Ahmetov_Pererab_nefti

Таблица 3.1 — Антидетонационные свойства

углеводородов и компонентов бензинов

51

Оценку ДС авиационных бензинов проводят на бедной

ибогатой смесях в условиях наддува. Их ДС обозначают дробью: числитель — ОЧИМ на бедной смеси, а знаменатель — сортность на богатой смеси в условиях наддува. Сортностью авиабензина называют возможное увеличение мощн. (выраженное в процентах) двигателя при работе на испытуемом топливе за счет увеличения наддува по ср. с мощн., получаемой на эталонном изооктане, сортность к-рого принимается за 100 ед.

Испаряемость АБ. Она обусловливает мн. важнейшие их экспл. св-ва при применении в ДВС с принудительным воспламенением. В наиб. степ. испаряемость зависит от ФС

ид.н.п. бензинов.

СФС и д.н.п. бензинов связаны такие экспл. характеристики двигателя, как возможность его пуска при низких t

исклонность к обр-ю паровых пробок в системе питания, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, расход горючего и другие показатели. Пусковые св-ва бензинов улучшаются по мере облегчения их ФС.

Однако применение бензинов с низкой tн.к. вызывает др. экспл. затруднения, напр. обр-е паровых пробок в системе питания. Т.о., требования к содерж-ю низкокипящих фр-й в бензине противоречивы. С позиции пусковых св-в бензинов желательно иметь большее содержание, а с т. зр. обр-я паровых пробок — предпочтительно меньшее со- держ-е легкокипящих фр-й. Их оптимальное содерж-е зависит от климатических условий экспл. автомобиля. Для территории бывш. СССР стандартом предусмотрена выработка АБ зимнего и летнего сортов. При перегонке 50 % бензина t лимитируют, исходя из требований к приемистости двигателя (т. е. способности обеспечить быстрый разгон до требуемой скорости автомобиля) и времени его прогрева.

Экономичность работы двигателя и износ его деталей

связывают с t перегонки 90% бензина и tк.к. При высоких значениях этих показателей тяж. фр-и бензина не испаряются

ипоступают в картер двигателя, разжижая смазку. Снижение

t90% отгона и к.к. улучшает экспл. св-ва бензинов, но при этом сокращаются их ресурсы.

52

Хим. стабильность бензинов определяет способность противостоять хим. изменениям в процессах хранения, транспортирования и длительной их эксплуатации. Для оценки хим. стабильности нормируют след. показатели: содерж-е фактических смол и индукционный период. О хим. стабильности бензинов можно судить по содерж-ю в них реакционноспособных алкенов или по йодному и бромному числам. Наихудшей хим. стабильностью обладают бензины термодеструктивных процессов — ТК, ВБ, коксования и пиролиза, а наилучшей — бензины КР, ал-я, КИЗ, ГК и прямой гонки.

Коррозионная активность бензинов обусловливается наличием в них неуглев-дных примесей, в первую очередь, сернистых и кислородных соед. и водорастворимых к-т

ищелочей.

Втехн. условиях на АБ регламентируется только общее содерж-е серы.

Внаст. время в России производится 5 марок АБ по ГОСТ 2084–77: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95 (табл. 3.2). По техн. условиям выпускаются:

— бензины для экспорта — А-80, А-92, АИ-96, АИ-98 (ТУ 001165–97);

— бензины с марганцевыми антидетонаторами (на осно-

ве метилциклопентадиенил трикарбонил марганца — МЦТМ) Нормаль-80, Регуляр-91, Премиум-95, Супер-98 (ГОСТ Р. 51105–97);

— бензины с ограниченным содержанием бензола (<1%) и аренов (<42%) — Регуляр-Евро-92, Премиум-Евро-95, Супер-Евро-98 (ГОСТ Р. 51866 EN–228).

Впорядке испытаний в нек-рых регионах выпускаются бензины с ферроценовым антидетонатором.

Впоследние годы в США и зап.-европейских странах начали выпускать более экологичные неэтилированные АБ

сограниченным содерж-ем суммарной ароматики (<25%), бензола (<1%), алкенов (<6,5%) и серы (<0,01%), т.н. реформулированные бензины.

Авиационные бензины выпускаются 3 марок: Б-91/115, Б-95/130 и Б-92 (табл. 3.3). Они отличаются от АБ гл. обр. по содерж-ю ТЭС, д.н.п. и дополнительными требованиями к нек-рым др. показателям их кач-ва.

53

Таблица 3.3 — Требования к качеству авиационных

бензинов

55

Лекция 7. Химмотологические требования к качеству и марки дизельных и реактивных топлив

ДТ. Различают быстроходные (с числом оборотов коленчатого вала более 1000 мин–1) и тихоходные дизели. Знач. часть грузовых автомобилей и сельскохозяйственной техники в наст. время оснащена быстроходными дизелями, а суда речного и морского флота, а также стационарные силовые установки — преим. тихоходными.

К наиб. важным показателям кач-ва топлив для быстроходных дизелей относятся воспламеняемость, испаряемость, вязкость, коррозионная активность, низкотемпературные и экологические св-ва.

Воспламеняемость характеризует способность ДТ к самовоспламенению в среде разогретого от адиабатического сжатия в цилиндре двигателя воздуха.

Было установлено, что конструктивные и экспл. факторы, к-рые способствуют повышению t и давл. воздуха, быстрому и интенсивному перемешиванию его с топливом в цилиндре двигателя, улучшают воспламеняемость, тем самым процесс сгорания топлива, и делают работу дизеля мягкой и экономичной. Положительное влияние на работу дизеля оказывают:

—повышение степ. сжатия;

—увеличение числа оборотов коленчатого вала;

—применение для изготовления блока цилиндров мат-ла

снизкой теплопроводностью, напр. чугуна;

—применение топлив с оптимальной воспламеняемостью. Работу дизеля ухудшают повышение влажности воздуха

и низкие t окружающего воздуха.

Определение воспламеняемости ДТ производится на спец. установке со стандартным одноцилиндровым двигателем ИТ9-3 и заключается в сравнении испытуемого топлива с эталонными топливами. Мерой воспламеняемости ДТ принято считать ЦЧ. В кач-ве эталонных топлив применяют цетан (н-гексадекан С16Н34), который имеет малый ПЗС, и его воспламеняемость принята за 100 ед. ЦЧ, и α-ме- тилнафталин, который имеет большой ПЗВ, и его воспламеняемость принята за 0.

56

ЦЧ — показатель воспламеняемости ДТ, численно равный процентному содерж-ю цетана в смеси с α-метилнаф- талином, к-рая по самовоспламеняемости в стандартном двигателе эквивалентна испытуемому топливу.

Товарные ДТ должны иметь ЦЧ в определенных оптимальных пределах. Применение топлив с ЦЧ <40 приводит

кжесткой работе дизеля и ухудшению пусковых св-в топлива. Повышение ЦЧ >55 также нецелесообразно, т.к. возрастает удельный расход топлива в рез-те уменьшения полноты сгорания. ЦЧ ДТ зависит от его ФС и ХС. Н-алканы и алкены имеют самые высокие ЦЧ, а арены — самые низкие ЦЧ. ЦЧ высококипящих фр-й нефти обычно выше ЦЧ низкокипящих.

ВГОСТах мн. стран мира, в т.ч. в бывш. СССР, ЦЧ ДТ нормируется в пределах 45–55. При необходимости повышения ЦЧ товарных ДТ, на практике применяют спец. присадки, улучшающие воспламеняемость топлив, такие как алкилнитраты (изопропил-, амилили циклогексилнитраты и их смеси). Их добавляют к топливу не более 1% мас., преим.

кзимним и арктическим сортам, а также топливам низкоцетановым, получаемым, напр., на базе газойлей КК. Кроме повышения ЦЧ (на 10–12 ед.) присадка позволяет улучшить пусковые характеристики при низкой t и уменьшить нагарообразование. Добавление 1,5–2% мас. циклогексилнитрата, напр., к этилированному АБ, позволяет использовать его как топливо для быстроходных дизелей.

Испаряемость ДТ. Характер процесса сгорания ДТ определяется кроме их воспламеняемости и полнотой испарения. Она зависит от t и турбулентности движения воздуха в цилиндре, кач-ва распыливания и испаряемости топлива.

Испаряемость ДТ оценивается их ФС. Если пусковые

св-ва АБ определялись tн.к. и t10%, то для ДТ они оцениваются t50%. Чем ниже эта температура, тем легче запуск дизеля. Счи-

тается, что tн.к. ДТ должна составить 180–200°С, поскольку наличие бензиновых фр-й ухудшает их воспламеняемость и тем самым пусковые св-ва, а также повышает пожароопасность. Нормируемая t96% в пределах 330–360°С свидетельствует о присутствии в топливе высококипящих фр-й, к-рые могут ухудшить смесеобр-е и увеличить дымность отработавших газов.

57

Вязкость ДТ. Топливо в системе питания ДД выполняет одновр. и роль смазочного мат-ла. При недостаточной вязкости топлива повышается износ плунжерных пар насоса высокого давл. и игл форсунок, а также растет утечка топлива между плунжером и гильзой насоса. Топливо слишком вязкое будет плохо прокачиваться по системе питания, недостаточно тонко распыливаться и неполностью сгорать. Поэтому ограничивают как нижний, так и верхний допустимые пределы кинематической вязкости при 20°С (в пределах от 1,5 до 6,0 сСт).

Низкотемпературные св-ва. В отличие от бензинов в состав ДТ входят высокомолекулярные н-алканы, имеющие довольно высокие t плавления. При понижении t эти углев-ды выпадают из топлива в виде кристаллов различной формы, и топливо мутнеет. Возникает опасность забивки топливных фильтров кристаллами парафинов. Принято считать, что t помутнения характеризует нижний температурный предел возможного применения ДТ. При дальнейшем охлаждении помутневшего топлива кристаллы парафинов сращиваются между собой, образуют пространственную решетку, и топливо теряет текучесть. Для ориентировочного определения возможных условий применения топлива используется условная величина — tзаст. Этот показатель принят для маркировки ДТ

на след. 3 марки: летнее (tзаст менее — 10°С), зимнее (tзаст менее — 35–45°С) и арктическое (tзаст менее — 55°С).

Коррозионная активность зависит, как и у бензинов, от содерж-я в топливе коррозионно-агрессивных кислородных

исероорганических соед-й: нафтеновых к-т, серы, серов-да

имеркаптанов. Она оценивается содержанием: общей серы, меркаптановой, серов-да, водорастворимых к-т и щелочей, а также к-тностью и испытанием на медной пластинке. Для борьбы с коррозионными износами деталей дизеля выпускают малосернистые топлива и добавляют к ним разл. присадки (антикоррозионные, защитные, противоизносные

идр.).

Экологические св-ва. По ср. с АБ, ДТ характ-ся знач. меньшей пожароопасностью. Это достоинство явл. решающим при выборе типа двигателя для установки на том или ином виде техники. Напр., из-за меньшей пожароопасности топлива дизели используют на судах речного и морского

58

флота, комбайнах, подводных лодках, танках, бронетранспортерах и т.д.

Пожароопасность ДТ оценивают по tвсп в закрытом тигле. Для всех марок быстроходных ДТ она нормируется не ниже 30–35°С. Для топлив, предназначенных к применению на кораблях, tвсп должна быть не ниже 61°С, а в особо опасных условиях, напр. в подводных лодках, — не ниже 90°С.

Взависимости от условий применения установлены

всоответствии с ГОСТ 305–82 след. марки топлив для быстроходных дизелей: Л (летнее), З (зимнее) и А (арктическое) (табл. 3.4). В стандарт введена след. форма усл. обозначения топлив: к марке Л добавляют цифры, соотв. содерж-ю серы

и tвсп, напр. Л-0,2-40; к марке З — содерж-е серы и tзаст, напр. З-0,2 минус 35. В усл. обозначение марки топлива А входит

только содерж-е серы, напр. А-0,4.

По техн. условиям выпускаются ДТ:

—экспортные ДЛЭ, ДЗЭ;

—с депрессорными присадками ДЗп, ДАп;

—экологически чистые и с улучшенными экологическими св-вами (содерж-е серы 0,01 и 0,005%) ДЭК-Л, ДЭК-З, ДЛЭЧ, ДЗЭЧ и др.

Взап.-европейских странах и США начато произ-во экологичных ДТ со сверхнизким содерж-ем серы (<0,05%).

Топлива для тихоходных дизелей. Дизели с небольшой частотой вращения коленчатого вала (<1000 об/мин) наиб. широко используют в стационарных установках, что позволяет предварительно провести подогрев, отстой и фильтрацию топлива, тем самым снижает требования к его экспл. сввам. Вязкость топлива для тихоходных дизелей знач. выше, чем для быстроходных, поэтому ее нормируют при 50°С. Тихоходные дизели обычно работают в закрытых помеще-

ниях, поэтому топливо должно иметь более высокую tвсп. Для тихоходных дизелей выпускается 2 марки топлива: ДТ и ДМ (табл. 3.5). Марка ДТ представляет собой смесь дистил. и остаточных продуктов. Его используют в ср.-оборотных и малооборотных дизелях, не оборудованных средствами предварительной подготовки топлива. Марка ДМ (мазут) рекомендуется для тихоходных судовых дизелей, установленных в помещениях, оборудованных системой подготовки топлива.

59

Таблица 3.4 — Требования к качеству топлив для

быстроходных дизелей по ГОСТ 305–82

60