Механізм утворення смол і опадів

У комплексі фізико-хімічних характеристик стабільності і схильності до відкладень пального особливе місце належить окислювальній і термоокислювальній стабільності, а також поверхнево-активним властивостям.

Це пояснюється тим, що в комплексі різних хімічних перетворень однієї з основних є реакція окислення компонентів пального киснем повітря, а в процесах коагуляції частинок формування відкладень і забруднень велика роль поверхнево-активних речовин.

Процес окислення розвивається по механізму ланцюжка з виродженим розгалуженням на радикали проміжних продуктів,

що викликається повільним розпадом, Залежно від складу пального і умов окислення можливі різні напрями перетворень перекисного радикалу, наприклад, розпад і ізомеризація. Вельми різні механізми виродженого розгалуження. Розпаду гідроперекисів в рідкій фазі дуже часто передують: асоціація їх в дімери, утворення комплексів, взаємодія і початковими і проміжними продуктами окислення.

Загальна схема утворення смол і опадів в пальному.

Початкове не окислене пальне є дійсний розчин сірчистих, кисневих, азотисті з'єднань і смолянистих речовин у вуглеводневому середовищі. Первинні продукти окислення добре розчинні в пальному. Тому в процесі окислення гомогенність системи до певного моменту зберігається. У міру розвитку процесу окислення, полімеризації і конденсації склад продуктів окислення ускладнюється. За відомих умов гомогенна система переходить в гетерогенну. Молекули продуктів окислення нерозчинних в пальному, об'єднуються і утворюють колоїдні частинки. Після утворення перших частинок невеликих розмірів починається їх коагуляція. Виникаючі крупніші частинки випадають в осад. Осідання по своїй структурі складаються з аморфних і кристалічних речовин. У присутності металів вміст опадів кристалічних речовин збільшується.

На процеси утворення опадів впливає кількість колоїдних частинок, що утворюються, вигляд, розміри і кількість різних механічних домішок, температура, електричне поле, наявність високомолекулярних продуктів окислення з активними функціональними групами. Молекули, що мають активні функціональні групи, високу полярність, великий дипольний момент, сприяють укрупненню частинок нерозчинного в пальному осаду.

Особливо велика роль з'єднань, що містять активні функціональні групи в процесі утворення лакових відкладень на нагрітих металевих поверхнях.

Здатність утворювати лакові відкладення пов'язана із специфічними фізико

хімічною взаємодією з'єднань, що містять активні групи, з нагрітою поверхнею, а потім з хімічними перетвореннями, в результаті яких відбувається ущільнення продуктів термоокислювальних перетворень.

Відкладення нагару в камерах згорання двигунів починається також з утворення лакових плівок на деталях, що мають температуру 250-3000°С.

Смолянисто-лакова плівка є зв’язувальним середовищем, що утримує продукти перетворення палива і масла зокрема сажа і коксу. Термоокислювальне перетворення в шарі різних відкладень на нагрітій поверхні металу в умовах високої температури газів в камері згорання, приводить до утворення твердого вуглистого шару. Зростання нагару до певної товщини, обумовленої умовами існування нагару, йде досить швидко, а потім наступає стадія динамічної рівноваги: утворення і вигорання нагару.

В процесі зберігання вміст антиокислювальних присадок в бензинах знижується за рахунок відробітку і за рахунок вимивання водою. Вода екстрагує антиокислювачі, витягуючи їх з бензину, що також сприяє розкладанню ТЕС. Тому не допускається зберігання бензинів у контакті з водою і тим більше на «водяній подушці».

До високотемпературних відкладень відносяться лаки і нагар, що утворюються в процесі згорання палива і що відкладається на деталях циліндро-поршневої групи, клапанах і впускному тракті двигуна.

Відкладення на клапанах можуть викликати їх зависання і вихід з ладу двигуна. Відкладення на стінках камери згорання і поршня збільшують ступінь стиснення. Нагар має погану теплопровідність, погіршує відведення тепла, що підвищує теплову напруженість двигуна. Нагар сприяє також виникненню передчасного займання робочої суміші.

Кількість і характер відкладень в двигуні залежать від складу бензину, присутності в нім ароматичних і сірчистих з'єднань, смолянистих речовин, добавок і присадок.

При недостатній стабільності ускладнюється здійснення зберігання, транспортування і використання пального в двигунах і появи порушень і відмов в

роботі військової техніки. Стабільність і схильність до відкладень мають тісний

взаємозв'язок. Деякі стадії утворення відкладень і опадів включають физико-хімічні перетворення, характерні для процесів зміни властивостей пального