7.Тауарлық мұнайөнімдерінің сипаттамасы. Отынның негізгі қасиеттері (бензиндердің, реактивті және дизелді отындардың).

Карбюратор отындары. Қазіргі заман техникасында ұшқынмен оталатын іштен жағатын поршенді қозғалтқыштар көп тараған. Бұл қозғағыштарда отыннның ауамен жанғыш қоспасын дайындау үшін дайындау, әдетте, арнайы құралды-карбюраторды пайдаланады және сондықтан, мұнай қозғалтқыштардың отындарын карбюратор отындары дейді.

Төрт ырғақты және екі ырғақты қозғалтқыштар бар, олардың бір-бірімен айырмашылығы цилиндрді жаңа отынмен зарядтау әдісінде. Төрт ырғақты қозғалтқыштар ұшақ және автомобиль көліктерінде, екі ырғақты – мотоциклдер мен мотороллерде пайдаланады. Төрт ырғақты қозғалтқыштың жұмысы поршеннің 4 рет қозғалуынан (ырғақтан) тұрады. Бірінші ырғақты (жіберуде), ауа менотын қоспасынан тұратын ыстық қоспа түсіруші қақпақ арқылы, цилиндрге түсіп, оны толтырады. Екінші ырғақта түсіруші шығарушы қақпақтар жабық және қоспа поршень мен 0,8-2,0 МПа дейін қосылады. Температура 200-400⁰С дейін көтеріледі. Сығудың соңында, қоспа электр ұшқынынан тұтанады. Отынның жану уақыты өте аз болғанымен- секундтың мыңдық бөлігі болса-дағы, отын біртіндеп жану камерасында алдыңғы жалыннан жана бастайды. Алдыңғы жалын деп газдың жану реакциясы жүретін жұқа қабатын атайды. Нормалды жануда алдыңғы жалын 20-30м/с жылдамдықпен тарайды. Газдардың қысымы жану кезінде біртіндеп 3-6 МПа дейін көтеріледі, ал температура 1600-2200⁰С дейін жоғарылайды.

Үшінші ырғақта (жұмыс істеу жүруі) жанған қысылған өнімдердің энергиясы іске асады, ал төртінші ырғақ уақытында қозғалқыш цилиндрді жану өнімдерінен шығарушы қақпақ арқылы босайды.

Отын есебінде, ұшқыннан от алатын поршен қозғалтқыштары үшін, бензиндер қолданады. Автомобил бензиндерінің негізгі пайдалану көрсеткіштері болып детонациялық тұрақтылық, коррозия қарсы қасиеттері саналады. Ұшақ бензиндерінің сапасын анықтау үшін, одан бөлек мынадай көрсеткіштер, кристалдану температурасы, шайыр заттарының мөлшері, жану жылуы қолданады.

Детоноация деп қозғалтқыштағы отынның жануының ерекше қалыпсыз сипатын атайды, мұнда жұмыстық қоспаның тек бір бөлігі ғана ұшқыннан от алудан кейін кәдімгі жылдамдықпен қалыпты жанады. Отынның жалынның алдында тұратұғын соңғы бөлігі (15-20%дейін), тез өздігінен тұтанып кетедіде, осының нәтижесінде жалынның тарау жылдамдығы 1500-2500 м/с дейін өседі, ал қысым біртіндеп емес, секіріп өседі. Қысымның осындай күрт өзгеруі детонация толқынын тудырады. Цилиндр қабырғасына соққының осындай толқыны және оның көп рет олардан қайтуы, дірілдеу және металдарға тән соғысу дыбысын тудырады. Бұл детонациялық жанудың сыртқы негізгші белгісі пайдаланылған газдағы қар атүтіннің будағының пайда болуы, тағы да цилиндр қабырғасының температурасының күрт көтерілуі. Детонация - өте зиянды құбылыс. Детонациялық режимде қозғалтқыш температурасы төмендейді, отынның сыбағалы шығымы өседі, қозғалтқыштың жұмысы қатты және бір қалыпты емес болады. Одан бөлек, детонациядан поршендердің және пайдаланылған қақпақтардың жануы мен бұзылуы орын алады, электр білте жібі жұмыстан шығады және басқа келеңсіз жағдайлар байқалады. Қозғалтқыштың тозуы үдейді, сондықтан жөндеу аралық уақыты қысқарады. Қарқынды детонация режимінде көп уақыт жұмыс істеу аварияға да алып кеп соғуы мүмкін. әсіресе детонация ұшақ қозғалтқыштарында қауіпті.

Химиялық құрамынан бөлек детонацияға кейбір қозғалтқыш конструкциясының ерекшеліктері және оның пайдалану жағдайы әсер етеді. Сығу дәрежесі көтеру, яғни қозғалтқыштың цилиндрінің толық көлемінің жану камерасының көлеміне қатынасы, қозғалиқыштағы жұмыс температурасы мен қысымның көтерілуіне әкеп соғады, ал бұл, өзінің кезегінде, детонацияға жағдай жасайды.

Көмірсутектердің және отындардың детонациялық тұрақтылығын (ДТ) немесе детонацияға қарсы қасиеттерін бағалауды бір цилиндрлі тұрақты қозғалтқыштарда жүргізеді. ДТ бағалаудың барлық әдістерінің негізінде сынаушы отынды эталондық отындардың қоспасымен салыстыру принципі жатыр. Эталондық қоспа есебінде 2,2,4-үшметилпентан (изооктан) және п- гептан алынған, ал детонациялық тұрақтылық өлшемі есебінде октан саны қабылданған.

Октан саны деп детонациялық тұрақтылықты өлшеудің келісілген мәнін айтады, бұл изооктанның (2,2,4-үшметилпентанның) гептанмен қоспасындағы оның көлемдік үлесі (%-пен) сан жағынан бірдей, детонациялық тұрақтылығы жағынан, сынаудың стандартты жағдайында, эквивалентті өлшем. Изооктанның октан саны 100, сыналушы бензин, стандартты жағдайда, қоспаны сынауда мысалы, 70 изооктаннан және 30 гептаннан тұратындай эквивалентті көрсетсе, онда оның октан саны 70-ке тең. Октан саны – автомобиль бензиндерінің кедей қоспасында және үрлеуді үдетуді қолданбай жұмыс істегендегі детонациялық тұрақтылықты да көрсетеді.

Ұшақ бензиндерінің детонациялық тұрақтылығын (ДТ) бағалау үшін, қозғалтқыштың бай қоспаларында жұмыс істегенінде және үрлеуді үдетуді қолданғанда, отынның нормаланатын көрсеткіші сорттығы болады.

Отынның бай қоспадағы сорттығы – қозғалтқыштың қуатын (%-пен) сынаушы отында жұмыс істегендегі қозғалтқыштың қуатын сорттығы 100 тең деп алынатын эталонды изооктандағы қуатпен салыстырмалы мәнін көрсетеді.

Октан сандары арнайы сынау қондырғыларында қатал стандартты жағдайда анықталынады. Сынаудың екі стандартты әдісі бар: қозғалтқыш және зерттеу. Қозғалтқыш әдісі бойынша сынау жағдайы қатаңдау (айналу жиілігі 900 айналу/минутына, карбюратордан кейінгі жұмыс қоспасының температурасы 149⁰С). Сондықтан, ол қысу дәрежесі аз қозғалтқыштарға арналған отын ДТ бағалауға дәл әкеледі.

Отындардың детонациялық тұрақтылықтын көтерудің бірден-бір жолы ұшқыннан от алатын қозғалтқыштар үшін, детонацияға қарсы компоненттер қолдану болып саналады. Бұл заттарды бензиндерге, 0,5%-тен көп емес мөлшерде, детонацияға қарсы қасиеттерді едәуір жақсарту мақсатында қосады.

Барлық елдерде төртэтилқорғасын (ТЭҚ) Pb(С ₂Н₅)₄ жоғары тиімділікпен пайдалануда, ТЭҚ 200-250⁰С-та ақ қорғасынға және бос радикалдарға (этил) жеңіл ыдырайды да олар отын – ауа ортасында жалындау алдындағы кезеңде асқын тотықтың түзілуін баяулатады.

ТЭҚ таза күйінде қолдануға болмайды, себебі цилиндрдің қақпақтарында, оталушы білтесінде және қабырғаларында қорғасын мен қорғасын тотығы жиналады, бұл әрине, қозғалтқыштың жұмысын бұзады. Қорғасын қағын кетіру үшін ТЭҚ-да қорғасынды шығарушы деп аталатындарды қосады. Шығарушы есебінде екібромэтан, бромды этил, -бірхлорнафталин, екібромпропан қолданады. ТЭҚ, шығарушының және бояғыштың қоспасын этил сұйықтығы деп атайды.

ТЭҚ сонымен қабат, этил сұйықтығы да өте улы: олармен жұмыс істегенде және құрамында олар бар этилденген бензиндермен жұмыс істегенде арнайы сақтық ережелерін сақтау қажет. Этилденген бензиндерді басқа бензиннен айыру үшін, оларды аздап бояйды: А-76 марканы сары түске, АИ-93 – қызғыл-қызыл түске, АИ-98- көк түске.

Ауа – реактив қозғалтқыштар отындары. Ұшу аппараттарының көбісі қазіргі кезде газтурбовинтті-турбовинтті (ТВҚ) және турбореактивті (ТРҚ) қозғалтқыштармен жабдықталған. Газтурбовинтті қозғалтқыштарда жану процесі жану камераларында, 40-60м/с компрессормен сығылған ауа берудің және сұйық отын бүркудің нәтижесінде жүреді. Отынның тұтануы электр ұшқынынан болады. Түзілген газдарды ТВҚ және ТРҚ әртүрлі пайдаланылады. ТВҚ-та олар, ауаны сығуға арналған компрессорды айналдырушы турбинада ұлғаяды және ауа винті негізгі күшті тудырады; газдардың ең соңғы ұлғаюы реактивті қақпақта жүреді; газ ағымының қақпақтан өту нәтижесінде қосымша күш (8-12% жалпыдан) пайда болады. ТРҚ –та жану газдары компрессорды айналдырушы турбинада ал одан кейін реактивті қақпақта ұлғаяды; газдар ағымының қақпақтан өту нәтижесінде күш пайда болады. Қазіргі ТРҚ-та жану газдары турбинадан кейін форсажды камераға бағытталады, онда отынның бөлігі қосымша жанады. Форсажды камерадан газдар температурасы жоғарылау реактивті қақпаққа жоғары жылдамдықпен түседі, осының нәтижесінде тарту күші артады.

Ауа-реактивті қозғалтқыштардың отындары – реактивті отындарын, ұшақ керосиндерін – мұнайды тура айдау фракциялары мен каталитикалық крекинг газойлдерінің негізінде, кейбір жағдайларда гидрогенизация процестерін қолданып, дайындайды. Бұрынғы КСРО-да ТС-1, Т-1, Т-2, РТ маркалы отындар, 60-2800С аралығында қайнайтұғын (ұшу жылдамдығы дыбыс жылдамдығына дейінгі қозғалтқыштарда қолданады) ауыр құрамды, қыздыруға төзімді отын шығарады.

Реактивті қозғалтқыштар отындар сапасының негізгі көрсеткіштеріне тығыздық, жағу жылуы, фракциялық құрам, тұтқырлық, бастапқы кристалдану температурасы, арендердің, күкірттің активті күкірт қосылыстарының, шайырлардың және қанықпаған көмірсутектерінің мөлшері, қыздыруға тұрақтылығы жатады.

Тығыздық және жану жылуы реактив отындарының энергетикалық мүмкіндіктерін сипаттайды. Жану жылуы көп болған сайын, белгілі массадан немесе көлемнен бөлінетін энергия мен газдардың қақпақтан өту жылдамдығы жоғары, ал сондықтан да, ұшу жылдамдығы және қуаты көп болады.

Тағы да реактив отынының тиімділігі және толық жану жылуы оның химиялық құрамына байланысты.

Осындай себептерден отындардағы ароматикалық қосылыстар мөлшеріне (20-22% ТС-1, Т-1, Т-2, РТ үшін ауыр, қыздыруға тұрақты, реактив отынына 10%) нормалар белгіленген. Реактив отындарының тиімділігін және толық жануының тағы бір көрсеткіші күйесіз жалынның биіктігі (20-25 мм кем емес) мен люминометрия саны болып саналады. Люминометрия санын, октан саны сияқты, эталон отындармен салыстыру әдісімен анықтайды. Эталон есебінде, люминометриялық саны тиісінше 0 және 100 деп белгіленген тетралин мен октанды қолданады. Реактив отындарының люминометриялық саны 585 төмен болмауы керек. Оның мәні жоғары болған сайын, жалын жарығы төмен болады. Люминометриялық санның санның кемуімен көмірсутектердің құрылымдық топтары мынадай ретте орналасады: нормалды алкандар, изоалкандар, сақина алкандар, алкендер, алкадиендер, арендер.

Реактив отынының стандартында тығыздығы жағынан да шек қойылады (0,755-0,840 г/см³ кем емес), себебі, тығыздық жоғары болған сайын, ұшақтың шектелген көлемді ыдысына бір мезгіл құйылатын отын мөлшері көп болады, сондықтан да, ұшу қашықтығы ұзартады.

Дизел отындары. Дизел деп аталатын, сығудан тұтынатын ішкі жану қозғалтқыштарда төрт тактылы жұмыс процесі ұшқыннан тұтынатын қозғалтқыштарға қарағанда, едәуір басқаша жүреді. Дизел қозғалтқышында бірінші екі тактыларда таза ауаны сорады және қысады. Ауаның температурасы қысу қозғалысының соңында 550-650⁰С жетеді, ал қысым 4 МПа дейін өседі. Қысу қозғалысының соңында, сығылған және қызған ауаға белгілі бір уакқытта жоғары қысыммен отын порциясы бүркіледі. Отынның майда тамшылары бір қалыпқа келеді де ауа тарайды. Аз уақыт өткеннен кейін отын өзінен өзі тұтанады және толық жанады. Бастапқы бүрку мен отынның тұтану уақытының арасын өзінен-өзі тұтануды тоқтату кезеңі деп атайды. Қазіргі тез жүретін қщозғалтқыштарда бұл кезең 0,002 с көп болмайды. Отынның жануының нәтижесінде газ қысымы 6-10 МПа жетеді.

Сала өндірісі жердегі және судағы техникаларының тез жүруші дизелдері және газтурбиналары қозғалтқыштары үшін Л (жазғы), 3(қысқы), А (арктикалық) тағы да орта айналушы және аз айналушы дизелдер үшін ДТ және ДМ маркалы матор отынын шығарады. Дизел отындары мұнайдың орта дистиллятты 180-360⁰С аралығында айдалатын фракцияларынан каталитикалық крекингтің және гидрокрекингтің жеңіл фракцияларынан тұрады. Қазіргі кезде, соңғы қайнау температурасы 380-400⁰С отындар сыналып, қолдануға жіберілуде, дизел отындарының құрамына кокстеу және термиялық крекингтің асылдандырылған газойлдерін пайдалану да алға тұрған мәселе.

Дизел отындарының пайдалануында негізгі сипаттама болып тұтану, фракциялық құрам, тұтқырлық, кокстену, то алу, лайлану, қату температурасы, шайырлы және коррозиялық активті қосылыстар мөлшері кіреді.

Дизел отындарының ең маңызды пайдалану қасиетінің бірі – олардың тез оталып жәй жануы, бұл қысымның біптіндеп көтерілуін және қозғалтқыштың тоқылдаусыз жұмсақ жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Отындардың оталу қасиеті олардың химиялық және фракциялық құрамына байланысты. Бұл, бірінші кезекте, отын компоненттерінің оталу температурасымен байланысты болса керек. Мысалы, арендердің оталу температурасы өте жоғары екендігі (500-600⁰С) белгілі. Сондықтан ароматикалық көмірсутектердегі көп өнімдер дизел отыны бола алмайды. Керісінше, алкандарға ең төменгі оталу температурасы сипатты және парафинді мұнайлардан дайындалған дизел отындары жақсы пайдалану қасиетін көрсетеді.

Дизел отыгндарының басқа да өте маңызды қасиеттеріне, жылдам жүруші дизелдер үшін, олардың фракциялық құрамы, тұтқырлық, қату температурасы, кокстену, күкірт мөлшері, қышқылдық, су мен механикалық қоспалар мөлшері жатады.

Қолдану жағдайына байланысты шығарылып жүрген дизел отынының үш маркасының да қату температурасы жазғынікі (Л) теріс 5 жоғары болмауы, теріс 35 пен теріс 45⁰С аралығында, қысқынікі (3) теріс 55⁰С, арктикалық (А) маркаларына теріс 60⁰С жоғары болмауы қажет. Қысқы және арктикалық дизел отындары жалпы өндіру көлемінің 30% құрайды. Оларды карбамид пен парафиннен айырылған және сұйық парафиндерді адсорбциялаумен бөлуден шыққан фракциялар негізінде, тағы да жеңілденген керосин-газойл фракцияларынан дайындайды.

Дизел отындары, құрамындағы күкірт мөлшері жөнінен үш түрге бөлінеді: I – күкірттің массалық үлесі 0,05% көп емес; II- күкірттің массалық үлесі 0,2% көп емес; III - күкірттің массалық үлесі 0,5% көп емес.

8-билет