47˚С. Это обеспечивает эксплуатацию при очень низких температурах.
Выводы:
Низкотемпературные свойства ДТ определяются содержанием в них высокоплавких углеводородов и воды, характеризуемые показателями:
Температурой помутнения;
Температурой застывания;
Предельной температурой фильтруемости.
Для двигателей, работающих на открытом воздухе, имеют большое значение такие показатели, как:
Температура застывания, характеризующая полную потерю подвижности;
Температура помутнения, при которой в топливе появляются первые кристаллы парафина.
Физическая и химическая стабильность дизельного топлива
Под воздействием внешних факторов в ДТ протекают физические и химические процессы, т.е. происходит испарение, загрязнение механическими примесями и водой, при охлаждении выпадают высокоплавкие компоненты, а также окисление, разложение и конденсация. Кроме этого в топливо попадают пыль из атмосферы, продукты коррозии, нерастворимые вещества, образующиеся в результате окисления.
Химическая стабильность топлива зависит от его состава. Нестабильным считаются те топлива, где есть непредельные соединения (алкены) и смолы. Смолы откладываются на горячих поверхностях и мощность двигателя падает на 15…20%. Количество смол не должно превышать 5мг на 100мл топлива.
Смолы образуются в результате процессов окислительной конденсации углеводородов в зависимости от температуры и катализаторов.
Катализаторами являются металлические поверхности резервуаров, трубопроводов, оксиды и соли на этих поверхностях.
Каталитическую активность проявляют в основном металлы переменной валентности, такие как железо (Fe), хром (Cr), марганец (Mn), Кобальт (Co) и другие.
Химическую стабильность оценивают по индукционному периоду, т.е. по времени до начала окисления.
Индукционный период – это интервал времени, в течение которого топливо, находясь в специальном герметически закрытом сосуде в атмосфере чистого кислорода при 0,7МПа и 100˚С, не вступает с кислородом в химические соединения.
Как только начинается падение давления в сосуде индукционный период заканчивается. Вот поэтому по индукционному периоду судят о химической стабильности ДТ, т.е. чем продолжительнее индукционный период топлива, тем выше его химическая стабильность.