3 лабораторная

Лабораторная работа 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Цель: Изучить простейшие методы определения кинематической вязкости дизельного топлива.

Общие сведения

Вязкость — один из основных показателей эксплуатационных свойств дизельных топлив.

Вязкость — это внутреннее трение между частицами жидкости, т.е. сопротивление, которое оказывают частицы жидкости их взаимному перемещению под действием внешней силы.

Вязкость нефтепродуктов зависит главным образом от их химического состава и температуры и влияет не только на прокачиваемость через фильтры, движение по топливопроводам высокого давления и работу плунжерной пары, но также и на процессы распыливания и смесеобразования.

При повышении температуры вязкость уменьшается незначительно, при понижении,-особенно при отрицательных температурах, она резко возрастает, что видно из графиков, показанных на рис. 19.3.Чем выше начальное значение вязкости (при 20° С), тем большие изменения наблюдаются при понижении температуры. Следовательно, чем ниже температура, тем большее сопротивление оказывают частицы топлива при их движении по топливопроводам и тем больше затраты энергии на прокачивание топлива. При определенных значениях вязкости, неодинаковых для различных конструкций топливоподающих систем, сопротивление настолько возрастает, что нарушается нормальная подача топлива и работа топливного насоса.

Из сказанного ясно, что вязкость зимних сортов топлив всегда должна быть меньше вязкости летних.

При большой вязкости топлива образуются крупные капли при распыливании и короткая струя, поэтому требуете» больше времени на испарение топлива, возникает неполное его сгорание и дымление двигателя, образуются нагароотложения, увеличивается расход топлива; все это заставляет ограничивать верхний предел вязкости. Также ухудшается прокачиваемость топлива через фильтры, что снижает подачу топлива и отражается на падении мощности двигателя.

В современных топливах для быстроходных дизельных двигателей кинематическая вязкость при 20° С допускается до 8 сСт.

При небольшой вязкости уменьшается цикловой заряд, так как возрастает утечка топлива через зазоры прецизионных пар топливного насоса и распылителей форсунки — ухудшается процесс смесеобразования, из-за снижения скорости проникновения капель в камеру сгорания, что делает смесь неоднородной. Снижается давление впрыска, также несколько увеличивается износ плунжерных пар. Нижний предел вязкости желателен не менее 1,5—1,8 сСт при 20 °С.

В ГОСТ на топливо для быстроходных дизельных двигателей нормируются два значения вязкости — нижнее и верхнее (кинематическая вязкость при 20 °С для летнего топлива должна быть не менее 3 и не более 8 сСт).

На вязкость оказывает большое влияние давление: с повышением давления вязкость топлива возрастает.

Динамическая вязкость () — это коэффициент внутреннего трения.

Согласно Международной системе единиц (СИ) динамическая вязкость измеряется в ньютон-секундах на квадратный метр: (Н с)/м². До сих пор пользуются и единицей системы (СГС), которая называется пуаз (г/см с).

Пуаз численно равен силе сопротивления F = 1 дн = = г • см/с², возникающей при перемещении двух слоев жидкости площадью S = 1 см², находящихся один от другого на расстоянии 1 см и перемещающихся со скоростью V = 1 см/с. Кинематическая вязкость  (удельный коэффициент внутреннего трения) — это отношение динамической вязкости при данной температуре к плотности жидкости р при той же температуре.

 = /. (19.4)

Кинематическая вязкость дизельного топлива оценивается в стоксах (Ст) или сотых долях стокса, сантистоксах (сСт), определяемых в капиллярном вискозиметре при температуре +20 °С.

В системе СИ размерность кинематической вязкости м² \с,

кг кг м²

так как = , а  = —; 1 Ст = 10^-4—,

м-с м³ с

а 1 сСт •= 10^-6м² \с = 1 мм²/с.

Приборы и материалы для работы

Капиллярный вискозиметр.

Водяной термостат с электроподогревом и мешалкой.

Секундомер.

Мерный стакан.

Образец дизельного топлива 15—20 мл.

Вискозиметр Освальда—Пинкевича (рис. 19.4) представляет собой U-образную трубку, в одном колене которой имеются два калиброванных расширения 2, переходящих в ка­пиллярную трубку 1, а в другом колене имеется расширенная часть, емкость 5 для нагревания продукта. Вискозиметры выпускаются с разными диаметрами капилляров, для определения вязкости дизельных топлив подходят вискозиметры диаметром 0,6—0,8 мм: чем выше вязкость нефтепродукта, тем большего диаметра требуется капилляр.

К каждому вискозиметру прилагается паспорт, в котором указаны номер вискозиметра, диаметр капилляра и постоянная С, выраженная в сСт/с.

На стенках каждого вискозиметра нанесены номер и размеры капилляра, которые соответствуют данным паспорта, прилагаемого к вискозиметру.

Порядок проведения работы

1. На боковой отвод вискозиметра надевают резиновую трубку, переворачивают его на 180° и погружают узкое колено в стакан с испытуемым топливом. Зажав пальцем отверстие широкого колена, топливо с помощью резиновой трубки засасывают в узкое колено вискозиметра до метки между капилляром и расширением. После этого вискозиметр переворачивают в нормальное положение, тщательно обтирают узкое колено от топлива, с бокового отвода снимают резиновую трубку и надевают ее на узкое колено.

2. Вискозиметр устанавливают в термостате (рис. 19.5) в строго вертикальное положение так, чтобы верхняя метка была ниже уровня воды. Температуру.воды в термостате во время работы поддерживают равной 20 ±0,1 °С. Вискозиметр выдерживают в термостате не менее 10 мин для того, чтобы топливо приняло температуру воды.

3. Не вынимая вискозиметра из термостата, с помощью резиновой трубки топливо засасывают выше метки между расширениями, следя за тем, чтобы в них и капилляре не образовалось пузырьков воздуха, разрывов и пленок.

4. Опустив резиновую трубку, наблюдают за протеканием топлива. Когда уровень топлива достигнет верхней метки, включают секундомер и останавливают его, когда уровень топлива минует нижнюю метку. Записав время, отмечен­ное секундомером, испытание повторяют еще три раза, принимая во внимание только те отсчеты, которые отличаются от среднеарифметического не более чем на ±0,5 %. Среднее время перетекания топлива в секундах t_cp умножают на постоянную вискозиметра С, приведенную в паспорте и выраженную в сСт/с:

g = Сt_cp- -

Полученное произведение дает величину вязкости топлива в сантистоксах.

Оценка результатов испытания

Полученный результат сравнивают с требованиями стандарта табл. 19.3 и делают вывод о соответствии испытуемого топлива нормам ГОСТ.

Отчет о выполненной работе

1. В отчете необходимо дать понятие о вязкости топлива.

2. Указать перечень приборов и материалов, применяемых в работе.

3. Привести краткое описание методики проведения рабо­ ты с поясняющими рисунками и таблицами.

4. Привести результаты проведенного испытания.

5. Сравнить полученные результаты с требованиями ГОСТ.

4