2.4. Определение фракционного состава бензина

Фракционным составом бензинов называют содержание в них тех или иных фракций, выраженное в объемных или массовых процентах. В отличие от химически однородных веществ (вода, спирт и др.), имеющих постоянную температуру кипения, зависящую только от барометрического давления, бензин представляет сложную смесь углеводородов, выкипающих при различных температурах в интервале 35 - 195°С. Фракционный состав является основным показателем испаряемости бензинов и во многом определяет их важнейшие эксплуатационные свойства.

Наглядное представление о фракционном составе топлива даёт кривая перегонки - график, показывающий зависимость объема отогнанного топлива (в процентах) от температуры. По характерным точкам этой кривой можно приближенно судить о некоторых эксплуатационных качествах.

Так, температура выкипания 10% бензина характеризует его пусковые свойства, в частности, возможность пуска двигателя при низких температурах.

От температуры выкипания 50% бензина зависит скорость прогрева и устойчивость работы двигателя на малых оборотах, а также его приемистость.

Температура выкипания 90% и конца разгонки, достаточно полно характеризуют противоизносные свойства бензина, экономичность работы двигателя.

2.4.1. Описание прибора для определения фракционного состава

Для определения фракционного состава топлива используется аппарат для перегонки по ГОСТ 1392-63 (рисунок № 3).

Аппарат состоит из стеклянной колбы (1) емкостью 125 мл с боковой отводной трубкой, холодильника (2),представляющего собой жестяной ящик, внутри которого наклонно вмонтирована металлическая трубка, приемника конденсата - мерного цилиндра на 100 мл (4), электрической плитки (5). Колба для уменьшения теплопотерь помещена в жестяной кожух (6). В горло колбы через корковую пробку установлен термометр (3).

2.4.2. Проведение испытаний

Фракционный состав бензина определяется по методике ГОСТ 2177-66.

2.4.2.1. Сухим и чистым мерным цилиндром отмеривают 100 мл предварительно обезвоженного топлива и переливают его в сухую и чистую колбу, следя за тем, чтобы оно не попало в отводную трубку. Для этого колбу держат отводной трубкой вверх. Затем мерный 1 цилиндр, не вытирая, ставят под нижний конец холодильника так, чтобы трубка входила в цилиндр не менее чем на 25 мм, но не ниже метки 100 мл.

2.4.2.2. Закрыть мерный цилиндр сверху кружком из бумаги с отверстием для отводной трубки холодильника, которая в начале-опыте не должна касаться стенок цилиндра, чтобы можно было заметить падение первой капли перегоняемого топлива.

Рисунок 3-Прибор для определения фракционного состава бензина

1- колба с испытуемым топливом; 2 - холодильник; 3 - термометр; 4 - мерный цилиндр; 5 – электрическая плитка; 6 - защитный кожух

2.4.2.3. Держа колбу с бензином в левой руке, укрепить в её шейке на хорошо пригнанной корковой пробке термометр так, чтобы верхний край ртутного шарика был на уровне нижнего края отводной, трубки в месте ее припая и не касался стенок горла колбы (рис.3).

2.4.2.4. Поддерживая рукой колбу с укрепленным в ней термометром, ввести на 25-40 мм её отводную трубку в верхний конец трубки холодильника и, достигнув соосности трубок, уплотнить корковой пробкой.

2.4.2.5. Поместить под колбой электроплитку. Сверху установить защитный кожух.

2.4.2.6. Заполнить внутреннюю полость холодильника смесью води со снегом или кусочками льда. Допускается охлаждение проточной водой с температурой на выходе из холодильника не выше +30 С. При любом способе охлаждения трубка внутри холодильника должна быть полностью погружена в воду.

2.4.2.7. Проверив правильность сборки прибора, включить электроплитку и установить такую интенсивность нагрева, чтобы первая - капля дистиллята упала из трубки холодильника через 5-10 минут. Температура, показанная термометром в момент падения первой капли, принимается за температуру начала перегонки.

2.4.2.8. Дальнейшую перегонку вести с равномерной скоростью 4 - 5 мл в минуту, что соответствует 20-25 каплям за 10 секунд. После установления рекомендуемой скорости перегонки мерный цилиндр сдвинуть в сторону так, чтобы конец трубки холодильника касался внутренней стенки цилиндра. При этом перегоняемое топливо будет стекать по стенке, и мениск останется спокойным, чем будут облегчены замеры. Для проверки скорости перегонки цилиндр можно на некоторое время отставлять от конца трубки холодильника.

Нарушение установленного режима перегонки приводит к существенным искажениям результатов испытания. Так, при более интенсивном подогреве скорость перегонки возрастает, и фракционный состав бензина будет казаться легче. При менее интенсивном подогреве, наоборот, уменьшается скорость перегонки и фракционный состав, кажется тяжелее.

2.4.2.9. После отгона каждых 10 мл топлива (10%) отмечается температура, и результаты заносятся в таблицу.

2.4.2.10. После отгона 90% дистиллята усилить нагрев колбы так, чтобы до конца перегонки прошло 3-5 минут. Перегонка считается законченно, когда ртутный столбик термометра после остановки на какой-то высоте начнет устойчиво опускаться. Следует подождать, пока температура не снизится с наивысшего уровня на 5-10 ⁰С, Затем выключить плитку и дать стечь конденсату в течение 5 минут. Совокупность максимальной температуру в конце разгонки с количеством, собранного в цилиндре дистиллята навивается концом разгонка.

2.4.2.11. После перегонки дать колбе остыть, разобрать прибор и вылить через горло (а не отводную трубку)остаток горячего бензина в мерный цилиндр ёмкостью 10 мл. Остаток определяется с точностью до 0.1 мл после его охлаждения имеете с цилиндром до температуры 20 °С.

Потери при разгонке определяются как разность между 100 мл и суммой объемов дистиллята и остатка.

2.4.3. Обработка результатов испытания

По результатам перегонки, которые оформляются в виде таблицы, строится график перегонки. По оси ординат откладывается объём дистиллята в процентах, а по оси абсцисс - температура перегонки. Кривая должна иметь плавный характер и не доходить до 100% на величину остатка в колбе и потерь при разгонке.

По данным фракционного состава можно сделать важные заключения о работе двигателя на данном топливе. Для этого предлагается ряд эмпирических формул.

2.4.3.1. Температура воздуха, выше которой можно ожидать перебоев в работе двигателя из-за образования паровоздушных пробок;

t⁰_{пп =} 2*t⁰_10% - 93 (3)

2.4.3.2. Температура воздуха, выше которой возможен лёгкий пуск холодного двигателя;

t⁰_лп = t⁰_10% / 1.25 – 59 (4)

2.4.3.3. То же, для удовлетворительного пуска двигателя

t⁰_уп = 0.679*t⁰_10% - 61.5 + 1.9 *S^½ (5)

S = t⁰_10% - t⁰_нп / 10 (5а )

2.4.3.4. Температура воздуха, ниже которой пуск холодного двигателя практически невозможен;

t⁰_н = 0.5*t⁰_10% 50.5 (6)

2.4.3.5. Изменение динамичности автомобиля по сравнению с условно нормальной;

Д = 100 – 2.5(t⁰_50% - 90)^0.75, % (7)

2.4.3.6. Изменение рабочих износов двигателя по сравнению с условно нормальными:

И_эн = 100 + 0.03(t⁰_90% - 160)² , % (8)