Тема 4 Анализ нефтяных топлив

Лекция 4

Тема: Общие сведения о нефтяных топливах. Отбор проб нефтяных топлив

План:

1. Карбюраторное топливо

2. Дизельное топливо

3. Топливо для воздушно-реактивных двигателей

4. Котельное топливо

5. Отбор проб нефти и нефтепродуктов

Карбюраторное топливо

В эту группу нефтепродуктов входят все сорта авиационных и автомобильных бензинов, предназначенных для двигателей с зажиганием от икры. К карбюраторным топливам предъявляются следующие основные требования.

Топливо должно обеспечивать работу двигателей во всех режимах без детонации. Поэтому главным показателем для всех карбюраторных топлив является октановое число, а для авиационных бензинов и сортность, характеризующая детонационную стойкость бензина при работе на богатых смесях. Для увеличения детонационной стойкости к авиационным бензинам и к некоторым автомобильным бензинам добавляется в определенных количествах антидетонатор. Обладая хорошей испаряемостью, топливо не должно образовывать газовых пробок в топливоподающей системе авиационных и автомобильных двигателей. Для обеспечения этого требования нормируется высший предел давления насыщенных паров: 48 кПа для авиационных бензинов и 67 кПа для автомобильных бензинов при 38⁰С.

Топливо должно быть химически стабильным и не содержать смол. Химическая стабильность топлива характеризуется длительностью индукционного периода окисления и содержанием фактических смол. Для некоторых бензинов установлено также предельное значение йодного числа.

Топливо должно быть нейтральным, не вызывать коррозии деталей двигателя и не содержать активных серосодержащих соединений. Для обеспечения этих важных требований в технические нормы на карбюраторные топлива введены следующие показатели: кислотность, содержание серы, содержание водорастворимых кислот и щелочей (должны отсутствовать), испытание на медную пластинку. Низкотемпературные свойства авиационных бензинов контролируются определением температуры начала кристаллизации (не выше -60⁰С). В карбюраторном топливе не допускается содержание воды и механических примесей.

Дизельное топливо

Дизельное топливо предназначено для двигателей с воспламенением от сжатия. Оно применяется для быстроходных двигателей и судовых газовых турбин; автотракторных, тепловозных и судовых дизелей; средне- и малооборотных дизелей.

Топливо должно бесперебойно подаваться по топливоподающей системе (трубопроводы, фильтры, насосы, форсунки). Поэтому оно должно обладать не слишком высокой вязкостью, не низкими температурами вспышки, помутнения и застывания. Топливо с высокой температурой застывания вообще не пригодно для применения в зимних условиях. Ввиду важности этого показателя эти топлива делятся на летние, зимние и специальные марки, резко отличающиеся друг от друга по температурам застывания (от – 60⁰С до – 10⁰С). Топливо должно также обеспечивать плавное сгорание рабочей смеси. Это качество характеризуются цетановым числом, которое нормируется в пределах 40 – 52.

Топливо не должно давать нагаров на форсунках и в камере сгорания. Утяжеление фракционного состава приводит к неполноте сгорания и задымленности выхлопа, что особенно отрицательно сказывается на работе городского транспорта. Нормируемыми показателями, характеризующими эти свойства дизельного топлива, являются: 96% - ная точка фракционного состава, коксуемость топлива. коксуемость 10% - ного остатка и содержание фактических смол. Топливо не должно вызывать коррозии и абразивного износа деталей двигателя, поэтому в нем должны отсутствовать вода, механические примеси, сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи, а содержание серы не должно превышать 0,02%.

Топливо для воздушно-реактивных двигателей

В качестве топлива для воздушно-реактивных двигателей применяются светлые дистилляты, получаемые прямой перегонкой нефти и гидрокрекингом. Реактивное топливо выпускается нескольких марок, отличающихся друг от друга по фракционному составу.

К реактивным топливам предъявляются высокие требования в отношении бесперебойной подачи в двигатель, термоокислительной стабильности, отсутствия коррозионной. Для обеспечения этих требований в технических условиях на реактивное топливе нормируются: термическая стабильность, содержание ароматических углеводородов, фактических смол, серы, кислотность и зольность.

С эксплуатационной точки зрения большое значение имеет также образование нагаров в двигателях в процессе сгорания топлива. Отложение нагаров имеет отрицательные последствия - снижение эффективности сгорания, эрозия лопаток турбины и даже прогорание камер сгорания. Способность реактивных топлив к нагарообразованию оценивается специальным показателем - высотой некоптящего пламени, измеряется в миллиметрах. По техническим условиям высота некоптящего пламени должна быть не менее 20 - 25 мм.

Некоторые сорта топлива, предназначенные для реактивных двигателей со сверхзвуковой скоростью, в частности для РТ, характеризуются люминометрическим числом. Этим показателем оценивается интенсивность излучения пламени испытуемого топлива. Чем большая доля тепловой энергии выделяется топливом при сгорании путем радиации (относительно конвекции и теплопроводности), тем больше стенки камеры сгорания перегреваются, что влечет за собой их коробление и прогорание.

Основной энергетической характеристикой для РТ является низшая теплота сгорания, которая должна быть в интервале 42915 - 43125 кДж/кг для разных марок.

Котельное топливо

В группу котельных топлив включены мазуты: флотский, топочный и для мартеновских мечей. Во всех случаях применения котельное топливо подается в зону горения и распыляется при помощи форсунок. Внутри каждой группы мазуты маркируются по вязкости, которая измеряется в широких пределах, примерно от 2,5 до 15,5-градусов условной вязкости при 80 °С.

Вязкость котельного топлива определяет возможность и условия его транспортировки, перекачки и распыления форсунками. В связи с |высокой вязкостью и высокой температурой застывания мазутов большинство операций с ними проводят при подогреве. Все мазуты содержат значительное количество серы. Во флотских мазутах допускается наличие не более 0,8 - 2% серы. Нефтяное топливо делится на малосернистые (до 0,5%), сернистые (до 1,0%) и высокосернистые (до 3,5% серы) марки. Следует отметить, что серосодержащие соединения, входящие в состав мазутов, мало активны и с точки зрения коррозии не представляют большой опасности. Однако дымовые газы от сжигания сернистых мазутов содержат SO₂ и SO₃ и могут вызывать отравления, а при наличии влажности становятся коррозионноактивными.

Кроме того, в котельном топливе нормируется содержание воды (не более 1 - 2%), механических примесей, водорастворимых кислот и щелочей (должны отсутствовать), температура вспышки, зольность, а также температура застывания (от 5 до 35⁰С для разных марок).

Отбор проб нефти и жидких нефтепродуктов

Нефть и жидкие нефтепродукты могут двигаться, например, перемещаться по трубопроводу, или находиться в покое в какой-либо емкости. Для этих двух основных случаев применяют соот­ветствующие методы отбора проб. Различают индивидуальную, среднюю и контрольную пробы.

Точечная (индивидуальная) проба - проба, отобранная за один прием. Она характеризует качество нефтепродукта в одном тарном месте (бочке, бидоне, канистре и др.) или на определенном заданном уровне в резервуаре или в определенный момент времени при отборе из трубопровода.

Средняя проба позволяет судить о свойствах и качестве нефти или нефтепродукта, находящегося в одной или нескольких емко­стях или протекающего по трубопроводу в течение определенного времени. Средняя проба составляется смешением индивидуаль­ных проб.

Контрольная проба служит для контроля некоторых показате­лей качества нефти или нефтепродукта и представляет собой часть средней или индивидуальной пробы.

Арбитражная проба - контрольная проба, используемая для проведения арбитражного анализа.

Объединенная проба - проба нефтепродукта, составленная из нескольких точечных проб, отобранных в соответствующем порядке и объединенных в указанном соотношении.

Донная проба- это точечная проба нефтепродукта, отобранная со дна резервуара (емкости транспортного средства) переносным металлическим пробоотборником, который опускается до дна резервуара (емкости). Донная проба в объединенную пробу не включается.

Для характеристики качества нефти и нефтепродуктов и сравнения их показателей с требованиями технических норм наибольшее значение имеет средняя проба.

По стандартам среднюю пробу из горизонтальных и вер­тикальных резервуаров составляют из проб, отобранных с трех уровней: верхний уровень - на расстоянии 200мм ниже поверхности нефтепродук­та; средний уровень - середина высоты налива; нижний уровень - на расстоянии 100мм ниже нижнего обреза приемно-раздаточной трубы или на высоте 250мм от дна, если в резервуаре отсутствует сливная труба или она расположена на расстоянии 350мм от дна.

Отбор пробы на заданной высоте резервуара осуществляется с помощью пробоотборника, который, представляет собой металли­ческий цилиндр высотой 150мм и объемом 1л. Утяже­ленное дно пробоотборника способствует его погружению даже в очень вязкую жидкость.

Пробоотборник имеет крышку овальной формы, которая хорошо пригнана к внутренней поверхности ци­линдра и может поворачиваться вокруг оси. В крышке имеются кольца для цепей и кольцо для рулетки. Для отбора пробы пробоотборник держат за цепь, прикрепленную к кольцу, и опу­скают его в нефтепродукт. На опреде­ленной глубине по рулетке цепь ослаб­ляют и держат пробоотборник за цепь, прикрепленную к кольцу. В этот мо­мент крышка открывается и прини­мает вертикальное положение, пробо­отборник заполняется нефтепродук­том, что легко можно наблюдать по выделению на поверхность нефтепро­дукта пузырьков воздуха. Затем ослабляют цепь, прикрепленную к кольцу, с помощью цепи, прикрепленной к кольцу, извлекают пробоотборник из нефтепродукта и выливают его содержимое в сухую чистую посуду.

С каждого уровня, в направлении сверху вниз точно так же отбирают не ополоснутым про­боотборником остальные индивидуальные пробы, которые сливают все вместе, перемешивают, а затем разливают в две сухие чистые бутылки. Бутылки закупоривают и наклеивают на них этикетки с указанием необходимых данных. Одна проба поступает в лабора­торию на анализ, а другая хранится у поставщика в течение 45 дней со дня отгрузки нефтепродукта. Если пробы отбирают для определения плотности нефтепродукта, то необходимо измерить температуру каждой пробы и затем подсчитать среднюю темпе­ратуру.

Отбор проб из резервуаров, где находятся нефтепродукты под давлением, и из резервуаров с плавающими крышками проводится с помощью специальных пробоотборников.

Пробы бензина, содержащие легколетучие углеводороды, по­мещают в водяную баню при температуре 0-20⁰С и после охлаж­дения перемешивают для составления средней пробы.

Из железнодорожной или автомобильной цистерны средняя проба отбирается с одного уровня на расстоянии 1/3 диаметра ци­стерны от ее дна.

Для характеристики качества жидкого нефтепродукта, расфасованного в мелкую тару, в предъявленной производственной партии вскрывают определенное число упаковок.

Для составления средней пробы бочки, бидоны, бутылки, бан­ки и тубы отбирают из разных мест складирования, отстоящих друг от друга на равном расстоянии. Каждую отло­женную упаковку ставят крышкой вверх и перед вскрытием протирают ее тряпкой. Пробы отбирают трубкой с оттянутым концом, опуская ее до дна тары. После заполнения трубки нефтепродуктом ее свобод­ный конец закрывают пальцем и вынимают трубку из упаковки. Отобранные пробы в равных количествах вносят в один чистый сосуд и перемешивают.

Из напорных трубопроводов и непрерывно дейст­вующих технологических установок отбор проб очень часто осуществляется с помощью автоматических пробоотборников, которые отбирают пробу нефти и нефтепродуктов пропорционально их объему, прошедшему через сечение трубопровода. Автоматические пробоот­борники для маловязких продуктов иногда заменяют приспособле­нием, которое можно легко изготовить в лаборатории. Оно состоит из склянки с резиновой пробкой, через которую прохо­дят две стеклянные трубки. Одна из них, короткая, согнута под прямым углом, а другая, длинная, доходит до дна склянки и сое­динена с помощью резиновой трубки с устройством, способным собирать нефтепродукт каплями или тонкой струйкой. С помощью резиновой трубки прямой конец стеклянной трубки прибора при­соединяют к штуцеру трубопровода. Количество отбираемой жидкости регулируется винтовым зажимом на резиновой трубке.

Иногда средняя проба передаваемого по трубопроводу нефте­продукта составляется из разных объемов отдельных проб. Для этого на прямой части трубопровода монтируется пробоотборный кран, в нижней части которого укрепляется дренажная воронка для стока нефтепродукта. Через равные промежутки времени, обычно через 1 ч или через 2 ч, отбирают пробы (по 100, 200 или 500мл) и сливают их в закрытый сосуд. Перед каждым взятием пробы кран должен быть чистым, поэтому застоявшийся в кране нефтепродукт следует спустить в дренаж, а через кран пропустить небольшой объем нефтепродукта из трубопровода для промывки.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные показатели качества карбюраторных топлив.

2. Перечислите основные показатели качества дизельного топлива.

3. Перечислите основные показатели качества топлив для воздушно-реактивных двигателей.

4. Перечислите основные показатели качества котельных топлив.

5. Какие пробы различают при отборе проб?

6. Как отбирают среднюю пробу?

Лабораторная работа 6

Тема: Определение фракционного состава бензина

Цель: Построить график ИТК по данным фракционной разгонки бензина

Приборы и реактивы: колба Вюрца на 100 мл; мерный цилиндр на 100 мл; мерный цилиндр на 10 мл; воронка; штатив; аппарат АФС-1п (анализатор фракционного состава); образец бензина.

Рисунок 3 Аппарат «АФС-1n»

1- несущий конструктив стола, 2- термоблок, 3- охлаждающая баня, 4- электронное устройство

Теоретические основы

Фракционированием называется разделение сложной смеси компонентов на смеси более простого состава или, в пределе на индивидуальные составляющие.

Фракционный состав моторных топлив имеет очень важное эксплуатационное значение, так как характеризует их испаряемость в двигателях. От фракционного состава зависят условия пуска, длительность прогрева и износостойкость двигателя, полнота сгорания топлива. Нормируются температуры начала и конца перегонки, температуры, при которых перегоняется 10,50,90% бензина.

10%-ная точка характеризует пусковые свойства топлива; 50%-ная – быстроту прогрева двигателя и качество образования воздушно-топливной смеси в нагретом двигателе; 90%-ная точка и конец кипения характеризуют полноту испарения бензина.

Порядок выполнения работы

1. Подготовка охлаждающей бани.

Заполнить охлаждающую баню водой до появления перелива. Напор воды должен соответствовать возможностям переливной трубки охлаждающей бани.

Попадание воды в аппаратурную часть прибора недопустимо!

2. Включение прибора. Нажать кнопку «Сеть» и дать аппарату прогреться в течение 5 минут.

3. Установка колбы Вюрца.

В чистую сухую колбу Вюрца с помощью мерного цилиндра налить 100мл испытуемого бензина.

Установить колбу для проведения перегонки с пробой бензина в термоблок аппарата, введя пароотводную трубку с предварительно одетым на нее уплотнителем в верхний конец трубки холодильника.

Придерживая колбу рукой таким образом, чтобы обеспечить соосное положение пароотводной трубки колбы в трубке холодильника охлаждающей бани, подвести стол-прокладку электроколбонагревателя под дно колбы, перемещая его при помощи ручки регулировки вертикального положения электроколбонагревателя.

4. Установка датчика температуры. Датчик температуры устанавливаем таким образом, чтобы верхний край чувствительного элемента датчика температуры находился на уровне нижнего края отводной трубки в месте ее припоя.

5. Установка мерного цилиндра.

При установке мерного цилиндра рычаг подъемного стола должен

занимать вертикальное положение.

Цилиндр устанавливается так, чтобы трубка холодильника не касалась его стенок. Установить на цилиндр каплеулавливатель и на время перегонки закрыть ватой для уменьшения потерь на испарение.

6. Разгонка бензина.

- Повернуть ручку регулятора «Нагрев» против часовой стрелки до упора.

- Выбрать диапазон мощности нагрева кнопкой «ВД» (для бензина, цвет свечения светодиода – красный).

- Нажать кнопку «Нагрев». При этом погаснет светодиод «стоп» и загорится первый светодиод индикатора «мощность нагрева, %», что соответствует 10% отдаваемой электроколбонагревателем мощности в выбранном диапазоне.

- Медленным вращением ручки регулятора по часовой стрелке установить необходимую мощность нагрева (для бензина 10-20% от максимальной мощности нагрева).

- Во время проведения испытания необходимо контролировать скорость перегонки. Удобство и оперативность контроля обеспечивается каплеулавливателем, который позволяет контролировать скорость перегонки по количеству капель конденсата за 10 секунд (22-25 капель, что соответствует нормативной скорости перегонки).

- Отметить температуру на световом индикаторе температуры, при которой упадет первая капля топлива, как температуру начала перегонки.

- Отмечать температуру после отгона каждых 10мл топлива.

- После отгона 90мл топлива усилить нагрев.

- Не уменьшая нагрева, следить за световым индикатором температуры и при снижении температуры на 5-10⁰С от максимального значения, выключить обогрев, нажав кнопку «стоп», дать стечь конденсату в течение 5 мин.

- Максимальную температуру, достигнутую при разгонке, отметить как температуру конца разгонки.

- Охладить прибор в течение 5 мин (включить вентилятор).

- Горячий остаток из колбы слить в мерный цилиндр емкостью 10мл и определить оставшееся количество топлива. Затем вычислить потери, которые составляют разность между 100% бензина, залитого в колбу, и суммой процентов собранного конденсата и остатка.

- Результаты разгонки занести в таблицу.

Таблица 1 – Результаты разгонки бензина

%	_	10	20	30	40	50	60	70	80	90
t 0C	н.к										к.к

- Построить график фракционного состава бензина (по горизонтальной оси откладывают значения температур, а по вертикальной – соответствующие им значения объемов испарившегося топлива).

Контрольные вопросы:

1. Что называется фракционированием?

2. Что характеризует фракционный состав моторных топлив?

3. Что характеризуют температура начала кипения топлива?

4. Что характеризует температура выкипания 10% топлива?

5. Что характеризует температура выкипания 50% топлива?

6. Что характеризуют температуры выкипания 90% топлива и конца кипения?

Лабораторная работа 7

Тема: Определение давления насыщенных паров бензина

Цель: Определить давление насыщенных паров бензина

Приборы и реактивы: бомба Рейда, водяная баня, термометр, образец бензина

Рисунок 5 Прибор для определения давления насыщенных паров «бомба Рейда»

1- топливная камера; 2- воздушная камера; 3 - манометр

Теоретические основы

Давление насыщенных паров является одним из показателей испаряемости бензинов.

По давлению насыщенных паров можно судить о наличии легкоиспаряющихся фракций в бензине, способных образовывать паровые пробки; о пусковых свойствах бензина; о возможных потерях бензина при хранении.

Давление насыщенных паров бензинов должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить пуск двигателя при низких температурах, и вместе с тем не слишком большим, чтобы предотвратить образование паровых пробок в топливоподающей системе.

Давление насыщенных паров нормируется ГОСТом: для летних бензинов – до 67,0 кПа, зимних – 66,7- 93,3 кПа.

Определяется давление насыщенных паров на приборе «бомба Рейда». Действие прибора основано на использовании зависимости между измеряемым давлением и упругой деформацией одновитковой пружины, перемещение свободного конца которой передаточным механизмом преобразуется в угловое перемещение показывающей стрелки.

Порядок выполнения работы

Металлическую бомбу перед определением разбирают. Воздушную камеру

ополаскивают подогретой до 30 – 40⁰С водой. Это необходимо для удаления паров топлива от предыдущего испытания и для создания постоянной влажности воздуха при испытании. Топливную камеру ополаскивают 2 – 3 раза испытуемым топливом и заполняют пробой. Затем присоединяют воздушную камеру к топливной камере и к манометру. Корректором нуля устанавливают стрелку манометра на нуль. Собранную бомбу опрокидывают и сильно встряхивают несколько раз. Затем подготовленную бомбу погружают в нагретую до 38⁰С водяную баню. Прибор устанавливают так, чтобы все надписи и цифровые обозначения читались нормально, а плоскость шкалы совпадала с вертикальной и наблюдают за стрелкой манометра до ее полной остановки.

Температуру в водяной бане поддерживают с помощью терморегулятора.

Если температура окружающего воздуха отличается от 23 2⁰С, то считают изменение показаний прибора от изменения температуры окружающего воздуха по формуле

= t,

где t = │t₂ – t₁│- абсолютное значение разности температур;

t₁ – любое действительное значение температуры (23 2⁰С).

Контрольные вопросы:

1. О чем можно судить по показателю давления насыщенных паров?

2. Каким должно быть давление насыщенных паров бензина?

3. Назовите нормы показателя давления насыщенных паров по ГОСТу для летних и зимних сортов бензинов.

4. На чем основано действие прибора «бомба Рейда»?

Лабораторная работа 8

Тема: Определение содержания серы в светлых нефтепродуктах ламповым методом и на анализаторе серы АСЭ-1

Цель: Определить массовую долю общей серы в бензине

Приборы и реактивы: абсорбер; брызгоулавливатель; ламповое стекло; лампочка; фитиль; бюретка; коническая колба; 0,3%-ный водный раствор карбоната натрия; 0,05 н. титрованный раствор соляной кислоты; этиловый спирт; бензин; 0,05%-ный водный раствор метилового оранжевого, анализатор серы

АСЭ-1.

Рисунок 6 Прибор для определения серы ламповым методом

1 - абсорбер; 2- брызгоулавливатель; 3- ламповое стекло; 4- лампочка; 5- фитиль

Теоретические основы

Для нефтепродуктов серосодержащие соединения являются очень вредной примесью. Они токсичны, придают нефтепродуктам неприятный запах, вредно отражаются на антидетонационных свойствах бензинов, способствуют смолообразованию в крекинг-продуктах и вызывают коррозию металлов.

Содержание общей серы в светлых нефтепродуктах определяют ламповым методом. Сущность метода заключается в сжигании навески нефтепродукта в стеклянной лампочке с фитилем и поглощении образовавшегося при этом сернистого газа раствором карбоната натрия

SO₂ + Na₂CO₃ Na₂SO₃ + CO₂

2Na₂SO₃ + O₂ 2Na₂SO₄.

Для количественного определения серы избыток карбоната натрия оттитровывают соляной кислотой.

Порядок выполнения работы

1. Определение серы ламповым методом

В абсорбер заливают 10 мл раствора карбоната натрия и 10 мл дистиллированной воды. Смазывают шлифы и собирают прибор. Брызгоулавливатель подключают к вакуум системе.

В сухие лампочки отбирают пробы бензина для анализа (4 – 5 мл). Закрывают лампочки колпачком, взвешивают. Второе взвешивание для установления массы сгоревшего продукта проводится после сжигания пробы бензина.

Отбирают две параллельные пробы бензина. В третью лампочку, предназначенную для контрольного опыта, наливают без взвешивания этиловый спирт. Контрольный опыт ставится для того, чтобы исключить возможные ошибки в анализе за счет кислых загрязнений в воздухе.

После того как приборы собраны и пробы набраны, включают насос и устанавливают равномерное интенсивное просасывание воздуха через все три абсорбера. Лампочки ставят под ламповые стекла и зажигают их от спиртовки. Спичками поджигать лампочки нельзя. Края фитильных трубок при этом должны быть расположены не более чем на 8мм выше нижнего края лампового стекла, а высота пламени должна быть равной 6- 8мм. Пламя должно быть некоптящим. Скорость просасывания воздуха и продуктов горения должна быть равномерной. Брызги из абсорбера не должны попадать в брызгоулавливатель. Процесс сжигания регулируют винтовыми зажимами на вакуумной линии и высотой фитиля, которую можно изменять с помощью иглы. Любая регулировка фитиля должна проводиться при погашенном пламени.

После полного сгорания навески бензина через 5 минут насос останавливают. Лампочку в контрольном опыте гасят одновременно с окончанием сжигания в целевых пробах. Приборы разбирают. Брызгоулавливатели, ламповые стекла и верхние части абсорберов промывают дистиллированной водой, расходуя на это 50-70мл воды. Промывные воды собирают в абсорберы. Содержимое абсорбера переводят количественно в коническую колбу.

Затем избыток карбоната натрия в растворе оттитровывают в присутствии метилового оранжевого 0,05 н. раствором соляной кислоты до оранжевого окрашивания. Вначале титруют раствор от контрольного опыта, а затем растворы от целевых опытов, применяя при этом раствор контрольного опыта, окрашенный в оранжевый цвет, в качестве «свидетеля».

Массовую долю серы Х (в %) в анализируемом продукте рассчитывают по формуле

где V – объем 0,05 н. раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование в контрольном опыте, мл;

V₁ – объем 0,05 н. раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование в целевом опыте, мл;

0,0008 – количество серы, эквивалентное 1мл точно 0,05 н. раствора соляной кислоты, г;

G – навеска испытуемого продукта, г.

Расхождения между двумя параллельными определениями не должно превышать 5 % от меньшего результата.

2. Определение серы на приборе АСЭ-1.

Включить прибор и прогреть в течение 1 часа. Собрать кювету и заполнить испытуемым нефтепродуктом.

После прогрева прибора на экране дисплея появляется ГЛАВНОЕ МЕНЮ. Выбрать режим измерение. Нажатие клавиши  подтверждает выбор.

Выбрать диапазон массовой доли серы

S (0 – 0,1)% - для бензина и керосина;

S (0,1 – 5,0)% - для дизельного топлива и моторных масел. Нажатие клавиши  подтверждает выбор.

Выбрать измерение. Нажатие клавиши  подтверждает выбор.

Введите шифр образца. Нажмите клавишу . Появляется надпись АРУ: Установка ко Тi и нажать клавишу измерение.

АРУ – автоматическое регулирование коэффициента усиления. Рычаг на верхней крышке анализатора следует установить в положение открыто.

Появляется команда «Установить образец». Установив образец, для проведения измерения верхнюю откидную крышку следует закрыть до упора. Нажать клавишу измерение.

После выполнения измерений на экране появляются результаты расчета массовой доли серы (два измерения) и среднеквадратичное отклонение. Результаты вывести на печать. Выйти в главное меню и выключить прибор.

Контрольные вопросы:

1. Как влияют серосодержащие соединения на свойства нефтепродуктов?

2. Какими способами можно определить содержание общей серы в светлых нефтепродуктах?

3. В чем заключается сущность определения общей серы ламповым методом?

4. Устройство прибора для определения содержания общей серы ламповым методом.

5. Принцип действия прибора АСЭ-1.

Лабораторная работа 9

Тема: Качественная проба на активные сернистые соединения в составе бензинов

Цель: Провести качественное определение активных серосодержащих соединений в составе бензинов

Приборы и реактивы: отшлифованная пластинка из электролитной меди размером 40 10 2мм; пробирка; водяная баня; термометр; фарфоровая чашка; фильтровальная бумага; спирт; ацетон; проба бензина.

Теоретические основы

Серосодержащие соединения являются вредными примесями нефтепродуктов, так как ухудшают их качество и вызывают коррозию металлов. Наиболее опасными являются активные серосодержащие соединения (сероводород, низшие меркаптаны, свободная сера), которые сильно разрушают металлы, особенно цветные. Поэтому присутствие этих веществ крайне нежелательно и для большинства нефтепродуктов недопустимо.

Порядок выполнения работы

Пластинки промывают спиртом и высушивают на фильтровальной бумаге. Подготовленные пластинки руками трогать нельзя.

Нефильтрованный испытуемый нефтепродукт наливают в пробирку высотой 140-150мм и диаметром 15-20мм примерно до половины ее высоты и туда же щипцами опускают подготовленную медную пластинку. Пробирку закрывают корковой пробкой и помещают в водяную баню, нагретую до 50⁰С. Уровень воды в бане должен быть выше уровня топлива в пробирке. Через

3 часа пластинку вынимают и промывают в фарфоровой чашке подогретым ацетоном или спиртобензольной смесью.

Для каждого образца нефтепродукта проводят два параллельных испытания. Если после опыта медная пластинка хотя бы в одной из параллельных проб покрылась черными, темно-коричневыми или серо-стальными налетами и пятнами, то нефтепродукт считается не выдержавшим испытания и бракуется.

Контрольные вопросы:

1. Какая сера относится к активной?

2. Почему не допускается содержание активной серы в нефтепродуктах?

3. Сущность метода испытания на медную пластинку.

Лабораторная работа 10

Тема: Определение кислотности светлых нефтепродуктов

Цель: Определить кислотность бензина

Реактивы: этиловый спирт, 85%-ный водный раствор; гидроксид калия 0,05 н. спиртовый раствор; индикатор нитрозиновый желтый (дельта), 0,5%-ный водный раствор.

Теоретические основы

Органические кислоты, содержащиеся в нефти, при переработке попадают в бензины и дизельное топливо.

Присутствие органических кислот в нефтепродуктах крайне нежелательно. Особенно это относится к низкомолекулярным жирным кислотам, обладающим большой коррозионной активностью. Поэтому содержание органических кислот в нефтепродуктах строго нормируется стандартами.

Содержание органических кислот в нефтепродуктах определяется кислотным числом, которое выражается количеством гидроксида калия (КОН), необходимым для нейтрализации органических кислот, находящихся в 100 мл топлива; измеряется в мг. Кислотное число для бензинов не должно быть более 3 мг КОН на 100 мл топлива; для дизельных топлив – не более 5мг КОН на 100мл топлива.

Сущность определения кислотности светлых нефтепродуктов: из определенного объема анализируемого нефтепродукта кипящим этиловым спиртом экстрагируют органические кислоты, которые затем нейтрализуют прямым титрованием спиртовым раствором едкого кали.

Порядок выполнения работы

В коническую колбу объемом 250 мл с обратным холодильником наливают 50 мл 85%-ного этилового спирта. Устанавливают ее на плитку закрытого типа и кипятят в течение 5 мин для удаления из спирта растворенного углекислого газа. В горячий спирт приливают 5 капель индикатора нитрозинового желтого (дельта) и нейтрализуют 0,05 н. раствором гидроксида калия до перехода окраски из желтой в зеленую.

В колбу с нейтрализованным горячим спиртом приливают 50 мл испытуемого бензина и кипятят с обратным холодильником в течение 5 мин для удаления углекислого газа. К горячему раствору вновь добавляют 5 капель индикатора нитрозинового желтого (дельта) и титруют при перемешивании 0,05 н. спиртовым раствором КОН до перехода окраски из желтой в зеленую. Если при добавлении индикатора окраска будет синей или сине-зеленой, то титрование не проводят, так как это указывает на нулевую кислотность.

Кислотность испытуемого бензина x (в мг КОН/100 мл) рассчитывают по формуле

где V₁ – объем 0,05 н. спиртового раствора КОН, израсходованного на титрование пробы, мл;

Т – титр 0,05 н. раствора КОН, мг/мл;

V – объем испытуемого нефтепродукта, мл.

Контрольные вопросы:

1. Каким показателем определяется содержание органических кислот в нефтепродуктах?

2. Что такое кислотное число?

3. Почему содержание органических кислот строго нормируется стандартами?

4. Какое кислотное число допускается для бензинов и дизельных топлив?

5. В чем заключается сущность определения кислотности светлых нефтепродуктов?

6. Методика определения кислотности светлых нефтепродуктов.

Лабораторная работа 11

Тема: Определение содержания непредельных углеводородов в бензине

Цель: определить содержание непредельных углеводородов в бензине по йодному числу

Приборы и реактивы: бюретка для титрования; колбы конические, емкостью 500мл; цилиндр; спиртовой раствор йода с концентрацией 20г/л; тиосульфат натрия, 0,1н титрованный раствор; крахмал, 0,5%-ный раствор.

Теоретические основы

Нефтепродукты, содержащие непредельные углеводороды, недостаточно химически стабильны. О содержании непредельных углеводородов в нефтяном топливе судят по йодному числу ИЧ, т.е. по количеству йода (в г), присоединившегося к 100г анализируемого топлива.

Для определения йодного числа спиртовый раствор анализируемого нефтепродукта обрабатывают спиртовым раствором йода в присутствии большого избытка воды. Йод реагирует с водой с образованием иодноватистой кислоты

I₂ + HOH HIH + HI

Гидролиз усиливается в присутствии ненасыщенных соединений. Образовавшаяся йодноватистая кислота вступает во взаимодействие с ненасыщенными соединениями быстрее, чем йод, присоединяясь по месту двойных связей.

Избыток йода оттитровывается тиосульфатом натрия

I₂ + 2Na₂S₂O₃ ®2NaI + Na₂S₄O₆

Порядок выполнения работы

0,4 - 0,5 мл испытуемого бензина (при величине йодного числа более 5г йода) или 4-5мл (при величине йодного числа не менее 5г йода) пипеткой вносят в коническую колбу, емкостью 500мл, в которую заранее наливают 10мл этилового спирта. К содержимому колбы приливают 25мл раствора йода и 170мл дистиллированной воды. Колбу плотно закрывают пробкой, тщательно взбалтывают 5мин и оставляют в покое на 5мин, после чего пробку и стенки колбы обмывают 30мл дистиллированной воды.

Содержимое колбы титруют 0,1н раствором тиосульфата натрия. Когда жидкость в колбе примет светло-желтый цвет, приливают 2мл раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синевато-фиолетового окрашивания.

Таким же путем проводят контрольный опыт без добавления бензина. Йодное число вычисляют по формуле:

где V–объем 0,1н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование в контрольном опыте;

V₁ – объем 0,1н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование в целевом опыте;

Т – титр раствора тиосульфата натрия, равный 0,0127г йода;

G – навеска нефтепродукта, г.

Титр тиосульфата натрия устанавливают следующим образом:

Берут точную навеску чистого йода и титруют ее 0,1н раствором тиосульфата натрия (в присутствии крахмала) до исчезновения окрашивания. Частное от деления количества йода в граммах на количество раствора тиосульфата натрия в мл, пошедшее на титрование, есть титр, выраженный в г йода.

Содержание непредельных углеводородов определяют по формуле:

где М – молекулярная масса бензина (100);

ИЧ – йодное число;

254 – молекулярная масса йода.

Сделать вывод по выполненной работе.

Контрольные вопросы:

1. Почему непредельные углеводороды являются нежелательными компонентами нефтепродуктов?

2. В чем сущность определения йодного числа?

3. Расскажите методику определения йодного числа.

4. По какой формуле рассчитывают массовую долю непредельных углеводородов?

Лабораторная работа 12

Тема: Определение температуры вспышки топлив

Цель: Определить температуру вспышки дизельного топлива

Приборы и реактивы: аппарат для определения температуры вспышки в закрытом тигле ТВ3; образец дизельного топлива.

Рисунок 7 Аппарат для определения температуры вспышки в закрытом тигле ТВ3

1- блок управления; 2- двигатель с приводом мешалки; 3- тигель; 4- термоблок; 5- воздушная баня; 6-термометр; 7-нагревательный элемент; 8- жидкостная баня.

Теоретические основы

Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта, нагреваемого в определенных условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует огнеопасность нефтепродукта.

По температуре вспышки можно составить представление о характере углеводородов, входящих в состав нефтепродукта, а также о наличии примесей легкоиспаряющихся компонентов. Высококипящие углеводороды повышают температуру вспышки, а низкокипящие снижают.

На температуру вспышки оказывает влияние атмосферное давление и влажность воздуха. Чем выше атмосферное давление, тем выше и температура вспышки. Повышенная влажность воздуха увеличивает температуру вспышки. Температура вспышки зависит от методики определения и конструкции прибора. Для определения температуры вспышки нефтепродуктов применяют приборы открытого или закрытого типа, которые различаются между собой условиями испарения в них испытуемого нефтепродукта. Для одного и того же продукта температура вспышки, определенная в открытом и закрытом тиглях, будет неодинаковой. В открытом приборе она будет всегда выше.

Порядок выполнения работы

Прибор ТВ3 устанавливают в помещении, где отсутствует резкое движение воздуха. Снимают с прибора крышку с мешалкой и вынимают тигель. Тигель промывают керосином или бензином и сушат. Испытуемое дизельное топливо наливают в тигель до метки, закрывают его крышкой. В специальное отверстие в крышке тигля устанавливают термометр с диапазоном до 130⁰С. Закрепляют на крышке прижим с фитилем. Приводят механизм привода мешалки в состояние сцепления с мешалкой. Включают прибор в сеть. Двигатель привода мешалки включится и начнется перемешивание продукта в тигле.

Тумблер включения нагрева устанавливают в положение «ВКЛ», а ручку регулировки нагрева – в положение «В».

При перемешивании нагревают прибор, повышая температуру со скоростью 5 − 8⁰С/мин. За 30⁰С до ожидаемой температуры вспышки скорость нагревания уменьшают до 2⁰С/мин. Когда нефтепродукт нагреется до температуры на 10⁰С ниже ожидаемой температуры вспышки, зажигают фитиль, поворачивают пружинный рычаг и наблюдают за появлением синего быстро исчезающего пламени над поверхностью нефтепродукта. Отмечаемую при этом температуру фиксируют как температуру вспышки.

Перемешивание во время испытания на вспышку не проводят, но продолжают его в периоды между включениями зажигательного устройства.

После получения вспышки и регистрации ее по термометру, тумблер включения нагрева ставят в положение «ВЫКЛ», а ручку регулятора нагрева в положение «0». Отключают прибор от сети.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение температуры вспышки?

2. Какие параметры влияют на температуру вспышки?

3. Что характеризует температура вспышки?

4. Методика определения температуры вспышки на приборе ТВ3.

Лабораторная работа 13

Тема: Определение низкотемпературных свойств топлив

Цель: Определить температуру застывания дизельного топлива

Приборы и реактивы: стандартная пробирка, водяная баня, низкотемпературный термометр, сульфат натрия, серная кислота (плотность 1,84г/мл), лед, снег, поваренная соль, этиловый спирт, образец дизельного топлива.

Рисунок 8 Прибор для определения температуры застывания

1 – пробирка, 2 – термометр, 3 – пробирка-муфта

Теоретические основы

За температуру застывания принимают ту температуру, при которой топливо теряет свою подвижность.

Температура застывания представляет собой техническую характеристику, по которой судят об эксплуатационных свойствах топлива. Эта характеристика имеет большое практическое значение при всех товаротранспортных операциях при низких температурах, а также при использовании топлив в зимнее время.

Температура застывания топлив зависит от содержания в них растворенных твердых парафинов и церезинов. Чем больше содержание парафина в топливе, тем выше его температура застывания. Существенное влияние на температуру застывания оказывает присутствие смолисто-асфальтеновых веществ. Чем выше содержание смолисто-асфальтеновых веществ в топливе, тем ниже температура застывания.

Температура застывания зависит также от предварительного подогрева испытуемого продукта. При таком подогреве взвешенные частицы парафина распределяются в массе продукта более равномерно. Это облегчает процесс адсорбции смолисто-асфальтеновых веществ на частицах парафина, что и приводит к некоторому понижению температуры застывания.

Температура застывания нормируется практически для всех топлив.

Порядок выполнения работы

Перед определением температуры застывания дизельное топливо обезвоживают. В случае значительного содержания воды ее отделяют отстаиванием в делительной воронке. Дальнейшее обезвоживание проводят перемешиванием дизельного топлива в течение 15 мин с прокаленным безводным сульфатом натрия и фильтрованием верхнего углеводородного слоя.

Обезвоженное дизельное топливо наливают до метки в стандартную пробирку высотой 160мм и диаметром 20мм с кольцевой меткой на расстоянии 30мм от дна. Пробирку закрывают корковой пробкой, в середину которой вставлен термометр. Ртутный шарик термометра должен находиться на расстоянии около 10мм от дна пробирки.

Подготовленную пробирку помещают в водяную баню с температурой 50⁰С и выдерживают в ней, пока продукт не нагреется до той же температуры. Затем пробирку вытирают и вставляют ее на пробке в пробирку-муфту высотой 130мм и диаметром 40мм. В пробирку-муфту наливают около 1мл серной кислоты для поглощения влаги из воздуха и предупреждения появления на стенках муфты росы при охлаждении.

Когда испытуемый продукт остынет до 35⁰С, собранную пробирку с муфтой опускают в охлаждающую смесь и устанавливают в строго вертикальном положении.

После выдерживания до предполагаемой температуры пробирку на 1 мин наклоняют под углом 45⁰, не вынимая из охлаждающей смеси. Затем ее вынимают из охлаждающей смеси, быстро вытирают и наблюдают за поведением мениска. Если мениск сместится, пробирку отсоединяют от муфты и снова нагревают на водяной бане до 50⁰С, а затем проводят повторное определение при температуре на 4⁰С ниже предыдущей. Повторные определения проводят несколько раз, снижая каждый раз температуру на 4⁰С, до тех пор пока мениск не перестанет смещаться. Если в первом опыте мениск испытуемого продукта остался на прежнем уровне, то проводят одно или несколько повторных определений до получения постоянного мениска при более высокой температуре, чем в первоначальном опыте.

Определив температуру застывания испытуемого дизельного топлива с точностью до 4⁰С, проводят повторные определения, повышая и понижая температуру испытания на 2⁰С. За температуру застывания принимают ту температуру, при которой мениск будет постоянным. Определение проводят в двух параллельных пробах, причем результаты не должны отличаться друг от друга более чем на 2⁰С. Среднее арифметическое из этих результатов принимают за окончательную температуру застывания.

Контрольные вопросы:

1. Что называется температурой застывания?

2. От чего зависит температура застывания?

3. О каких свойствах топлив можно судить по температуре застывания?

4. Методика определения температуры застывания.

Лабораторная работа 14

Тема: Определение плотности реактивных и котельных топлив

Цель: Определить плотность реактивных и котельных топлив

Приборы и реактивы: цилиндр; нефтеденсиметры; пикнометры емкостью от 1 до 10мл; пипетка; аналитические весы; образец топлива.

Рисунок 9 Нефтеденсиметр

Теоретические основы

Абсолютной плотностью вещества называется количество массы, содержащейся в единице объема. В системе СИ плотность выражается в кг/м³. За единицу плотности принимается масса 1 см³ чистой воды при температуре 4⁰С.

Абсолютную плотность нефтепродуктов определяют нефтеденсиметрами. Применение нефтеденсиметров основано на законе Архимеда, согласно которому на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу вытесненной жидкости в объеме погруженной части тела.

Вес нефтеденсиметров подбирается таким образом, чтобы при погружении в испытуемые жидкости они не тонули и не всплывали бы выше той части, где нанесена градуировочная шкала плотности. В равновесном состоянии нефтеденсиметра по верхнему краю мениска отсчитывают на шкале плотность жидкости.

Относительной плотностью вещества называется отношение его массы к массе чистой воды при 4⁰С, взятой в том же объеме. Численные значения абсолютной и относительной плотности совпадают, но относительная плотность – величина безразмерная.

Относительную плотность определяют пикнометрическим методом. Метод основан на сравнении массы определенного объема испытуемого нефтепродукта с массой такого же объема воды при одинаковой температуре. Пикнометрический метод самый точный, но более длительный по сравнению с нефтеденсиметрическим. Для определения используют пикнометры различного объема и формы.

Порядок выполнения работы

1. Определение плотности нефтеденсиметрами

В стеклянный цилиндр, диаметр которого в два и более раз больше диаметра поплавка нефтеденсиметра, осторожно по стенке или по стеклянной палочке наливают испытуемый нефтепродукт, причем в таком количестве, чтобы при погружении в него нефтеденсиметра уровень жидкости не поднялся выше края цилиндра. Чистый,и сухой нефтеденсиметр берут за верхний конец и осторожно помещают в жидкость. После того как нефтеденсиметр установится и прекратятся его колебания, производят отсчет по верхнему краю мениска. Глаз наблюдателя при этом должен находиться на уровне мениска. Одновременно с этим отмечают температуру нефтепродукта.

2. Определение плотности пикнометрическим методом

Промытый пикнометр ополаскивают дистиллированной водой, остаток которой удаляют ополаскиванием этиловым спиртом или ацетоном, и после высушивания взвешивают на аналитических весах. При помощи пипетки наливают в пикнометр дистиллированную воду до метки и устанавливают его в водяную баню при 20⁰С. Через 10 – 15 мин, когда уровень воды в пикнометре перестанет изменяться, избыток воды выше метки удаляют кусочком фильтровальной бумаги.

Наполненный водой пикнометр тщательно вытирают, а затем взвешивают. Масса воды в объеме пикнометра, определенная взвешиванием, называется водным числом пикнометра.

Затем в той же последовательности, начиная с промывки и сушки пикнометра, определяют в нем массу испытуемого нефтепродукта при 20⁰С.

«Видимую плотность» ρ испытуемого нефтепродукта вычисляют по формуле

где m₃ − масса пикнометра с нефтепродуктом, г;

m₂ − масса пикнометра, г;

m₁ − масса пикнометра с водой, г.

Действительную плотность с учетом плотности воды и воздуха при 20⁰С рассчитывают по формуле

ρ = (0,99823 – 0,0012) ∙ ρ + 0,0012 = 0,99703 ∙ ρ + 0,0012,

где 0,99823 – плотность воды при 20⁰С, г/мл;

0,0012 – плотность воздуха при 20⁰С и 0,1 МПа (760мм. рт. ст.).

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение абсолютной плотности?

2. На чем основано применение нефтеденсиметра?

3. Как подбирают вес нефтеденсиметров?

4. Дайте определение относительной плотности?

5. На чем основан пикнометрический метод определения плотности?

6. Какой из способов определения плотности более точный?

Лабораторная работа 15

Тема: Определение теплоты сгорания реактивных топлив по значению плотности и анилиновой точки

Цель: Определить теплоту сгорания реактивного топлива по значению плотности и анилиновой точки

Приборы и реактивы: пробирка; стеклянный стакан; электроплитка; термометр; анилин; образец реактивного топлива.

Рисунок 10 Прибор для определения анилиновых точек

1- термометр; 2- внутренняя пробирка диаметром 25мм и высотой 150мм;

3- внешняя пробирка диаметром 40мм; 4- жидкостная баня; 5- мешалки; 6- смесь анилина с испытуемым продуктом.

Теоретические основы

Теплотой сгорания горючих материалов называется количество теплоты в килоджоулях, которое выделяется при полном сгорании 1м³ газа или 1кг жидкого или твердого топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшая теплота сгорания Q_в отличается от низшей Q_н на количество теплоты, которое выделяется при конденсации образовавшихся при сгорании водяных паров.

Теплота сгорания зависит от химического состава и косвенно отражает содержание ароматических углеводородов в нем. Известно, что ароматические углеводороды имеют наибольшие плотности и наименьшие анилиновые точки и в то же время обусловливают наибольшую теплоту сгорания на единицу объема и наименьшую на единицу массы.

При расчете теплоты сгорания необходимо экспериментально определить плотность и анилиновую точку топлива.

Порядок выполнения работы

Плотность реактивного топлива определяют нефтеденсиметром или пикнометрическим способом.

Для определения анилиновой точки анализируемого реактивного топлива собирают прибор. Во внутреннюю пробирку прибора наливают 3мл анилина и 3мл продукта. Вставляют мешалку и термометр так, чтобы ртутный шарик находился на границе раздела анилина и испытуемого продукта и не касался бы дна и стенок пробирки. Прибор погружают в стакан с водой и укрепляют в штативе. Воду нагревают при помешивании до полного растворения нефтепродукта в анилине (до получения однородного раствора).

Оставив затем нагревательный прибор, наблюдают при постоянном перемешивании смеси внутренней мешалкой за охлаждающейся смесью и за показаниями термометра. За анилиновую точку принимают температуру, при которой начинается расслоение раствора, выражающееся в его помутнении. Температуру с точностью до 0,1⁰С отмечают в тот момент, когда образовавшаяся равномерная муть скроет ртутный шарик термометра.

Не разбирая прибора, с той же порцией анилина и анализируемого продукта определение повторяют несколько раз до получения результатов, отличающихся не более чем на 0,2⁰С.

Между плотностью, анилиновой точкой и низшей теплотой сгорания Q_н (в кДж/кг) установлена следующая зависимость

где t – равнообъемная анилиновая точка испытуемого топлива, ⁰С;

К – коэффициент.

Коэффициент К вычисляют по формуле

где ρ – относительная плотность испытуемого топлива;

– средняя температурная поправка плотности на 1⁰С.

Контрольные вопросы:

1. Что называется теплотой сгорания?

2. Чем высшая теплота сгорания отличается от низшей?

3. В чем заключается сущность расчетного метода определения теплоты сгорания?

Лабораторная работа 16

Тема: Моторный и исследовательский методы определения октановых чисел

Цель: Определить октановое число бензина по моторному и исследовательскому методам

Теоретические основы

Октановое число – условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию изооктана С₈Н₁₈, октановое число которого принято за 100, в его смеси н-гептаном С₇Н_16, октановое число которого равно 0, эквивалентной по детонационной стойкости испытываемому бензину. Смеси изооктана и н-гептана различных соотношений будут иметь детонационную стойкость от 0 до100.

Существуют два метода определения октанового числа: моторный и исследовательский.

Моторным методом определяют октановое число на одноцилиндровой установке УИТ- 65, позволяющей изменять степень сжатия от 4 до 9, где сравнивают детонационную стойкость исследуемого бензина с эталонными образцами при температуре горючей смеси 150⁰С и частоте вращения 900 оборотов в минуту.

Исследовательским методом октановое число также определяют на одноцилиндровой установке УИТ- 65 при температуре горючей смеси 25-35⁰С (смесь не подогревается) и частоте вращения 600 оборотов в минуту.

Так как определение детонационной стойкости по моторному методу проходит в более жестких условиях, то результат будет несколько ниже, чем он был получен при определении по исследовательскому методу. В обоих случаях после прогрева двигателя постепенно увеличивается степень сжатия до появления детонации определенной стандартной интенсивности, определяемой по шкале указателя детонации.

Октановое число зависит от степени сжатия, от температуры окружающей среды, от атмосферного давления и влажности.

Октановое число бензина по моторному и исследовательскому методам можно определить на приборе ПЭ -7300 (октанометр).

Рисунок 11 Октанометр ПЭ-7300

Порядок выполнения работы

- Отвинтить крышку датчика, включить питание прибора.

- Мерным стаканом набрать 75 – 100 мл испытуемого бензина и медленно наполнить датчик максимально полно.

- Закрыть крышку датчика и нажать кнопку «ВКЛ».

- В течение не более 10 секунд показания прибора должны установиться, после чего записать измеренное значение октанового числа по исследовательскому методу.

- Нажать кнопку «Режим измерения» и записать отсчет величины октанового числа по моторному методу. После нажатия кнопки на индикаторе высветится надпись «моторный метод ОЧ=ХХ,Х».

- Для повторного измерения октанового числа по исследовательскому методу еще раз нажать кнопку «Режим измерения». На индикаторе высветится надпись «исследовательский метод ОЧ=ХХ,Х».

- Выключить питание прибора.

- Вылить бензин в стакан перевернуть датчик и слить остатки бензина, аккуратно промокнуть датчик ветошью.

- Прибор готов к новым измерениям.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение октанового числа.

2. Какими методами можно определить октановое число?

3. На какой установке можно определить октановое число по моторному и исследовательскому методам?

4. В чем заключается сущность определения октанового числа на универсальной установке УИТ- 65?

5. Назовите режимные показатели определения октанового числа на установке УИТ- 65 по моторному и исследовательскому методам.

6. Как определяют октановое число на приборе ПЭ –7300?

Лабораторная работа 17

Тема: Определение цетановых чисел дизельных топлив

Цель: Определить цетановое число дизельного топлива

Теоретические основы

Воспламеняемость дизельных топлив является их важнейшим свойством, которое в значительной степени определяет легкость пуска и характер работы дизельного двигателя. О воспламеняемости дизельных топлив судят по длительности первой стадии горения – периоде задержки самовоспламенения, представляющей собой время от начала впрыска топлива до появления первых очагов пламени. Склонность дизельного топлива к самовоспламенению и возникновению жесткой работы оценивают по цетановому числу.

Цетановое число – это показатель самовоспламеняемости дизельного топлива; численно равный объемному проценту цетана в эталонной смеси, которая в условиях испытания равноценна по самовоспламеняемости испытуемому топливу. В качестве эталонных топлив для определения самовоспламеняемости выбирают два углеводорода: цетан С₁₆Н₃₄ и -метилнафталин С₁₀Н₇СН₃. Воспламеняемость первого углеводорода условно принята за 100, второго – за 0. Смешивая их можно получить смесь с воспламеняемостью от 0 до 100.

Цетановое число определяется на стандартной установке с одноцилиндровым дизельным двигателем ИТ9-3.

Количественное определение цетанового числа основано на методе совпадения вспышек в цилиндре испытуемого топлива с эталонным топливом, воспламеняемость которого известна. Для регистрации вспышек используется специальный индикатор воспламенения, устанавливаемый в головке двигателя установки. В момент воспламенения под действием высокого давления в индикаторе замыкается электрический контакт и зажигается неоновая лампа, посредством которой и осуществляется регистрация вспышки.

Цетановые числа дизельных топлив нормируются в интервале 40-50 ед.

В лабораторных условиях цетановое число дизельного топлива можно определить на приборе ПЭ -7300.

Порядок выполнения работы

В сухой датчик прибора залить пробу дизельного топлива. Включить питание прибора. Для определения цетанового числа дизельного топлива одновременно нажать кнопки «Вкл.» и «Режим измерения». На экране высветится надпись «Цетановое число ЦЧ=ХХ.Х». Отпустить кнопку и произвести измерение.

По окончании измерения вылить дизельное топливо в стакан, перевернуть датчик и слить остатки дизельного топлива, аккуратно промокнуть датчик ветошью.

Прибор готов к новым измерениям.

Контрольные вопросы:

1. Что характеризует цетановое число дизельных топлив?

2. Дайте определение цетанового числа.

3. На чем основано количественное определение цетанового числа?

4. Методика определения цетанового числа на приборе ПЭ -7300.