Лабораторный практикум ЭМ июнь 2012 КРАСНОЯРСК

Таблица 10 Физико-химические показатели экологически чистого дизельного топлива

Физико-химические показатели городского дизельного топлива приведены в табл. 11.

Добавка присадок в городское дизельное топливо снижает дымность и токсичность отработавших газов дизелей на 30–50 %. В качестве антидымной присадки могут быть использованы отечественная ЭФАП–Б и зарубежная Любризол 8288, допущенные к применению. Активным веществом этих продуктов является барий.

21

Таблица 11 Физико-химические показатели городского дизельного топлива

Примечание. Для дизельных топлив всех марок содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды – отсутствие; испытание на медной пластинке – выдерживают

22

Таблица 12

Физико-химические показатели зимних и арктических топлив полученных путем добавки депрессорных присадок

Примечание. Для топлив всех марок: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды – отсутствие; испытание на медной пластинке – выдерживают

23

По ТУ 38.101889-81 вырабатывают зимнее дизельное топливо марки ДЗп на базе летнего топлива имеющего температуру помутнения минус 5ºС путем добавки сотых долей депрессорной присадки. Таким образом получают топливо с предельной температурой фильтруемости минус 15 ºС и температурой застывания до минус 30 ºС.

Для применения в районах с холодным климатом при температурах – 25 и –45 °С вырабатывают топлива по ТУ 38.401–58–36–92. Согласно техническим условиям получают две марки топлива: ДЗп –15/–5 (базовое дизельное топливо с температурой помутнения –15 °С, товарное – с предельной температурой фильтруемоемости –25 °С) и арктическое дизельное топливо ДАп –35/–45 (базовое топливо с температурой помутнения –35 °С, товарное – с предельной температурой фильтруемоемости –45 °С). Физикохимические показатели этих топлив приведены в табл. 12.

Дизельное топливо может вырабатываться и по другим техническим условиям, отраслевым стандартам. Но согласно принципам и целям стандартизации установленным Федеральным законом от 27 декабря 2002 года № 184–ФЗ «О техническом регулировании» и ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» ГОСТ Р 52369-2005 (ЕН 590-2004) соответствует действующим в настоящее время межгосударственным и международным стандартам и базируется на этих стандартах.

Европейский стандарт Европейские нормали 590-2004 (EN 590) действует в странах Европейского экономического сообщества с 1996 г. Стандарт предусматривает выпуск дизельных топлив для различных климатических регионов. Общими для дизельных топлив являются требования по температуре вспышки – не ниже 55 °С, коксуемости 10 %-ого остатка – не более 0,30 %, зольности – не более 0,01%, содержанию воды – не более 200 ррm, механических примесей – не более 24 ррm, коррозии медной пластинки – класс 1, устойчивости к окислению – не более 25 г осадка/м3.

Для районов с умеренным климатом изготовляют 6 марок дизельного топлива А, В, С, D, Е и F с предельной температурой фильтруемости +5, 0, – 5, –10, –15 и –20 °С соответственно.

Для районов с холодным климатом предусмотрен выпуск пяти классов дизельного топлива со следующими низкотемпературными свойствами:

Класс…………………………………………………….. 0 1 2 3 1

В 1996 г. в Европе введены ограничения на содержание серы в дизельных топливах – не более 0,05%. Таким требованиям отвечают дизельные топлива вырабатываемые по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590-2004) национальному стандарту Российской Федерации «Топливо дизельное Евро. Технические условия».

24

2.3. Классификация и особенности применения альтернативных топлив

Альтернативными называют все топлива, которые не являются продуктами переработки нефти. К наиболее используемым и перспективным видам альтернативных автомобильных топлив можно отнести:

1.Синтетические углеводороды, вырабатываемые путем гидрогенизации или газификации каменного угля;

2.Спирты из различного сырья как метанольное или этанольное топ-

ливо;

3.«Gazohol» производимый в Бразилии, как смесь 90% бензина и 10% метилового спирта;

4.Пропан–бутановая смесь, газ сжиженный; с возможным включением этана и пентана;

5.Сжиженный и сжатый природный газ на основе метена с возможным включением водорода и других компонентов;

6.Генераторный газ или синтез газ в состав, которого входят водород, окиси углерода и азота;

7.Растительные масла и эфиры, вырабатываемые из масличных куль-

тур;

8.Водород;

9.Электрическая энергия.

По сравнению с традиционными нефтяными топливами альтернативные имеют ряд преимуществ:

–широкая сырьевая база, в том числе на основе возобновляемых энергетических ресурсов;

–более простая молекулярная структура способствует высокой полноте сгорания топлива;

–отдельные виды альтернативного топлива снижают стоимость эксплуатации автомобилей.

Синтетические виды топлив как правило доводят соответственно требованиям стандартов на нефтяные топлива, как правило по стоимости они дороже традиционных.

Ближайшей альтернативой традиционным является газообразное топливо. Физико-химические характеристики газообразных топлив приведены

втабл. 13.

Наиболее перспективными видами из газообразных топлив являются сжиженный нефтяной газ (СНГ), сжатый – компримированный и сжиженный природный газ (СПГ).

Использование водорода как топлива для автомобилей связано с определенными проблемами его производства и хранения на транспортном средстве.

25

Таблица 13

Физико-химические и эксплуатационные свойства газообразных топлив применяемых для двигателей

1 При 20 °С и давлении 0,101 МПа; 2МПа/нм3 ;

3Коэффициент избытка воздуха

26

Наметилась тенденция перспективы использования водорода как энергоносителя для транспортных средств объединить с развитием электромобилей.

Водород использовать в качестве источника энергии для топливных элементов, которые заменят громоздкие аккумуляторные батареи на электромобилях.

Сжиженный пропан – бутановый газ является смесью нефтяного попутного и природных газов, находится в жидком состоянии при температуре окружающей среды и давлении ниже 1,4 МПа. Применяется в качестве топлива для автомобильных двигателей более 60 лет. Сжиженный газ имеет высокие октановые числа в пределах 100 условных единиц.

Для транспортных средств в России выпускается сжиженный нефтяной газ в соответствии с ГОСТ 27578 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта» двух марок:

ПА – пропан автомобильный; ПБА – пропан бутан автомобильный.

Состав и свойства этих газов приведены в приложении (табл. П6). Марка ПА, содержащая от 80 до 100 % пропана предназначена для

использования в зимнее время в районах, где температура опускается ниже минус 20 °С.

Эту марку рекомендуется применять в температурном интервале от минус 20 °С до минус 35 °С. В весенний период для срабатывания запасов топлива ПА допускается использование его при температурах до 10 °С.

Топливо марки ПБА допускается к применению во всех климатических зонах при температуре воздуха не ниже минус 20 °С. При содержании в топливе меркантановой серы менее 0,001 % топлива должны быть одорированы до этого значения. В противном случае запах одоранта будет недостаточным для обнаружения утечки газа.

Близким по составу и свойствам к автомобильным сжиженным газам являются технические продукты, получаемые на газоперерабатывающих заводах.

Технический пропан выпускается по ГОСТ 21443-75 Э содержащий до 5% по объему предельных и непредельных углеводородов, а также три марки пропановой фракции: высшая, А и Б по ТУ 38.101490-79.

Состав и свойства пропана технического и фракций приведены в приложении (табл. П 7).

Пропан технический может применяться для питания автомобильных двигателей вместо топлива ПА – пропана автомобильного в соответствующих ему пределах температур окружающего воздуха.

Вместо ПБА – пропан-бутана автомобильного возможно применение пропан-бутановых смесей предназначенных для коммунально-бытового потребления.

Сжатый природный газ предназначенный для заправки автомобилей

27

должен соответствовать требования ГОСТ 27577 «Газ природный топливный сжатый для газобаллонных автомобилей». Газ заправляют непосредственно в баллоны автомобилей на автоматизированной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) под давлением до 19,6 МПа. Физи- ко-химические свойства СПГ приведены в табл. 14.

При давлении до 32 МПа природный газ заправляется в баллоны передвижных автозаправщиков (ПАГЗ) из которых он может раздаваться в баллоны автомобилей.

Таблица 14

Техническая характеристика сжатого природного газа – топлива для газобаллонных автомобилей4 (при 20 °С и 0,1013 МПа)

1Расчитана по ГОСТ 22667–82. 2Соответствует точке росы минус 30 °С при Р =19,6 МПа. 3Или не более чем на 5°С выше температуры окружающего воздуха. 4Концентрационные пределы распространения пламени 5–15% (об.). ПДК паров природного газа воздухе рабочей зоны 300 мг/м3, 4-й класс опасности.

Основным компонентом природного газа является метан (85...95 %), к остальным компонентам относятся сложные углеводороды, азот и вода. Объемные и массовые доли компонентов природного газа представлены в табл. 15

28

Конвертированные двигатели, питаемые природным газом характеризуются более высоким коэффициентом полезного действия чем, двигатели, работающие на бензине, а к.п.д. двигателей, приспособленных к сгоранию бедной смеси, близок к к.п.д. дизельного двигателя. Октановое число метана, являющегося основным компонентом природного газа, определенное по исследовательскому методу ровно 130 единиц, благодаря чему можно значительно увеличить степень сжатия двигателя.

Сжиженный природный газ СПГ предназначается для использования в двигателях автомобилей, тепловозов, речных судов в соответствии ТУ 51-03-85, а также для авиации криогенное метановое топливо (КМТ). Топливо по ТУ 51-03-85 изготавливается из природного или глубоко отбензиненного нефтяного газа. Основной компонент в этом топливе – метан. Фи- зико-химические свойства сжиженного природного газа приведены в табл. 16.

Таблица 16 Сжиженное топливо на основе очищенного природного газа (ТУ 51-03-85)

Это топливо без цвета и запаха, относится к криогенным жидкостям с температурой минус 168 – минус 150 °С при атмосферном давлении; плотность 430–480 кг/м3.

Отпуск сжиженного природного газа производится в криогенные изотермические цистерны, предназначенные для перевозки СПГ и отвечающие требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденным Госгортехнадзором.

СПГ нашел широкое применение как моторное топливо в зарубежных странах.

Конвертация существующих двигателей, проводимая путем изменения или вставки новых элементов позволяющих использовать в качестве топлива сжиженный природный газ, не дает возможности реализовать полностью его преимущества. На такие двигатели производитель не дает гарантии.

Поэтому целесообразно создавать новые двигатели, приспособленные заводом к питанию сжиженным природным газом.

Ими могут быть модернизированные или новые двигатели, работающие по следующим схемам питания:

– двухтопливный двигатель, открытая система управления – относится исключительно к конвертации дизелей. В этом двигателе сохранена существующая топливная система и добавлена топливная система для природного газа. Применяются два топлива, и их взаимные пропорции изменяются в зависимости от режима работы двигателя. Возможен режим при 100% потреблении дизельного топлива, но 100% потребление природного газа невозможно.

Моторные топлива на основе спиртов. В качестве таких топлив можно применять: метиловый спирт (метанол) СН3ОН; этиловый спирт (этанол) С2Н5ОН; бутиловый спирт (бутинол) С4Н3ОН. Они могут быть основными топливами двигателя, или применяется в качестве присадок (добавок) с стандартным топливом.

Втабл. 17 приведены основные характеристики метанола и этанола в сравнении с бензином и дизельным топливом.

Применение спиртового топлива на дизельных двигателях затруднено из-за низкого цетанового числа плохих смазывающих свойств и довольно высокой скрытой теплоты испарения.

Вчистом виде спирты можно применять в качестве топлива в двигателях с принудительным воспламенением после соответствующей доводки

ирегулировки систем двигателя. Широкое применение в качестве моторного топлива спирты нашли в качестве спиртобензиновых смесей. Применение метанола в качестве добавки к бензину, повышает октановое число топливной смеси, улучшает полноту сгорания топлива благодаря образованию радикалов активизирующих цепные реакции окисления.

30