Лабораторная работа №5 Определение фракционного состава топлив.
Цель работы: 1.Изучить одно из основных свойств топлив – испаряемость.
2.Построить кривую разгонки топлива, отметить на ней характерные точки.
Теоретические сведения.
Топлива в двигателе перед сгоранием должны перейти в парообразное состояние, образуя топливо-воздушную смесь. Испаряемость топлив характеризуется двумя показателями: фракционным составом их давлением насыщенных паров.
Углеводородное топливо представляет собой жидкость сложного состава, состоящую из большого количества индивидуальных углеводородов. Такая жидкость не имеет определенной температуры выкипания, процесс кипения происходит в некотором интервале температур. Характеризовать испаряемость жидкостей сложного состава можно фракционным составом, т.е. предельными температурами выкипания определенных объемных долей /фракций/. Характерными точками фракционного состава обычно считают температуры начала кипения, выкипания 10, 50, 90% объема топлива и конца кипения.
По характерным точкам судят о поведение топлив в двигателе при различных режимах и условиях работы. Так, например, температура начала кипения характеризует высотность топливных систем и потери топлив от испарения, температура выкипания 10% фракции - пусковые свойства топлив, температура выкипания 50% фракции приемистость двигателя и прогрев, температура выкипания 90 и 98% - полноту сгорания топлив. По фракционному составу топлив можно судить об изменениях в них при хранении и транспортировке. Например, при длительном хранении топлив за счет испарения легких фракции температура начала кипения возрастает. Попадание в топлива масел приводит к увеличению температуры выкипания 90 и 98% фракции. Поэтому Фракционный состав топлив является контрольным показателем.
Подготовка к испытанию
Перед испытанием топливо обезвоживают. Удаление значительного количества воды производят предварительно отстаиванием и последующим сливанием. Дальнейшая осушка для разных продуктов достигается различно. Легкое дизельное топливо взбалтывают периодически в течение 10-15 мин со свежепрокаленным и измельченным сульфатом натрия или с зернистым хлористым кальцием, затем дают хорошо отстояться и фильтруют через сухой фильтр.
Тяжелое топливо подогревают до температуры не выше 500С и фильтруют через слой крупнокристаллической свежепрокаленкой поваренной соли, для этого в обыкновенную воронку вкладывают проволочную сетку или немного ваты и сверху насыпают соль. Обводненное топливо фильтруют последовательно через две-три воронки.
Проведение испытания
Сухим и чистым мерным цилиндром отмеривают 100 мл обезвоженного нефтепродукта. Отсчитывают количество продукта по нижнему краю мениска. После этого переливают нефтепродукт в промытую легким бензином и высушенную воздухом колбу так, чтобы жидкость не попадала в отводную трубку колбы. Бросают в колбу один-два кусочка пемзы для того, чтобы не было слишком бурного кипения. Колбу закрывают хорошо притертой пробкой, через которую вставляют термометр так, чтобы верхний край ртутного шарика находился на уровне нижнего края отводной трубки колбы.
Рис.1. Аппарат для разгонки нефтепродуктов: 1 - колба; 2 - термометр; 3 - трубка холодильника; - 1 и 6 - патрубки для ввода и вывода воды; 5 - баня холодильника; 7 - мерный цилиндр; 8 - асбестовая прокладка; 9- кожух; 10 - газовая горелка.
После этого колбу устанавливают на асбестовую прокладку и накрывают металлическим кожухом. Протирают трубку холодильника тряпкой и соединяют пробкой отводную трубку колбы с холодильником так, чтобы отводная трубка входила в трубку холодильника на 25-40 мм и не касалась ее стенок. Все пробочные соединения тщательно замазывают коллодием. Колба должна стоять на прокладке строго вертикально, термометр должен быть укреплен в колбе также вертикально. Мерный цилиндр, служащий для залива нефтепродукта в колбу, ставят, не высушивая, под конец трубки холодильника и закрывают ватой. Трубка холодильника должна входить в цилиндр не менее, чем на 25 мм, но не ниже метки 100 мл.
Собрав прибор, зажигают горелку и устанавливают ее под колбу. Пламя регулируют таким образом, чтобы первая капля конденсата упала при разгонке бензина не раньше, чем через 5 мин, и не позднее, чем через 10 мин, а при разгонке керосина - не раньте, чем через 10 мин, и не позднее, чем через 15 мин.
Температуру, которую показывает термометр при падении в приемник первой капли, отмечают как начало кипения. После этого регулируют скорость перегонки так, чтобы за I сек падало две капли (не менее 4 мл,и не более 5 мл в мин). Соблюдение скорости перегонки является самой ответственной частью работы; при несоблюдении ее полученные результаты будут неверными.
После установления температуры начала перегонки измерительный цилиндр подвигают к концу трубки холодильника, чтобы дистиллят стекал по стенке цилиндра. При проверке скорости перегонки по количеству капель конец трубки холодильника должен находиться в центре цилиндра.
В процессе перегонки производят записи температур, соответствующих отгону 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70. 80, 90%, и в зависимости от технических условий на топливо определяют температуру конденсации 98% топлива или температуру конца разгонки. При достижении конечной температуры, установленной техническими условиями на испытуемый нефтепродукт (для легких топлив температура перегонки 96, 97,5 или 98%), нагрев колбы прекращают, дают стечь дистилляту в течение 5 мин и записывают объем жидкости в цилиндре.
При перегонке топлив Т-I, TC-I, Т-2 и керосинов, выкипающих раньше достижения температуры, установленной техническими условиями для отгона 98%, разрешено вести перегонку с момента, когда уровень жидкости в цилиндре доходит до 97,5 мм, после чего нагрев колбы прекращают и записывает температуру. Затем дают стечь дистилляту в течение 5 мин, и записывают объем жидкости в цилиндре. Если объем жидкости в цилиндре будет меньше 98 мм, перегонку повторяют. Если техническими условиями на испытуемый нефтепродукт нормируется температура конца кипения, то нагрев колбы ведут до тех пор, пока ртутный столбик термометра не остановится на некоторой высоте и после этого начнет опускаться. Максимальную температуру, показываемую при этом термометром, записывают как температуру конца кипения, после чего нагрев колбы прекращают, дают стечь дистилляту в течение 5 мин и записывают объем жидкости в цилиндре.
После прекращения нагрева дают колбе охладиться в течение 5 мин, и, сняв термометр и отсоединив колбу от трубки холодильника, осторожно выливают горячий остаток из колбы в измерительный цилиндр вместимостью 10 мл. Цилиндр с остатком охлаждают до температуры 20±3°С, записывают объем остатка с точностью до 0,1 мл. Разность между 100 мл и суммой объемов дистиллята и остатка записывают как потерю при перегонке.
Согласно ГОСТ 2177-59, определяют фракционный состав топлива двумя параллельными испытаниями, между которыми допускаются следующие расхождения:
1.Для температуры начала перегонки-4°С.
2.Для конечной и промежуточных точек - 2°С и I мл.
3.Для остатка - 0,2 мл.
Полученную температуру при перегонке приводят к стандартным условиям введением температурной поправки Δt на барометрическое давление, которую вычисляют по формуле:
Δt = 0,00012 (760 - Р) (273 + t),
где: Р - барометрическое давление, мм рт.ст; t - фактическая температура, °С.
Поправку прибавляют, если давление ниже 750 мм рт.ст., и вычитают, если давление выше 770 мм рт.ст. В пределах барометрического давления от 750 до 770 мм рт.ст. поправок не вносят.
При выполнении всех анализов, кроме арбитражных, разрешается применять автоматический аппарат для определения Фракционного состава типа "ЛАФС". ЛАФС автоматизирует определение Фракционного состава авиабензинов и реактивных топлив по ГОСТ 2177-66.
Содержание отчета.
Отчет должен содержать:
Цель работы.
Теоретические сведения.
Порядок ведения работы.
Схемы приборов.
Результаты и выводы по проведенным экспериментам.