Плотность бензинов и их компонентов

Автомобильный бензин или компонент	Плотность (кг/м2)
Бензин АИ-92 (летнего вида)	755
Бензины: - каталитического риформинга …………………….. - каталитического крекинга ………………………… - термического крекинга …………………………….	758 785 734
Метанол (метиловый спирт)	791
Этанол (этиловый спирт)	789
Аммиак	680
Скипидар	865
Бензол	879
Изооктан	692

Скипидар – жидкость с едким запахом, получаемая гл. образом путем перегонки живицы (Живица – смолистое вещество, выделяющееся при надрезе, повреждении из стволов хвойных деревьев).

Вязкость - это проявление внутримолекулярного трения. С увеличением молекулярной массы вязкость нефтепродуктов увеличивается, а с повышением температуры — уменьшается. Зависимость вязкости от температуры — важный показатель любых нефтепродуктов, в том числе и топлив, называемый вязкостно-температурной характеристикой.

Определяют вязкость специальными приборами — вискозиметрами. За единицу динамической вязкости (сокращенно — вязкость) принята вязкость такой жидкости, единица поверхности которой при градиенте скорости сдвига, равном единице, требует для своего перемещения усилие, равное единице силы. Единицей динамической вязкости является Па·с.

Отношение вязкости жидкости к вязкости воды при той же температуре называют относительной вязкостью, а к вязкости воды при 0 °С - удельной вязкостью.

Кроме динамической вязкости существует также понятие кинематической вязкости, которая равна отношению динамической вязкости жидкости к ее плотности при той же температуре, т. е.

,

где динамическая вязкость при температуреt; - плотность жидкости при температуре t; - кинематическая вязкость при температуреt.

При расчете пропускной способности жиклеров в карбюраторе или дозирующих устройств систем впрыскивания надо иметь в виду, что с понижением температуры возрастают одновременно вязкость и плотность топлива. При понижении температуры вязкость топлива увеличивается в 8—10 раз быстрее, чем его плотность, поэтому массовый расход через дозирующие устройства уменьшается. Кроме того, понижение температуры топлива обычно происходит зимой и совпадает с понижением температуры воздуха на впуске, увеличивающим массовый расход воздуха. Все это вместе взятое, если не принять специальных мер, может привести к недопустимому обеднению горючей смеси.

В современных системах впрыскивания с электронным управлением изменением температуры топлива и воздуха программа дозирования топлива корректируется автоматически, что исключает обеднение горючей смеси.

Но для нормальной работы двигателя еще недостаточно точно реализовать программу дозирования топлива. Очень, важно, чтобы топливо перед сгоранием испарилось и образовалась горючая смесь с воздухом.

Образование горючей смеси топлива и воздуха зависит как от физических свойств самого топлива, так и от условий, в которых происходит этот процесс, т. е. от относительной скорости топлива воздуха и ее изменения в течение всего времени смесеобразования температуры воздуха и топлива; количества теплоты, подводимое к топливу и воздуху в течение всего времени смесеобразования продолжительности процесса смесеобразования.

Если перечисленные условия считать постоянными, то на полноту испарения топлива влияют давление насыщенных паров, поверхностное натяжение, коэффициент диффузии, вязкость, скрытая теплота парообразования, теплоемкость и фракционный состав.

При одинаковых условиях в двигателе более полно испарится то топливо, у которого больше давление насыщенных паров, коэффициент диффузии и теплоемкость и у которого меньше поверхностное натяжение, скрытая теплота парообразования и вязкость. Во всех случаях, чем легче фракционный состав топлива, т. е. чем ниже температура выкипания его фракций, тем лучше (полнее и быстрее) протекает процесс испарения.

Рассмотрим физические свойства топлива, влияющие на его испарение.

Давление насыщенных паров определяет процесс испарения топлива. Чем оно больше, тем быстрее испаряется топливо. Следовательно, этот показатель лимитируется только условием предупреждения образования паровоздушных пробок. Давление насыщенных паров многокомпонентной жидкости зависит не только от свойств отдельных компонентов, но и от соотношения жидкой и паровой фаз. В жидкой фазе всегда меньше легких компонентов, чем в паровой. Поэтому для определения насыщенных паров бензинов по стандарту должно быть выдержано определенное отношение паровой и жидкой фаз, равное четырем.

В реальных условиях испарения топлива соотношение его паровой и жидкой фаз значительно больше. Например, на установившемся режиме работы во впускном трубопроводе прогретого двигателя соотношение указанных фаз может достигать 9—12 тыс.; при пуске холодного двигателя оно уменьшается до 700 и даже 500. Таким образом, в двигателе насыщения горючей смеси парами топлива не возникает,

Поверхностное натяжение выражается величиной работы, необходимой для выхода молекул из объема жидкости в поверхностный слой площадью 1 см².

Поверхностное натяжение зависит от температуры топлива. При температуре кипения каждого индивидуального углеводорода его поверхностное натяжение становится равным нулю. Определить значение поверхностного натяжения можно прибором, главной частью которого является капиллярная трубка строго определенного диаметра. Трубку погружают в топливо на глубину 1-1,5 мм и потом приподнимают с таким расчетом, чтобы смачивающее ее топливо удерживалось на конце трубки. После этого в трубку постепенно нагнетают воздух, давление которого контролируют с помощью водяного пьезометра. При образовании на конце капилляра пузырька, воздуха замеряют (пьезометром) его давление.

Поверхностное натяжение подсчитывают по формуле

,

где р - давление воздуха внутри пузырька; R — радиус капилляра.

Для углеводородных топлив (бензин, дизельное топливо) поверхностное натяжение приближенно определяют по эмпирической формуле

,

где - коэффициент поверхностного натяжения, мН/м;- плотность топлива, кг/м³.

В табл. 3 приведены значения поверхностного натяжения различных жидкостей. Для сравнения там же дано поверхностное натяжение воды.

Таблица 3

Топливо	Температура, 0С
	10	20	30
1. Бензин автомобильный 2. Бензол моторный каменноугольный 3. Спирт: - этиловый - метиловый 4. Вода	24,0 29,2 28,5 24,0 74,0	23,0 28,0 22,6 23,1 72,5	21,1 25,8 21,1 22,6 71,0

Поверхностное натяжение влияет на тонкость распыливания топлива, как в карбюраторном двигателе, так и в дизеле.

В карбюраторном двигателе скорость истечения топлива из распылителя мала по отношению к скорости воздушного потока в диффузоре. Топливо захватывается воздушным потоком и образует тонкие жгуты, пленки, бусообразные структуры, которые начинают быстро распадаться на капельки различной величины и формы. В этот момент поверхностное натяжение способствует разрушению пленок и жгутов топлива, так как оно сопровождается уменьшением их поверхности.

Образовавшиеся капли топлива в результате аэродинамических воздействий деформируются и начинают дробиться на более мелкие капли. Поверхностное натяжение при этом препятствует распыливанию топлива, поскольку общая поверхность топлива увеличивается.

Вязкость топлива влияет не только на его дозирование, но через тонкость распыливания топлива и на полноту испарения, так как чем тоньше распыливается топливо, тем больше его поверхность испарения.

Испаряемость топлива является параметром, позволяющим оценить ряд его важнейших эксплуатационных свойств. Ее характеристикой служит фракционный состав.