Эксплуатационные свойства нефтяных топлив. Эксплуатационные свойства бензинов


Автомобильные бензины | Военное дело

Автомобильные бензины являются топливом для карбюраторных двигателей и представляют собой фракции нефти, выкипающие при температурах от 35 до 205о С. Свойства и качество автомобильных бензинов определяются особенностями рабочего процесса карбюраторных двигателей, их конструкцией, а также природными и климатическими условиями эксплуатации машин.

Оглавление статьи:

Требования к качеству автомобильных бензинов

Автомобильные бензины должны отвечать следующим требованиям:

—          обладать испаряемостью, исключающей возникновение паровых пробок в системе подачи, но обеспечивающей в то же время образование однородной топливовоздушной смеси при любых температурных условиях окружающей среды;

—          иметь детонационную стойкость для обеспечения нормального развития процесса горения применительно к определённой конструкции двигателя на всех режимах его работы;

—          не давать отложений в камере сгорания и во впускной системе двигателя;

—          быть стабильными при хранении и транспортировании;

—          не вызывать коррозии деталей двигателя и топливной аппаратуры.

Основные эксплуатационные свойства автомобильных бензинов

Эксплуатационное свойство – это объективная особенность топлива, которая может проявляться в процессе производства, транспортирования, хранения, испытания и применения на технике.

Основными эксплуатационными свойствами автомобильных бензинов являются: прокачиваемость, испаряемость, детонационная стойкость, стабильность, коррозионная стойкость и токсичность.

Прокачиваемость – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты процессов, которые могут протекать при перекачке по трубопроводу, топливным системам и при фильтровании топлив.

Для автомобильных бензинов прокачиваемость оценивается следующими показателями:

—          содержание механических примесей;

—          содержание воды;

—          давление насыщенных паров.

Нефтяная фракция – это группы углеводородов, выкипающие в определённом интервале температур.

 

Прокачиваемость бензина влияет на пуск двигателя и устойчивость его работы. Засорение топливных фильтров и трубопроводов механическими примесями и льдом, возникновение паровых пробок в системе питания при увеличении давления насыщенных паров бензина выше нормы ведёт к нарушениям бесперебойной подачи топлива и перебоям в работе двигателя.

Требованиями стандарта наличие механических примесей и воды в бензине не допускается, давление насыщенных паров устанавливается в пределах от 66,7 до 93,3 кПа.

Испаряемость – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты процессов перехода из жидкого состояния в газообразное.

Для автомобильных бензинов испаряемость оценивается следующими показателями:

         а) Фракционный состав:

—          температура начала перегонки;

—          температура перегонки 10 %;

—          температура перегонки 50 %;

—          температура перегонки 90 %;

—          -температура конца кипения;

б) Давление насыщенных паров.

 

Испаряемость влияет на пуск двигателя, время, затрачиваемое на его прогрев, на приёмистость двигателя, расход топлива, снимаемую мощность, на расход масла, образование углеродистых отложений и износ трущихся деталей.

Фракционный состав выражает зависимость между температурой и количеством бензина, выкипающего при его нагревании. Определяется в специальном приборе разгонкой 100 мл бензина.

Температура начала кипения характеризует наличие в горючем легкоиспаряющихся фракций, во избежании излишних потерь при хранении стандартом устанавливается не ниже  350 С.

Температура перегонки 10% характеризует пусковые качества: чем ниже эта температура, тем легче пускается двигатель, тем при более низкой температуре можно пустить холодный двигатель без предварительного подогрева.

В стандартных бензинах температура перегонки 10% бензина допускается не выше температурного предела от 55 до 700 С.

Температура перегонки 50 % характеризует способность обеспечить быстрый прогрев двигателя после пуска, приёмистость двигателя, а также устойчивость работы на холостом ходу и рабочих режимах. Чем ниже эта температура, тем лучше эксплуатационные качества бензина.

Увеличение времени прогрева двигателя, связанное с повышенной температурой перегонки 50% определяет дополнительный расход горючего, износ двигателя и разжижение масла.

В стандартных бензинах температура перегонки 50% допускается не выше температурного интервала от 110 до 1150 С.

Температура перегонки 90% бензина и температура конца кипения характеризуют наличие в бензинах тяжёлых трудноиспаримых фракций.

Чем выше температура перегонки 90% бензина, тем больше в нём тяжёлых фракций. Тяжёлые фракции плохо испаряются, не полностью сгорают, стекая по стенкам цилиндров смывают масляную плёнку, а попадая в картер, разжижают масло. Всё это приводит к повышению износа двигателя, снижению его мощности и увеличению расхода топлива.

Температура конца кипения указывает на присутствие в бензине смолистых веществ, вызывающих смоло и нагарообразование в двигателе.

В стандартных бензинах температура перегонки 90% допускается не выше 1800 С, конца кипения – не выше 1950 С.

Давление насыщенных паров бензина определяют при температуре 380 С прибором Рейда. Чем выше давление насыщенных паров, тем выше пусковые свойства бензина при низких температурах, однако при этом растёт возможность образования паровых пробок в системе питания, больше потери при заправке и хранении.

Детонационная стойкость бензинов характеризует их способность противостоять детонационному сгоранию в цилиндрах двигателя.

Детонация – это процесс очень быстрого завершения сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и образования ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью. Детонация сопровождается резким повышением давления в камере сгорания, резкими металлическими стуками в цилиндрах, вибрацией двигателя, перегревом головок цилиндров, падением мощности двигателя, дымным выхлопом. Детонация приводит к прогоранию поршней и выпускных клапанов, перегреву и выходу из строя свечей, а при длительной интенсивной детонации – к аварийным последствиям.

Чем выше степень сжатия двигателя, тем выше его требования к детонационной стойкости бензина. Показателем детонационной стойкости бензина является октановое число.

Октановое число – это процентное содержание изооктана в эталонной смеси с нормальным гептаном, которая по своим свойствам равноценна данному топливу.

Изооктан обладает высокой, а нормальный гептан низкой детонационной стойкостью. Их октановые числа условно приняты соответственно за 100 единиц и нуль. Если, например, бензин обладает такой же детонационной стойкостью, как смесь 76% изооктана и 24% нормального гептана, то считают, что октановое число этого бензина 76.

Октановое число бензинов определяется моторным и исследовательским методами на установках ИТ-9-2 и УИТ-65. В настоящее время разработаны, также, экспресс методы определения октанового числа. Октановое число по исследовательскому методу обычно получается выше октанового числа, определённого по исследовательскому методу на величину от 4 до 10 единиц.

Детонационная стойкость бензинов повышается при производстве введением в их состав углеводородов с высокими антидетонационными свойствами, а также антидетонаторов. Наиболее эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС), который вводится при производстве в составе этиловой жидкости Р-9 и является сильнодействующим ядом. Автомобильные бензины с введённым ТЭС называются этилированными, окрашиваются в различные цвета и являются ядовитыми.

Частично компенсировать недостаточную детонационную стойкость бензина можно регулировкой угла опережения зажигания в сторону уменьшения, однако при этом может наблюдаться падение мощности, перегрев клапанов и выпускного коллектора.

Стабильность характеризует способность бензинов сохранять первоначальный уровень эксплуатационных свойств в процессе хранения, транспортирования и применения на технике.

Различают физическую и химическую стабильность.

Физическая стабильность – способность бензинов противостоять испарению лёгких фракций и выносителя этилированных бензинов, а следовательно ухудшению пусковых качеств и снижению октанового числа.

Относительной характеристикой недостаточной физической стабильности является повышение температуры начала кипения и перегонки 10%, а также снижение давления насыщенных паров бензина.

Химическая стабильность определяется способностью бензинов противостоять химическим превращениям.

При хранении бензинов, особенно в условиях повышенных температур окружающей среды, происходит окисление углеводородов, образование и накапливание смол, которые оседают в виде липкой массы на стенках топливных баках машин, покрывают распылители, диффузоры, дроссели, откладываются во впускном коллекторе, в результате чего нарушается подача и дозировка горючего.

Попадая на горячие детали двигателя (стенки камеры сгорания, электроды свечей и другие) смолы образуют нагары, которые в свою очередь увеличивают возможность возникновения детонации. При окислении этилированных бензинов наблюдается разложение тетраэтилсвинца, что сопровождается выпадением из бензина белого кристаллического осадка. Это приводит к снижению детонационной стойкости бензина и засорению системы питания двигателя.

Химическая стабильность бензина оценивается показателями:

—          индукционный период окисления;

—          содержание фактических смол.

 

Для стандартных автомобильных бензинов индукционный период составляет от 900 до 1200 минут, количество фактических смол допускается в пределах от 7 до 10 мг в 100 миллилитрах бензина, не более.

Коррозионность бензинов обуславливается содержанием в них сернистых соединений и органических кислот.

Содержание серы резко ухудшают эксплуатационные свойства бензина: усиливаются процессы коррозии металлов, смолообразования, нагарообразования, осадкообразования, снижается октановое число. В стандартных бензинах содержание серы допускается не более 0,1%.

Органические кислоты вызывают коррозию цветных металлов и способствуют образованию эмульсии бензина с водой. Показателем содержания органических кислот является кислотность. Для стандартных бензинов кислотность нормируется не более 3 мг едкого кали (КОН), потребного для нейтрализации кислот, находящихся в 10 мл бензина. Содержание водорастворимых кислот и щелочей в бензинах не допускается.

Токсичность – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты воздействия топлива и продуктов его сгорания на человека и окружающую среду.

Наиболее токсичны этилированные бензины. Входящий в их состав тетраэтилсвинец является сильнодействующим ядом. Отравление бензином может произойти через дыхательные пути, кожу и при попадании в желудок. Весьма токсичными являются продукты сгорания бензинов. Всё это вызывает необходимость строгого соблюдения требований безопасности при работе с бензинами.

 

Марки автомобильных бензинов и порядок их применения на военной автомобильной технике

Заводами промышленности производятся следующие марки автомобильных бензинов: А-76, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-98 и А И- 95 «Экстра».

Буква «А» означает, что бензин автомобильный, цифровой индекс — октановое число, определённое по моторному или исследовательскому методам. В последнем случае к букве «А» добавляется буква «И».

Пример:

—          А-76 — автомобильный бензин с октановым числом по моторному методу 76;

—          АИ-93 — автомобильный бензин с октановым числом по исследовательскому методу 93.

Выпускаются этилированные и неэтилированные марки автомобильных бензинов летнего и зимнего вида, которые в практике можно отличить только по интенсивности испарения и окраске. Этилированный бензин марки АИ-93 имеет оранжево-красный цвет, этилированный А-76 – жёлтый. Неэтилированные бензины не окрашиваются.

Летние марки автобензинов применяют во всех районах, кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля до 1 октября, в южных районах — всесезонно. Зимние марки — для применения в северных и северо-восточных районах всесезонно, в остальных районах — с 1 октября до 1 апреля.

Для применения автомобильных бензинов на двигателях ВАТ в соответствии с приказом МО РФ 1992 года № 65 определены:

— АИ-93, ГОСТ 2084-77 (основная марка) – для двигателей ГАЗ-24-02, ГАЗ-24-03, ГАЗ-2410, ГАЗ-31-02, шасси 135ЛМ, Урал-375. Дублирующие марки бензина АИ-93 определяются инструкциями по эксплуатации заводов-изготовителей и химмотологическими картами.

— А И-95 «Экстра», ОСТ 38.01.9-75 (основная марка) – для двигателей ГАЗ-14 «Чайка». Дублирующей маркой бензина А  -95 является бензин АИ-98

— А-76 ,ГОСТ 2084-77 (основная марка) – для двигателей автомобилей УАЗ-469, УАЗ-3151 и их модификаций,ГАЗ-66, Зил-130, Зил-131, ГАЗ-53А, ГТ-СМ, ГТ-МУ.  Дублирующей маркой бензина А-76 является АИ-93.

С целью обеспечения долговечности работы двигателя и экономного  расходования горючего следует применять на машинах только марки бензинов, рекомендуемые инструкциями и соответствующими приказами.

Работа на бензине с очень высоким октановым числом может привести к обгоранию клапанов и перегреву двигателя, так как в результате снижения скорости сгорания и других факторов значительная часть смеси догорает в такте выпуска. Применение бензина с более низким, чем установлено, октановым числом приводит к детонации и, как следствие, к прогару головки блока цилиндров, увеличению износа цилиндров, поршней и колец, а иногда и к поломкам деталей кривошипно-шатунного механизма.

Следует учитывать вид применяемого бензина, так как при применении бензина летнего вида зимой будет затруднён из-за низкой испаряемости пуск двигателя, а несгоревшая часть бензина, стекая по стенкам цилиндров, будет смывать масляную плёнку, форсируя износ, а попадая в картер двигателя – разжижать масло.

При применении бензина зимнего вида летом будет наблюдаться образование паровых пробок в системе питания, ведущее к перебоям и полной остановке двигателя. Во всех случаях это скажется на потере мощности двигателя, уменьшении ресурсов его работы, перерасходе бензина.

Влияние отклонения показателей качества бензинов от требований ГОСТ 2084-77 на работу карбюраторных двигателей приведено в приложении А.

В США автомобильные бензины выпускаются следующих видов в зависимости от климатических условий: C- для холодного климата, М- для умеренного, W — для тёплого; H — для жаркого; E — для очень жаркого климата.

 

 

myauto-life.ru

Состав и эксплуатационные свойства основных видов топлив и масел переработка нефти

СОСТАВ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВ И МАСЕЛ

ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ – сложный многоступенчатый технологический процесс, результатом которого является широкий ассортимент товарных продуктов, отличающихся строением, физико-химическими свойствами, составом и областями применения; на нефтеперерабатывающих заводах после предварительной очистки от механических примесей, обессоливания и обезвоживания нефть поступает на переработку; по одному из вариантов:

  • по топливному варианту нефть поступает на атмосферно-вакуумную перегонку, где после многократной конденсации и испарения на тарелках ректификационной колонны происходит разделение нефти на фракции, после ректификации светлые продукты по-фракционно направляются на гидроочистку или каталитический риформинг, а вакуумный газойль и гудрон – на крекинг; выход светлых нефтепродуктов составляет 85% и выше в зависимости от состава перерабатываемой нефти;

  • по масляному варианту после отбора светлых нефтепродуктов, оставшийся после ректификации мазут направляют на глубокую вакуумную перегонку с температурами 350-500оС, где выделяют масляные дистилляты, которые подвергают комплексной очистке и используют для получения товарных масел; по м.в. получают также ряд ценных продуктов для нефтяного синтеза, строительной и химической отраслей промышленности.

Вырабатываемые на нефтеперерабатывающих заводах продукты подразделяют на следующие группы, различающиеся по составу, свойствам и областям применения:

1) топлива – бензины (топлива для двигателей с принудительным зажиганием), реактивные, дизельные, газотурбинные, печные, котельные, сжиженные газы коммунально-бытового назначения; 2) нефтяные масла; 3) парафины и церезины; 4) ароматические углеводороды; 5)нефтяные битумы; 6) нефтяной кокс; 7) пластические смазки; 8) присадки к топливам и маслам; 9) прочие нефтепродукты различного назначения.

БЕНЗИНЫ

Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные. Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства.

Автомобильные бензины

По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов; прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе. Примерные компонентные составы автомобильных бензинов различных марок приведены в таблице 1.

Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов (до 70%) с экологической точки зрения является лимитирующим фактором. К их недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям.

Бензины каталитического крекинга характеризуются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90-93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30-40 %, олефиновых - 25-35 %. В их составе практически отсутствуют диеновые углеводороды, поэтому они обладают относительно высокой химической стабильностью (индукционный период 800-900 мин.). По сравнению с бензинами каталитического риформинга для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов целесообразно использовать смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга.

Таблица 1

Средние компонентные составы автомобильных бензинов

Компонент

А-76(А-80)

А-76 этил.

АИ-91

А-92

А-92 этил.

АИ-95

АИ-98

1. Бензин каталитического риформинга:

мягкого режима

40-80

70-60

60-90

60-88

50-100

-

-

жесткого режима

-

-

40-100

40-100

10-40

45-90

25-88

2. Ксилольная фракция

-

-

10-20

10-30

-

20-40

20-40

3. Бензин каталитического крекинга

20-80

10-60

10-85

10-85

10-85

10-50

10-20

4. Бензин прямой перегонки

20-80

40-100

10-20

10-20

10-80

-

-

5. Алкилбензин

-

-

5-20

5-20

-

10-35

15-50

6. Бутаны и изопентан

1-7

1-5

1-10

1-10

1-7

1-10

1-10

7. Газовый бензин

5-10

5-10

5-10

5-10

5-10

-

-

8. Толуол

-

-

0-7

0-10

-

8-15

10-15

9. Бензин коксования

1-5

5-10

-

-

-

-

-

10. Гидростабилизированный бензин пиролиза

10-35

10-20

10-30

10-30

10-30

10-20

10-20

11. МТБЭ

н/в 8

-

5-12

5-12

-

10-15

10-15

Бензины таких термических процессов, как термический крекинг, замедленное коксование имеют низкую детонационную стойкость и химическую стабильность, высокое содержание серы и используются только для получения низкооктановых бензинов в ограниченных количествах.

При производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Алкилат (алкилбензин) – широкая бензиновая фракция, состоящая практически полностью из изопарафиновых углеводородов; имеет октановое число 90-95 по моторному методу.

Для достижения требуемого уровня детонационных свойств этилированных бензинов к ним добавляют этиловую жидкость (до 0,15 г свинца/дм3 бензина). Этиловая жидкость – смесь тетраэтилсвинца (54-60% вес.) с выносителями (галогенпроизводные соединения). Бензины, в которые добавлена этиловая жидкость, называют этилированными. В целях обеспечения безопасности в обращении и маркировки этилированные бензины должны быть окрашены. Алкилсвинцовые антидетонаторы так же, как и продукты их сгорания, высоко токсичны. Помимо высокой токсичности применение этилированных бензинов препятствовало широкому использованию на автомобилях катализаторов дожига отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. В связи с этим с 1 июля 2003 года согласно законопроекту, принятому Госдумой РФ, в России запрещаются производство и оборот этилированного бензина. В качестве альтернативы алкилсвинцовым антидетонаторам для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России допущены и используются при производстве бензинов органические соединения марганца, железа, ароматические амины. Широкое распространение в России и за рубежом при производстве высокооктановых бензинов получил метил-третбутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по исследовательскому методу и 98-110 по моторному.

К бензинам вторичных процессов, содержащим непредельные углеводороды, для их стабилизации и обеспечения требований по индукционному периоду разрешается добавлять антиокислители Агидол-1 (ионол – 2,6-дитрет.бутил-4-метилфенол) или Агидол-12 (раствор ионола).

Ассортимент автомобильных бензинов

В зависимости от октанового числа автобензины подразделяют на следующие марки:А-72, А-76, А-80 АИ-91, АИ-93 АИ-92, АИ-95, АИ-96, АИ-98 (производятся они по разным ГОСТам и ТУ). Для первых трех марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних - по исследовательскому (о чем свидетельствует буква "И" в маркировке бензина). Бензин А-72 практически не вырабатывается ввиду отсутствия техники, эксплуатируемой на нем. Наибольшая потребность существует в бензине АИ -92, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Бензины А-80 и АИ-96 предназначены в основном для поставки на экспорт. Технические условия на бензины марок А-76, А-80, АИ-91, АИ-92 и АИ-96 допускают вырабатывать их с использованием этиловой жидкости. При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается.

Все бензины в зависимости от показателей испаряемости делят на летние и зимние. Зимние бензины предназначены для применения в северных и северо-восточных районах в течение всех сезонов и в остальных районах с 1 октября до 1 апреля. Летние - для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля по 1 октября; в южных районах допускается применять летний бензин в течение всех сезонов.

В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов с 1997 г. вырабатывается четыре марки неэтилированных бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98» (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3). Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регуляр-91» предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93. Автомобильные бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.

С целью обеспечения Москвы и других регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта экологически чистыми топливами разработан ряд технических условий на бензины автомобильные неэтилированные с улучшенными экологическими показателями: «Городские», «ЯрМарка» и др. В технических условиях выпуска данных бензинов установлены более жесткие нормы по содержанию бензола, предусмотрено нормирование ароматических углеводородов и добавление моющих присадок. Основные ГОСТы и ТУ в соответствии с которыми выпускаются бензины приведены в разделе приложения.

Авиационные бензины

Авиационные бензины предназначены для применения в поршневых авиационных двигателях. В отличие от автомобильных двигателей, в авиационных используется в большинстве случаев принудительный впрыск топлива во впускную систему, что определяет некоторые особенности авиационных бензинов по сравнению с автомобильными. В связи с жесткими условиями применения авиационных бензинов к ним предъявляются более высокие требования, чем к автомобильным, в их состав входят компоненты ограниченного числа технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, алкилирования, ароматизации (т.е. компоненты, обладающие высокими антидетонационными свойствами и химической стабильностью). В состав авиационных бензинов могут также входить продукты изомеризации прямогонных фракций. Продукты вторичных процессов, содержащие олефиновые углеводороды, для получения авиационных бензинов не используются. С целью улучшения антидетонационных свойств бензинов в них вводят тетраэтилсвинец в больших количествах, чем в автомобильные бензины. Для стабилизации этиловой жидкости при хранении авиабензинов добавляется антиокислитель 4-оксидифениламин или Агидол-1. Как и все этилированные топлива, для безопасности в обращении и маркировки, авиационные бензины должны быть окрашены.

Ассортимент авиационных бензинов

В России вырабатывают следующие марки авиабензинов: Б-91/115, Б-95/130, Б-100/130, Б-100/130 малоэтилированный и Б-92. Марка авиабензина означает его октановое число по моторному методу, указываемое в числителе, и сортность на богатой смеси - в знаменателе дроби. Чем больше суммарное содержание в бензине ароматических углеводородов, тем выше его сортность на богатой смеси. В течение 1988-1992 гг. разработан единый бензин Б-92 без нормирования показателя «сортности на богатой смеси». Кроме описанных выше марок авиационных бензинов, которые применяются непосредственно для эксплуатации поршневых двигателей, вырабатывается неэтилированный бензин марки Б-70. В настоящее время этот бензин используется, в основном, как бензин-растворитель. Авиационный бензин Б-70 готовят на основе бензина прямой перегонки или рафинатов риформинга с добавлением высокооктановых компонентов.

СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ

Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации:

  • иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;

  • иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя;

  • не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия;

  • иметь хорошие антидетонационные характеристики и др.

  • в последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

Испаряемость

Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении - 1:14 - т.е. создать рабочую смесь. К физико-химическим показателям, от которых зависит испаряемость бензинов, относят давление насыщенных паров, фракционный состав, скрытую теплоту испарения, коэффициент диффузии паров, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность. Из перечисленных показателей важнейшими, определяющими испаряемость бензинов, являются давление насыщенных паров и фракционный состав. По вязкости, поверхностному натяжению, скрытой теплоте испарения, коэффициенту диффузии паров, теплоемкости бензины разного состава сравнительно мало различаются между собой, и эти различия нивелируются конструктивными особенностями двигателей. Давление насыщенных паров и фракционный состав являются функциями состава бензина, и эти показатели могут существенно различаться для разных бензинов. Эти два параметра определяют пусковые свойства бензинов, их склонность к образованию паровых пробок, физическую стабильность.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой. В лабораторных условиях давление насыщенных паров определяют при температуре 37,8°С и соотношении паровой и жидкой фаз (3,8-4,2):1 в "Бомбе Рейда" (ГОСТ 1756-52) или аппарате с механическим диспергированием типа "Вихрь" (ГОСТ 28781—90).

Фракционный состав

Фракционный состав бензинов определяют перегонкой на специальном приборе, при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10, 50, 90 % и конца кипения, или объем выпаривания при 70, 100 и 180°С. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров бензинов определяются конструкцией автомобильного двигателя и климатическими условиями его эксплуатации.

  1. С одной стороны, необходимо обеспечить запуск двигателя при низких температурах, с другой стороны — предотвратить нарушения в работе двигателя, связанные с образованием паровых пробок при высоких температурах. Пусковые свойства бензина зависят от содержания в нем легких фракций, которое может быть определено по давлению насыщенных паров и температуре перегонки 10 % или объему легких фракций, выкипающих при температуре до 70°С. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в составе бензинов может вызвать неполадки в работе прогретого двигателя, связанные с образованием паровых пробок в системе топливоподачи. Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является интенсивное испарение топлива вследствие его перегрева. В условиях жаркого климата это явление может иметь массовый характер. Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже температуры начала кипения и перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 °С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок.

От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды.

  1. От фракционного состава зависят такие показатели как скорость прогрева двигателя, его приемистость, износ цилиндро-поршневой группы. Приемистость – способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов. Наиболее существенное влияние на скорость прогрева двигателя и его приемистость оказывает температура перегонки 50 % бензина. Температура выкипания 90 % бензина также влияет на эти характеристики, но в меньшей степени. Скорость прогрева двигателя, его приемистость зависят и от температуры окружающего воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем ниже должна быть температура перегонки 50 % бензина для обеспечения быстрого прогрева и хорошей приемистости двигателя. При понижении температуры это влияние усиливается. Поэтому нормы на этот показатель также зависят от температурных условий эксплуатации и различаются по сезону и климатическим зонам.

  2. Для нормальной работы двигателя большое значение имеет полнота испарения топлива, которая характеризуется температурой перегонки 90 % бензина и температурой конца кипения. При неполном испарении бензина во впускной системе часть его может поступать в камеру сгорания в жидком виде, смывая масло со стенок цилиндров. Жидкая пленка через зазоры поршневых колец может проникать в картер, при этом происходит разжижение масла. Это приводит к повышенным износам и отрицательно влияет на мощность и экономичность работы двигателя. Снижение температуры конца кипения бензинов может повысить их эксплуатационные свойства, однако это снижает ресурс бензинов. Температура конца кипения (tк.к.) бензинов также характеризует полноту сгорания бензинов и равномерность распределения рабочей смеси по цилиндрам двигателя; при tк.к. выше 220 оС происходит неполное сгорание бензинов, повышается его расход, а также увеличивается износ двигателя, снижаются его экономичность и мощность.

Как было указано выше, требования к испаряемости автомобильных бензинов в значительной мере зависят от температурных условий их применения. С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики испаряемости бензинов всех марок

Показатели

Класс

1

2

3

4

5

1. Давление насыщенных паров бензина, кПа

35-70

45-80

55-90

60-95

80-100

2. Фракционный состав: 

  температура начала перегонки, °С, не ниже

35

35

не нормир.

не нормир.

не нормир.

  пределы перегонки, °С, не выше: 

  - 10%

75

70

65

60

55

  - 50%

120

115

110

105

100

  - 90%

190

185

180

170

160

  конец кипения, °С,

не выше

215

  объемная доля остатка в колбе, %

2

  остаток и потери, %

4

  объем испарившегося бензина, %, при температуре: 

  70 °С

10-45

15-45

15-47

15-50

15-50

  100 °С

35-65

40-70

40-70

40-70

40-70

  180 °С, не менее

85

85

85

85

85

3. Индекс испаряемости, не более

900

1000

1100

1200

1300

Детонационная стойкость

Этот показатель характеризует способность автомобильных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер. При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Показателем детонационной стойкости автомобильных бензинов является октановое число. Октановое число численно равно содержанию (% об.) изооктана (2,2,4,-триметилпентана) в его смеси с н – гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия в стандартных условиях на бедной рабочей смеси. В лабораторных условиях октановое число автомобильных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511-82) и исследовательским (по ГОСТ 8226-82).

Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом. Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды.

Детонационная стойкость автомобильных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стойкость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафиновые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке:

ароматические >изопарафины > олефины > нафтены > н-парафины.

Разницу между октановыми числами бензина, определенными двумя методами, называют чувствительностью бензина. Наибольшую чувствительность имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность. Соответственно более по чувствительности (9-12 ед.) отличаются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащие непредельные и ароматические углеводороды. Менее чувствительны (1-2 ед.) к режиму работы двигателя алкилбензин и прямогонные бензины, состоящие из парафиновых и изопарафиновых углеводородов.

Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты (этиловую жидкость, органические соединения марганца, железа, ароматические амины, метил-третбутиловый эфир).

Химическая стабильность

Этот показатель характеризует способность бензина сохранять свои свойства и состав при длительном хранении, перекачках, транспортировании или при нагревании впускной системы двигателя. Химические изменения в бензине, происходящие в условиях транспортирования или хранения, связаны с окислением входящих в его состав углеводородов. Следовательно, химическая стабильность бензинов определяется скоростью реакций окисления, которая зависит от условий процесса и строения окисляемых углеводородов.

При окислении бензинов происходит накопление в них смолистых веществ, образующихся в результате окислительной полимеризации и конденсации продуктов окисления. На начальных стадиях окисления содержание в бензине смолистых веществ невелико, и они полностью растворимы в нем. По мере углубления процесса окисления количество смолистых веществ увеличивается, и снижается их растворимость в бензине. Накопление в бензинах продуктов окисления резко ухудшает их эксплуатационные свойства. Смолянистые вещества могут выпадать из топлива, образуя отложения в резервуарах, трубопроводах и др. Окисление нестабильных бензинов при нагревании во впускной системе двигателя приводит к образованию отложений на ее элементах, а также увеличивает склонность к нагарообразованию на клапанах, в камере сгорания и на свечах зажигания.

Окисление топлив представляет собой сложный, многостадийный свободнорадикальный процесс, происходящий в присутствии кислорода воздуха. Скорость реакции окисления углеводородов резко возрастает с повышением температуры. Контакт с металлом оказывает каталитическое воздействие на процесс окисления. Низкую химическую стабильность имеют олефиновые углеводороды, особенно диолефины с сопряженными двойными связями. Высокой реакционной способностью обладают также ароматические углеводороды с двойной связью в боковой цепи. Наиболее устойчивы к окислению парафиновые углеводороды нормального строения и ароматические углеводороды. Химическая стабильность автомобильных бензинов определяется в основном их углеводородным составом.

Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины термического крекинга, коксования, пиролиза, каталитического крекинга, которые в значительных количествах содержат олефиновые и диолефиновые углеводороды. Бензины каталитического риформинга, прямогонные бензины, алкилбензин химически стабильны.

Химическую стабильность товарных бензинов и их компонентов оценивают стандартными методами путем ускоренного окисления при температуре 100°С и давлении кислорода по ГОСТ 4039-88. Этим методом определяют индукционный период, т.е. время от начала испытания до начала процесса окисления бензина. Чем выше индукционный период, тем выше стойкость бензина к окислению при длительном хранении. По индукционным периодам бензины различных технологических процессов существенно различаются. Индукционные периоды бензинов термического крекинга составляют 50-250 мин; каталитического крекинга - 240-1000 мин; прямой перегонки - более 1200 мин; каталитического риформинга - более 1500 мин.

Установлено, что бензины, характеризующиеся индукционным периодом не менее 900 мин, могут сохранять свои свойства в течение гарантийного срока хранения (5 лет). Так как не все бензины предназначены для длительного хранения, в нормативно-технической документации нормы на индукционный период установлены от 360 до 1200 мин.

Химическая стабильность бензинов в определенной степени может быть охарактеризована йодным числом, которое является показателем наличия в бензине непредельных углеводородов.

Химическая стабильность этилированных бензинов зависит также от содержания в них этиловой жидкости, так как тетраэтилсвинец при хранении подвергается окислению с образованием нерастворимого осадка.

Для обеспечения требуемого уровня химической стабильности в автомобильные бензины, содержащие нестабильные компоненты, разрешается добавлять антиокислительные присадки Агидол-1 или Агидол-12.

Склонность к образованию отложений и нагарообразованию

Применение автомобильных бензинов, особенно этилированных, сопровождается образованием отложений во впускной системе двигателя, в топливном баке, на впускных клапанах и поршневых кольцах, а также нагара в камере сгорания. Наиболее интенсивное образование отложений происходит на деталях карбюратора. Образование отложений на указанных деталях приводит к нарушению регулировки карбюратора, уменьшению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, увеличению токсичности отработавших газов. Образование отложений в топливной системе частично зависит от содержания в бензинах смолистых веществ, нестабильных углеводородов, неуглеводородных примесей, от фракционного и группового состава, которые определяют моющие свойства бензина. Установлено, что повышенному нагарообразованию способствует высокое содержание в бензинах олефиновых и ароматических углеводородов, особенно высококипящих. Содержание ароматических и олефиновых углеводородов в товарных бензинах ограничивается соответственно 55 и 25 % (об.). Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя.

Наиболее эффективным способом борьбы с образованием отложений во впускной системе двигателя является применение специальных моющих или многофункциональных присадок. Такие присадки широко применяют за рубежом. В России также разработаны и допущены к применению присадки аналогичного назначения.

Эксплуатационные свойства

Автомобильные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания - коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания общей и меркаптановой серы, кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в нормативно-технической документации на бензины. Бензин должен выдерживать испытание на медной пластинке. Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозионных или многофункциональных присадок.

РЕАКТИВНЫЕ ТОПЛИВА

Большинство летальных аппаратов в настоящее время оснащено воздушно-реактивными двигателями (ВРД). Топлива для ВРД: реактивные топлива , авиационные керосины –вырабатывают на базе прямогонных фракций нефти и газойлей каталитических процессов с применением в ряде случаев гидрогенизационных процессов. Основное сырье для производства массовых реактивных топлив - среднедистиллятная фракция нефти, выкипающая в пределах температур 140-280°C. В зависимости от качества перерабатываемой нефти (содержания меркаптанов и общей серы в дистиллятах) топливо получают либо прямой перегонкой, либо в смеси с гидроочищенным или демеркаптанизированным компонентом (смесевое топливо). Содержание гидроочищенного компонента в смеси не должно быть более 70 % во избежание значительного снижения противоизносных свойств. При гидроочистке из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные и нестабильные соединения, содержащие серу, азот и кислород, при этом повышается термическая стабильность, как было указано ранее, и снижается коррозионная агрессивность топлива.

Для улучшения пониженных в результате применения гидрогенизационных процессов химической стабильности и противоизносных свойств в топливо вводят антиокислительные и противоизносные присадки.

Ассортимент реактивных топлив

Реактивные топлива вырабатывают для самолетов дозвуковой авиации и для сверхзвуковой авиации. Предусмотрено производство семь марок топлива: ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2, РТ, Т-6 и Т-8В. Массовыми топливами в настоящее время практически являются топлива двух марок: ТС-1 (высшего и первого сортов), РТ (высшей категории качества). Топливо РТ полностью соответствует требованиям, предъявляемым к реактивным топливам высшей категории качества, и находится на уровне международном стандартов, превосходя его по отдельным эксплуатационным свойствам. Оно имеет высокие противоизносные свойства, химическую и термоокислительную стабильность, не агрессивно в отношении конструкционных материалов, практически не содержит меркаптанов и содержит менее 0,02 % общей серы, может храниться до 10 лет без изменения качества и полностью обеспечивает ресурс работы двигателя.

Основные характеристики реактивных топлив приведены в приложении 6.

СВОЙСТВА РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ

В связи с особыми условиями эксплуатации к реактивным топливам предъявляют следующие требования:

  • высокие полнота и теплота сгорания, предопределяющие дальность полета самолета;

  • хорошие прокачиваемость и низкотемпературные свойства для обеспечения подачи топлива в камеру сгорания;

  • низкая склонность к образованию отложений, характеризуемая высокой химической и термоокислительной стабильностью;

  • хорошая совместимость с материалами: низкие противокоррозионные свойства по отношению к металлам и отсутствие воздействия на резиновые технические изделия;

  • хорошие противоизносные свойства, обусловливающие небольшое изнашивание деталей топливной аппаратуры;

  • антистатические свойства, препятствующие накоплению зарядов статического электричества, что обеспечивает пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.

Основная электризация происходит на фильтрах, особенно на фильтрах тонкой очистки. Электризация топлива при фильтрации может возрастать в 200 раз. Поэтому с повышением требований к чистоте топлива, т.е. с увеличением тонкости фильтрации опасность воспламенения топливо-воздушных смесей от разрядов статического электричества значительно возрастает. Существуют различные технические способы защиты от статического электричества: нейтрализаторы, азотирование воздушных подушек над топливом, антиэлектризующие фильтры. Однако они лишь локально решают проблему. Единственным способом, обеспечивающим и гарантирующим безопасность прокачки топлив и заправки авиатехники и танкеров, является применение антистатических присадок.

ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

Дизельное топливо предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Воспламенение топлив в дизельных двигателях происходит при впрыске топлива в воздух, нагретый до высокой температуры за счет сжатия поршнем. Дизельные двигатели относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям, у них меньше расход топлива и выше КПД, чем у карбюраторных. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями. Дизели устанавливаются на тракторах, тепловозах, морских и речных судах, тяжеловесных грузовых автомобилях и автобусах.

Дизельные топлива состоят из средних дистиллятных фракций нефти, перегоняющихся в пределах 180-3600С, легких газойлей каталитического крекинга и гидрокрекинга. Для улучшения качественных характеристик в дизельные топлива вводят присадки (депрессорные, моющие, повышающие цетановое число, антидымные и др.).

Ассортимент дизельных топлив

Отечественная промышленность выпускает топливо для быстроходных дизелей и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники трех марок: Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха выше 0 °С; З — зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь Т заст А — арктическое, температура применения которого до -50 °С. К дизельным топливам относятся также моторное топливо для среднеоборотных и малооборотных дизелей ДТ и ДМ. Для поставок на экспорт вырабатывают дизельное экспортное топливо, содержащее серу 0,2 %.

С 1981 г. вырабатывают зимнее дизельное топливо с депрессорными присадками марки ДЗп. Получают его на базе летнего дизельного топлива с добавление присадок, снижающих температуру застывания до -30 °С, что позволяет использовать летнее дизельное топливо в зимний период времени при низких температурах температуре. Депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.

С учетом ужесточающихся экологических требований выпускается также экологически чистое дизельное топливо двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива. В данных топливах более жестко нормируются показатели на серу и ароматические углеводороды.

Основные нормативные показатели дизельных топлив приведены в приложении 7,8.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива следующие:

  • цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;

  • фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя;

  • вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливание в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;

  • низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива;

  • степень чистоты, характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндро-поршневой группы двигателя;

  • температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива в дизелях;

  • наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ.

Воспламеняемость

Склонности ДТ к воспламенению и жесткость работы дизеля оценивается цетановым числом (ЦЧ). Для его определения по длительности периода задержки воспламенения пользуются установкой с одноцилиндровым двигателем - ИТ 9-3. Сущность определения воспламеняемости ДТ по методу совпадения вспышек заключается в сравнении испытываемого образца топлива с эталонными топливами, воспламеняемость которых известна. В качестве эталонов приняты два углеводорода. Первый - цетан С16Н34 - нормальный углеводород парафинового ряда, имеет очень небольшой период задержки воспламенения и обеспечивает мягкую работу двигателя. Его ЦЧ принимается за 100 ед. Вторым углеводородом является a -метилнафталин С10Н17СН3 - ароматического ряда, который очень трудно окисляется и воспламеняется, имеет большой период задержки воспламенения, вызывает жесткую работу дизеля. Условно его цетановое число принято за 0 ед. Если ЦЧ дизельного топлива ниже 40 ед., то запустить холодный двигатель не только зимой, но и в летнее время трудно. Нормальный пуск и мягкая работа дизелей в летнее время обеспечивается топливом с ЦЧ около 45 ед., а в зимнее - 50 ед. Более высокие значения ЦЧ для дизелей существующих конструкций не нужны, так как это повышение уже не сказывается заметно на улучшении рабочего процесса. При большом цетановом числе (более 60) топливо сгорает сразу же после впрыска в камеру, плохо смешивается с воздухом, в результате ухудшается экономичность двигателя и возрастает дымность отработавших газов.

Низкотемпературные свойства

При охлаждении топлив пара­финовые углеводороды нормального строения выпадают в виде кристаллов различной формы. Топливо мутнеет, возникает опас­ность забивки фильтров кристаллами углеводородов. Температура, при которой возникает это явление, получила название темпера­туры помутнения или начала кристаллизации. При дальнейшем снижении температуры выделившиеся кристаллы образуют сетча­тые каркасные структуры, топливо теряет подвижность т.е. застывает. Эту температуру называют темпера­турой застывания. По температурам помутнения и застывания топлива судят о возможностях его использования при низких температурах. Показатель этот настолько важен, что по его вели­чине товарные топлива делят на марки летнее, зимнее, арктическое.

Бензиновые и керосиновые фракции нефтей и продуктов их переработки, как правило, имеют низкие температуры застывания. В дизельных и более тяжелых фракциях содержится много высо­коплавких парафиновых углеводородов, и улучшение низкотемпе­ратурных свойств этих фракций является одной из важнейших задач нефтеперерабатывающей промышленности.

Фракционный состав

Фракционный состав дизельного топлива влияет на полноту сгорания, условия распыления, дымность выхлопа, степень нагарообразования. При высоком содержании легких фракций увеличивается давление сгорания, двигатель работает более жестко. В то же время утяжеление ухудшает условия распыления, уменьшает скорость образования рабочей смеси, приводи к повышенному дымлению и снижению экономичности двигателя. Оптимальный фракционный состав диктуется конструктивными особенностями дизелей и условиями их эксплуатации. Для дизельных топлив контролируют температуры перегонки 50 и 96 объемных %.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Задача работы: проанализировать фракционный состав предложенного топлива двумя способами:

  • определить температуру начала кипения топлива, температуру выкипания 10, 50 и 90 об. %;

В соответствии с полученными результатами установить тип предложенного топлива (бензин, реактивное топливо, дизельное топливо), в случае бензинов установить класс испаряемости.

Приборы, реактивы, материалы

Топливо, колба Вюрца, насадка Вюрца, прямой холодильник, алонж, мерный цилиндр, термометр на 2500С, кипелки, электронагревательный прибор.

Проведение работы

Рисунок. Установка для перегонки

1 – термометр,

2 – насадка Вюрца,

3– круглодонная колба,

4 – холодильник Либиха,

5 – алонж,

6 – приемник - мерный цилиндр.

Собирают установку для перегонки представленную на рисунке. Во взвешенную колбу помещают 30 мл отфильтрованного нефтепродукта и снова взвешивают для определения массы нефтепродукта, по данным результатам приблизительно оценивают плотность топлива. В колбу помещают кипелки. При простой перегонке термометр следует помещать так, чтобы верхняя граница ртутного шарика находилась на уровне нижнего края отверстия отводной трубки. Нагревательный прибор подставляют и включают только после того, как вся установка для перегонки полностью собрана и проверено плотное присоединение шлифов, наличие кипелок, и приемника.

Определение фракционного состава нефтепродукта проводится параллельно двумя способами, описанными в задании. Для установления фракционного состава по первому методу следует предварительно рассчитать объем нефтепродукта, который должен отогнаться при 10, 50 и 90% перегонке и при соответствующих значениях фиксировать температуру перегонки. После окончания перегонки дать остыть колбе и определить объем остатка мерным цилиндром. Рассчитать потери при перегонке. Перегнанный нефтепродукт и остаток от перегонке сдать в препараторскую. Полеченные результаты занести в таблицу и сделать выводы по типу и классификации топлива.

Таблица.

Фракционный состав нефтепродукта

V топлива =

m пустой колбы =

m колбы и топлива =

m топлива =

Показатель

Эксперименталь-ные данные

Характеристики топлива в соответствии с ГОСТ (номер ГОСТа)

Плотность топлива, г/см3

Температура начала кипения, 0С

Температура перегонки топлива

10 %

50%

90%

Объем испарившегося топлива при температуре

700С

1000С

1800С

Остаток в колбе, % (об.)

Потери, % (об.)

Остаток и потери, % (об.)

Техника безопасности

При выполнении работ по перегонке нефтепродуктов не­обходимо строго соблюдать правила противопожарной безопасности, к которым относятся следующие:

  • наливать, производить любые операции в дали от нагревательных приборов. Склянки с указанными жидкостями не следует оставлять вблизи зажженного огня;

  • запрещается нагревать легковоспламеняющиеся жидкости на открытом пламени;

- в случае воспламенения жидкости необходимо использовать для тушения сухой песок, кошму (одеяло) или огнету­шитель, имеющиеся в лаборатории;

- при загорании одежды следует плотно обернуть пострадавшего одеялом (кошмой) и тем самым прекратить доступ воздуха к горяще­му объекту.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Классификация нефтепродуктов.

  2. Ассортимент бензинов, состав, свойства.

  3. Основные требования, предъявляемые к топливам различных классов.

  4. Зависимость эксплуатационных характеристик бензинов от его состава и свойств.

  5. Реактивные топлива ассортимент состав.

  6. Свойства реактивных топлив.

  7. Ассортимент дизельных топлив.

  8. Эксплуатационные свойства дизельных топлив (воспламеняемость, низкотемпературные свойства, фракционный состав).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Характеристики автомобильных бензинов (ГОСТ 2084-77)

Показатели

А-72 неэтил.

А-76 неэтил.

А-76 этил.

АИ-91 неэтил.

АИ-93 неэтил.

АИ-95 неэтил.

1. Детонационная стойкость: октановое число, не менее:

моторный метод

72

76

76

82,5

85

85

исследовательский метод

не нор.

не нор.

не нор.

91

93

95

2. Массовое содержание свинца, г/дм3, не более

0,013

0,013

0,17

0,013

0,013

0,013

  1. Фракционный состав:

температура начала перегонки бензина, °С, не ниже:

летнего

35

35

35

35

35

30

зимнего

не

нормир.

не нормир.

не нормир.

не нормир.

не нормир.

не нормир.

- 10% бензина перегоняется при тем-ре, °С, не выше:

летнего

70

70

70

70

70

75

зимнего

55

55

55

55

55

55

- 50% бензина перегоняется при тем-ре, °С, не выше:

летнего

115

115

115

115

115

120

зимнего

100

100

100

100

100

105

- 90% бензина перегоняется при тем-ре, °С, не выше:

летнего

180

180

180

180

180

180

зимнего

160

160

160

160

160

160

- конец кипения бензина, °С, не выше:

летнего

195

195

195

205

205

205

зимнего

185

185

185

195

195

195

- остаток в колбе, %, не более

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

- остаток и потери, %, не более

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4. Давление насыщенных паров бензина, кПа:

летнего, не более

66,7

66,7

66,7

66,7

66,7

66,7

зимнего

66,7-93,3

66,7-93,3

66,7-93,3

66,7-93,3

66,7-93,3

66,7-93,3

5. Кислотность, мг КОН/100 см3, не более

3,0

1,0

3,0

3,0

0,8

2,0

6. Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более:

на месте производства

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

на месте потребления

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

7. Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее

600

1200

900

900

1200

900

8. Массовая доля серы, %, не более

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

9. Цвет

-

-

желтый

-

-

-

Примечания: 1. Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке - выдерживают; содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды - отсутствие; плотность при 20 °С - не нормируется, определение обязательно. 2. Для городов и районов, а также предприятий, где Главным санитарным врачем запрещено применение этилированных бензинов, предназначаются только неэтилированные. 3. Допускается вырабатывать бензин, предназначенный для применения в южных районах, со следующими показателями по фракционному составу:   10% перегоняется при температуре не выше 75 °С;   50% перегоняется при температуре не выше 120 °С; 4. Для бензинов, изготовленных с применением компонентов каталитического риформинга, допускаемая температура конца кипения не выше 205 °С - для летнего и не выше 195 °С - для зимнего.

Приложение 2

Характеристики автомобильных экспортных бензинов (ТУ 38.001165-97) и АИ-98 (ТУ 38.401-58-122-95 и ТУ 38.401-58-127-95)

Показатели

А-80

А-92

А-96

АИ-98 неэтилир.

1. Плотность, кг/м3, при температуре:

20 °С, не более

755

770

770

Не нормир. Опред. обяз.

15 °С

не нормир.

не нормир.

не нормир.

не нормир.

2. Детонационная стойкость, октановое число, не менее:

моторный метод

76

83

85

88

исследовательский метод

80

92

96

98

3. Массовое содержание свинца, г/дм3, не более

бензин этилированный

0,15

0,15

0,15

-

бензин неэтилированный

0,013

0,013

0,013

0,013

  1. Фракционный состав:

тем-ра начала перегонки бензина, °С, не ниже:

35

35

35

35

- 10% бензина перегоняется при тем-ре, °С, не выше:

70

75

75

75

- 50% бензина перегоняется при тем-ре, °С, не выше:

120

120

120

120

- 90% бензина перегоняется при тем-ре, °С, не выше:

190

190

190

190

- конец кипения бензина, °С, не выше:

215

215

215

215

- остаток в колбе, %, не более

1,5

1,5

1,5

1,5

- остаток и потери, %, не более

4,0

4,0

4,0

4,0

5. Давление насыщенных паров бензина, кПа (мм рт. ст.), не более:

79,9 (600)

79,9 (600)

79,9 (600)

79,9 (600)

6. Кислотность, мг КОН/100 см3, не более

3,0

3,0

3,0

3,0

7. Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более:

5,0

5,0

5,0

5,0

8. Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее

600

600

600

600

9. Массовая доля серы, %, не более

0,05

0,05

0,05

0,05

10. Цвет

бесцветный или бледно-желтый

бесцветный или бледно-желтый

бесцветный или бледно-желтый

-

11. Докторская проба

отрицательная

отрицательная

отрицательная

-

12. Массовая доля меркаптановой серы, %, не более

0,001

0,001

0,001

-

13. Содержание бензола, %(об.), не более

-

-

-

5,0

14. Массовая доля МТБЭ, %, не более

-

-

-

12

Примечания: Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке - выдерживают; содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды - отсутствие.

Приложение 3

Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105-97

Показатели

Нормаль-80

Регуляр-91

Премиум-95

Супер-98

1. Октановое число, не менее:

моторный метод

76,0

82,5

85,0

88,0

исследовательский метод

80,0

91,0

95,0

98,0

2. Содержание свинца, г/дм3, не более

0,010

3. Содержание марганца, мг/дм3, не более

50

18

-

-

4. Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более:

5,0

5. Индукционный период бензина, мин, не менее

360

6. Массовая доля серы, %, не более

0,05

7. Объемная доля бензола, %, не более

5

8. Испытание на медной пластине

Выдерживает, класс 1

9. Внешний вид

Чистый, прозрачный

10. Плотность при 15 °С, кг/м3

700-750

725-780

725-780

725-780

Примечания: 1. Содержание марганца определяют только для бензинов с марганцевым антидетонатором (МЦТМ).

2. Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5 лет) в Госрезерве и Министерстве обороны, должны иметь индукционный период не менее 1200 мин.

Приложение 4

Характеристики бензинов с улучшенными экологическими показателями

Показатели

АИ-80ЭК

АИ-92ЭК

АИ-95ЭК

АИ-98ЭК

ЯрМарка 92 Е

ЯрМарка 95 Е

ТУ 38.401-58-171-96

ТУ 38.301-25-41-97

1. Октановое число, не менее:

моторный метод

76,0

83,0

85,0

88,0

83,0

85,0

исследовательский метод

80,0

92,0

95,0

98,0

92,0

95,0

2. Содержание свинца, г/дм3, не более

0,010

0,010

0,010

0,010

0,010

0,010

3. Фракционный состав: объём испарившегося бензина, %, при температуре:

70 °С

10-50

15-50

15-50

15-50

15-50

15-50

100 °С

35-70

40-70

40-70

40-70

40-70

40-70

180 °С

≥85

≥85

≥85

≥85

≥85

≥85

конец кипения бензина, °С, не выше

215

215

215

215

215

215

остаток в колбе, % (об.), не более:

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

4. Давление насыщенных паров бензина, кПа:

летний период с 1 апреля по 1 октября

35-70

35-70

35-70

35-70

35-70

35-70

зимний период с 1 октября по 1 апреля

-

-

-

-

60-100

60-100

5. Индекс паровой пробки, не более:

летний период

950

950

950

950

950

950

зимний период

1250

1250

1250

1250

1250

1250

6. Содержание фактических смол, мг/100 см3, на месте производства, не более

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

7. Объёмная доля, %, не более:

ароматических углеводородов

-

-

-

-

45

45

в том числе бензола

3

3

5

5

3

3

8. Индукционный период бензина на месте производства, мин, не менее

360

360

360

360

360

360

9. Массовая доля серы, %, не более

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

10. Плотность при 20 °С, кг/м3, не более

780

780

780

780

780

780

Примечания: Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке - выдерживают; содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды - отсутствие.

Приложение 5

Характеристики авиационных бензинов

Показатели

Б-95/130ГОСТ 1012-72

Б-91/115ГОСТ 1012-72

Б-92ТУ 38.401-58-47-92

Б-70ТУ 38. 101913-82

Содержание тетраэтилсвинца, г/1 кг бензина, не более

3,1

2,5

2,0

-

Детонационная стойкость:

октановое число по моторному методу, не менее

95

91

91,5

70

сортность на богатой смеси, не менее

130

115

-

-

Удельная теплота сгорания низшая, Дж/кг (ккал/кг), не менее

42947·103(10250)

42947·103(10250)

42737·103(10200)

-

Фракционный состав:

температура начала перегонки, °С, не ниже

40

40

40

40

перегоняется при температуре, °С, не выше:

10 %

82

82

82

88

50 %

105

105

105

105

90 %

145

145

145

145

97,5 %

180

180

180

180

остаток, %, не более

1,5

1,5

1,5

1,5

Давление насыщенных паров, Па

33325-45422

29326-47988

29326-47988

47988

Кислотность, мг КОН/100 см3, не более

0,3

0,3

1,0

1,0

Температура начала кристаллизации, °С, не выше

-60

-60

-60

-60

Йодное число, г йода/100 г бензина, не более

6,0

2,0

2,0

2,0

Массовая доля ароматических углеводородов, %, не более

35

35

Не нормируется. Определение обязательно.

12-20

Содержание фактических смол, мг/100 см3 бензина, не более

4,0

3,0

3,0

2,0

Массовая доля серы, %, не более

0,03

0,03

0,05

0,05

Цвет

Желтый

Зеленый

Зеленый

Бесцветный

Массовая доля параоксидифениламина, %

0,002-0,005

0,002-0,005

-

-

Период стабильности, ч, не менее

12

12

8

-

Примечания: 1) Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке - выдерживает;содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды - отсутствие; прозрачность - прозрачный; плотность при 20 °С, кг/м3 - не нормируется, определение обязательно. 2) Для авиационного бензина марки Б-91/115, получаемого на основе компонента каталитического крекинга, устанавливаются: а) йодное число - 10 г йода/100 г бензина. б) содержание фактических смол не более 4 мг/100 см3 бензина. 3) Для авиационных бензинов марок Б-95/130 и Б-91/115, выработанных из бакинских нефтей, допускается содержание параоксидифениламина 0,004-0,010 %, а на базе бензинов каталитического крекинга не менее 0,004 %. 4) С 1 мая по 1 октября нижний предел давления насыщенных паров авиационных бензинов не служит браковочным признаком, за исключением отгружаемых на длительное хранение. 5) Для авиационных бензинов, сдаваемых после длительного хранения (более 2 лет), допускаются отклонения при определении фракционного состава по ГОСТ 2177-82 для температуры перегонки 10 и 50 % на 2 °С и 90 % на 1 °С. Этилированные авиационные бензины после длительного хранения допускается сдавать с периодом стабильности не менее 2 ч.6. Норма по показателю пункта 3 для бензинов с добавлением базового компонента крекинга должна быть не менее 43157·103 (10300) Дж/кг (ккал/кг). 7) По согласованию с потребителями допускается изготовлять авиационные бензины по показателю "период стабильности" с нормой не менее 8 ч.

Приложение 6

Характеристики реактивных топлив по ГОСТ 12308-80

Показатели

ТС-1*

Т-1

Т-1С

Т-2

РТ

Т-6

Т-8В

Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее

780(775)

800

810

755

775

840

800

Фракционный состав:

температура начала перегонки , °С:

не ниже

-

-

-

60

135

195

165

не выше

150

150

150

-

155

-

-

отгоняется при температуре, °С, не выше:

10 %

165

175

175

145

175

220

185

50 %

195

225

225

195

225

255

Не норм.

90 %

230

270

270

250

270

290

Не норм.

98 %

250

280

280

280

280

315

280

Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:

20 °С, не менее

1,30(1,25)

1,50

1,50

1,05

1,25

>,5

-40 °С, не более

8

16

16

6

16

60

16

Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее

43120(42900)

42900

42900

43100

43120

42900

42900

Высота некоптящего пламени, мм, не менее

25

20

20

25

25

20

20

Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива

0,2-0,7

0,4-0,7

0,4-0,7

Йодное число, г I2/100 г топлива, не более

2,5 (3,5)

2,0

2,0

3,5

0,5

0,8

0,9

Температура, °С:

вспышки в закрытом тигле, не ниже

28

30

30

-

28

62

45

начала кристаллизации, не выше

-60

-60

-60

-60

-55

-60

-50

Термоокислительная стабильность в статических условиях при 150 °С, не более:

содержание осадка, мг/100 см3 топлива

18

35

6

18

6

6

6

содержание растворимых смол, мг/100 см3 топлива

-

-

-

-

30

60

-

содержание нерастворимых смол, мг/100 см3 топлива

-

-

-

-

3

Отс.

-

содержание фактических смол, мг/100 см3, не более

3(5)

6

6

5

4

4

4

Массовая доля, %, не более:

ароматических углеводородов

22

20

20

22

22

10

22

общей серы

0,20(0,25)

0,10

0,10

0,25

0,10

0,05

0,10

меркаптановой серы

0,003(0,005)

-

0,001

0,005

0,001

Отс.

0,001

нафталиновых углеводородов

-

-

-

-

1,5

0,5

2,0

Зольность, %, не более

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

Люминометрическое число, не ниже

-

-

-

-

50

45

50

Термоокислительная стабильность динамическим методом при 150-180 °С:

перепад давления на фильтре за 5 ч, кПа, не выше

-

-

-

-

10

10

10

отложения на подогревателе, баллы, не более

-

-

-

-

2

1

1

Взаимодействие с водой, баллы, не более:

состояние поверхности раздела

1

-

-

-

1

1

1

состояние разделенных фаз

1

-

-

-

1

1

1

Удельная электрическая проводи мость, пСм/м:

при температуре заправки техники, не менее

50

-

-

50

50

-

50

при 20 °С, не более

600

-

-

600

600

-

600

Давление насыщенных паров, гПа не более,

-

-

-

133

-

-

-

* В скобках приведены значения показателей для ТС-1 первого сорта, отличные от значений для высшего сорта.

Примечания.1. Для всех топлив: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, мыл нафтеновых кислот, механических примесей и воды - отсутствие; испытание на медной пластинке при 100 °С в течение 4 ч - выдерживает.2. Удельная электрическая проводимость нормируется только для топлив, содержащих антистатическую присадку "Сигбол".3. Топлива ТС-1 высшего и первого сорта, Т-2 и РТ, предназначенные для применения во всех климатических зонах, за исключением района I 1 (по ГОСТ 16350-80), допускается вырабатывать с температурой начала кристаллизации не выше -50 °С. Допускается применять в климатическом районе I 1 (ГОСТ 16350-80) топлива ТС-1 и РТ с температурой начала кристаллизации не выше -50 °С при температуре воздуха у земли не ниже -30 °С в течение 24 ч до вылета. Топливо для применения в климатическом районе I 1 с температурой начала кристаллизации не выше -55 °С (РТ) и -60 °С (ТС-1) вырабатывают по требованию потребителей. 4. Топливо Т-1С предназначено для специального потребления. 5. В топливе после длительного хранения (более 3 лет) допускается отклонение от норм, указанных в таблице: по кислотности - на 0,1 мг КОН/ 100 см3 топлива; по содержанию фактических смол - на 2 мг/100 см3 топлива; по количеству осадка при определении термоокислительной стабильности в статических условиях - на 2 мг/100 см3 топлива.

Приложение 7

Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305–82)

Показатели

Норма для марок

Л

З

А

Цетановое число, не менее

45

45

45

Фракционный состав:

   50 % перегоняется при температуре, °С, не выше

280

280

255

   90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), °С, не выше

360

340

330

Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм2/с

3,0-6,0

1,8-5,0

1,5-4,0

Температура застывания, ° С, не выше, для климатической зоны:

   умеренной

-10

-35

-

   холодной

-

-45

-55

Температура помутнения, ° С, не выше, для климатической зоны:

   умеренной

-5

-25

-

   холодной

-

-35

-

Температура вспышки в закрытом тигле, ° С, не ниже:

   для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин

62

40

35

   для дизелей общего назначения

40

35

30

Массовая доля серы, %, не более, в топливе:

   вида I

0,2

0,2

0,2

   вида II

0,5

0,5

0,4

Массовая доля меркаптановой серы, %, не более

0,01

0,01

0,01

Содержание фактических смол, мг/100 см3 топлива, не более

40

30

30

Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более

5

5

5

Йодное число, г I2/100 г топлива, не более

6

6

6

Зольность, %, не более

0,01

0,01

0,01

Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более

0,20

0,30

0,30

Коэффициент фильтруемости, не более

3

3

3

Плотность при 20 ° С, кг/м3, не более

860

840

830

Примечание.Для топлив марок Л, З, А: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие, испытание на медной пластинке — выдерживают.

Приложение 8

Характеристики дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110–94)

Показатели

Норма для марок

ДЛЭ

ДЗЭ

Дизельный индекс, не менее

53

53

Фракционный состав: перегоняется при температуре, °С, не выше:

   50 %

280

280

   90 %

340

330

   96 %

360

360

Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с

3,0-6,0

2,7-6,0

Температура, °С:

   застывания, не выше

-10

-35

   предельной фильтруемости, не выше

-5

-25

   вспышки в закрытом тигле, не ниже

65

60

Массовая доля серы, %, не более, в топливе:

   вида I

0,2

0,2

   вида II

0,3

-

Испытание на медной пластинке

Выдерживает

Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более

3,0

3,0

Зольность, %, не более

0,01

0,01

Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более

0,2

0,2

Цвет, ед. ЦНТ, не более

2,0

2,0

Содержание механических примесей

Отсутствие

Прозрачность при температуре 10 °С

Прозрачно

Плотность при 20 °С, кг/м3, не более

860

845

gigabaza.ru

Эксплуатационное свойство - автомобильный бензин

Эксплуатационное свойство - автомобильный бензин

Cтраница 1

Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов определяются их детонационной стойкостью ( основной показатель), фракционным составом, химической и физической стабильностью.  [2]

Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов определяются их детонационной стойкостью, фракционным составом, химической стабильностью, содержанием серы.  [3]

Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов определяются их химическим составом. Бензины состоят из углеводородов и неуглеводородных примесей - сернистых, азотистых и кислородных соединений.  [4]

Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов определяются их детонационной стойкостью, фракционным составом, химической стабильностью, содержанием серы.  [5]

Эксплуатационные свойства автомобильных бензинов ( детонационная стойкость, испаряемость) формируются в процессах переработки нефти. Бензиновые фракции образуются как в процессах первичной переработки нефти, так и во вторичных, термокаталитических и термических процессах превращения нефтяного сырья.  [6]

В работе описываются физико-химические и некоторые эксплуатационные свойства автомобильных бензинов с ЦТМ.  [7]

Представленные в табл. 13.1 методы достаточно полно позволяют оценить эксплуатационные свойства автомобильных бензинов, полученных из нефтяного сырья.  [8]

Таким образом, действующие в середине 90 - х гг. нормы по составу и показателям, регламентирующим эксплуатационные свойства автомобильных бензинов, являются известным компромиссом между требованиями, связанными с необходимостью совершенствования двигателей ( повышение мощности и экономичности, снижение токсичности), задаваемыми условиями эксплуатации автомобилей, транспортирования и хранения в системе распределения нефтепродуктов, и имеющимся техника-экономическим потенциалом нефтехимической отрасли для обеспечения этих требований.  [9]

В автомобильных бензинах присутствуют неуглеводородные соединения: кислородные ( органические кислоты и фенолы), азотистые ( производные пиридина и других азотистых оснований) и сернистые. Сернистые соединения отрицательно влияют на многие эксплуатационные свойства автомобильных бензинов: на приемистость бензинов к ТЭС, стабильность, способность к нага-рообразованию и коррозионную агрессивность.  [10]

В решении XXI съезда КПСС предусматривается в нефтяной промышленности довести добычу нефти в 1965 г. до 230 - 240 миллионов тонн, или увеличить в 2 с лишним раза против 1958 г. Среднегодовой прирост добычи нефти составит 16 7 - 18 1 миллиона тонн. При этом необходимо значительно улучшить качество и эксплуатационные свойства автомобильных бензинов, дизельного топлива, масел и котельного топлива.  [11]

В плане указывается на необходимость дальнейшего повышения скоростей бурения и снижения стоимости метра проходки в разведочном и эксплуатационном бурении. Перерабатывающая промышленность должна полностью обеспечить потребность народного хозяйства в нефтепродуктах и значительно улучшить качество и эксплуатационные свойства автомобильных бензинов, дизельного топлива и масел. Предусматривается создать мощную и всесторонне развитую промышленность синтетических материалов на основе использования попутных газов нефтедобычи и природных газов.  [12]

Их оценивают дополнительно к стандартным показателям, которым испытуемый образец должен соответствовать. К таким дополнительным показателям, характеризующим физико-химические свойства бензина, относятся плотность и физическая стабильность, а к показателям, характеризующим состав бензина, - содержание механических примесей, выносителя, ароматических и непредельных углеводородов. Остальные дополнительные показатели характеризуют эксплуатационные свойства автомобильного бензина.  [13]

Автомобильные бензины по масштабам производства, применения и значению для развития народного хозяйства страны занимают доминирующее положение в первой группе нефтяных топлив. Ежегодно в мире потребляется около 0 7 млрд. т автомобильных бензинов. Почти все количество вырабатываемых бензинов расходуется в двигателях грузовых и легковых автомобилей, эксплуатирующихся в самых разнообразных климатических и природных условиях. Поэтому к эксплуатационным свойствам автомобильных бензинов предъявляют весьма высокие и подчас противоречивые требования, удовлетворение которых связано с использованием сложных вторичных процессов переработки нефти и применением различных присадок.  [14]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Эксплуатационные свойства нефтяных топлив — КиберПедия

 

Под эксплуатационными свойствами понимают объективные особенности топлива, которые проявляются в процессе его применения. В понятие «применение» включены все процессы, происходящие в топливе с момента его производства до сгорания.

Процессу сгорания топлива предшествуют процессы его испарения, воспламенения и другие. Характер поведения топлива в каждом процессе и составляет суть его эксплуатационных свойств.

По рекомендации стандарта рассматривают и оценивают следующие эксплуатационные свойства топлив:

1. Испаряемость характеризует способность топлива переходить из жидкого состояния в парообразное. Это свойство формируется из таких показателей качества, как фракционный состав, давление насыщенных, поверхностное натяжение и т.д. Испаряемость определяет технико-экономические и эксплуатационные характеристики ДВС.

2. Воспламеняемость характеризует особенности процесса воспламенения смесей паров топлива с воздухом. Оценка этого свойства базируется на таких показателях качества, как температура вспышки, температура самовоспламенения и др. Показатель воспламеняемости имеет такое же значение, как и горючесть топлива.

3. Горючесть определяет эффективность процесса горения топливовоздушной смеси в камерах сгорания.

4. Прокачиваемостьхарактеризует поведение топлива при перекачках его по трубопроводам и топливным системам, а также при его фильтровании. Это свойство определяет бесперебойность подачи топлива в двигатель при разных температурах эксплуатации. Прокачиваемость оценивают вязкостно-температурными свойствами, температурами помутнения и застывания, предельной фильтруемостью, содержанием воды, механических примесей и др.

5. Склонность к образованию отложений - это способность топлива образовывать отложения различного рода в камерах сгорания, в топливных системах, на выпускных и впускных клапанах. Имеются в виду отложения, образующиеся как при низких температурах в системах питания и смесеобразования, так и нагар, получающийся при высоких температурах в процессе сгорания топлива. Оценка этих свойств базируется на таких показателях качества топлива, как зольность, коксуемость, содержание смолистых веществ, непредельных углеводородов и т.д.

6. Коррозионная активность и совместимость с неметаллическими материалами характеризует способность топлива вызывать коррозионные поражения металлов, набухание, разрушение или изменение свойств резины, герметиков и других материалов. Это свойство предусматривает количественную оценку содержания в топливе коррозионно-активных веществ, испытание стойкости металлов, резины и герметиков при контакте с топливом.

7. Защитная способность - это способность топлива защищать от коррозии материалы при их контакте с агрессивной средой в присутствии топлива и в первую очередь защищать металлы от электрохимической коррозии при попадании воды.

8. Противоизносные свойства характеризуют уменьшение изнашиваемости трущихся поверхностей в присутствии топлива. Это свойство имеет важное значение для двигателей, у которых топливные насосы и топливо-регулирующая аппаратура смазываются только самим топливом без подачи смазочного материала. Свойство оценивается показателями вязкости и самосмазывающей способностью.

9. Охлаждающая способность определяет способность топлива поглощать и отводить тепло от нагретых поверхностей. Свойство имеет значение в тех случаях, когда топливо применяют для охлаждения масла (топливо-маслянные радиаторы) или наружной обшивки летательных аппаратов при больших скоростях полёта. Оценка свойства базируется на таких показателях качества, как теплоёмкость и теплопроводность.

10. Стабильностьхарактеризует сохраняемость показателей качества при хранении и транспортировке. Это свойство оценивает физическую и химическую стабильность топлива и его склонность к биологическому поражению бактериями, грибками и плесенью. Уровень этого свойства позволяет установить гарантийный срок хранения топлива в различных климатических условиях.

11. Экологические свойства характеризуют воздействие топлива и продуктов его сгорания на человека и окружающую среду. Оценка этого свойства базируется на показателях токсичности топлива и продуктов его сгорания и пожароопасности.

В зависимости от вида топлива и его назначения значимость того или иного эксплуатационного свойства может быть больше или меньше.

 

Испаряемость

 

Процессу сгорания топлива в двигателе предшествует его испарение и образование смеси паров топлива с кислородом в определённом соотношении. При полном сгорании углеводородов топлива получаются главным образом диоксид углерода и вода:

 

Н2 + 0,5О2 Н2О С + О2 СО2

 

Пользуясь этими уравнениями можно посчитать, что для полного сгорания 1 кг водорода требуется 8 кг кислорода, а для сгорания 1 кг углерода 8/3 кг кислорода. Зная элементный состав топлива можно найти необходимое количество кислорода для полного сгорания 1 кг топлива, с учётом кислорода, содержащегося в топливе. В результате известно, что для сгорания 1 кг углеводородного топлива необходимо около 15 кг воздуха. Смесь такого состава называют нормальной, теоретической или стехиометрической. Избыток или недостаток воздуха в смеси характеризуют коэффициентом избытка воздуха, который рассчитывается как отношение действительной массы воздуха в смеси к теоретически необходимой для полного сгорания топлива данного состава. для нормальной смеси a = 1, для богатой смеси a меньше 1, для бедной a больше 1.

В современных двигателях испарение топлива и образование паровоздушной смеси может начинаться до начала процесса сгорания при относительно низких температурах и заканчиваться уже в процессе сгорания испарившейся части топлива при высоких температурах.

Некоторые законы испарения. Скорость испарения определяется по уравнению вытекающему из закона Дальтона:

 

V=A*(pн - p),

 

где V - скорость испарения;

p - парциальное давление паров над поверхностью жидкости;

pн - давление насыщенных паров жидкости при данной температуре;

A - коэффициент пропорциональности.

Давление насыщенных паров определяется в приборе, называемом «бомба», который состоит из двух соединённых друг с другом камер. В нижнюю камеру, имеющую объём, в четыре раза меньший, чем у верхней, заливают исследуемое топливо. «Бомбу» помещают в водяную «баню», обеспечивающую заданную температуру, и замеряют давление паров прибором. Косвенно давление насыщенных паров можно охарактеризовать по фракционному составу, чем больше в нём низкокипящих фракций, тем выше давление насыщенных паров.

При p = 0, т.е. в начальный момент испарения, скорость процесса максимальна и близка к скорости свободного испарения. В этом случае она прямо пропорциональна давлению насыщенных паров жидкости, тем больше топлива испарится прежде, чем концентрация молекул в паровой фазе достигнет состояния динамического равновесия. При p = pн скорость испарения становится равной нулю, испарения прекращается, наступает равновесие между жидкой и паровой фазами, когда из жидкости в единицу времени «вылетает» столько же молекул, сколько молекул пара ею поглощается.

Давление насыщенных паров зависит от температуры и для углеводородов имеет вид показательной функции.

Нефтяные топлива представляют собой смесь углеводородов с разным давлением насыщенных паров. Поэтому в процессе испарения состав паров всегда отличается от состава жидкости. Есть определённые законы, гласящие, что в паре содержится больше того компонента, добавление которого в раствор повышает общее давление паров. В итоге в паровой фазе над топливом концентрация низкокипящих углеводородов всегда больше, чем в жидкой фазе. Поэтому давление насыщенных паров смеси углеводородов зависит не только от температуры, но и от соотношения объёмов паровой и жидкой фаз. При большом соотношении этих фаз низкокипящих углеводородов может не хватить для заполнения всей паровой фазы, поэтому увеличение паровой фазы по сравнению с объёмом жидкой фазы ведёт к снижению давления насыщенных паров такой смеси углеводородов.

В процессах смесеобразования испаряющееся топливо и газовая среда движутся относительно друг друга, при этом достаточно небольшого движения воздуха, чтобы количество испаряющейся в него жидкости резко возросло.

При испарении в неподвижный воздух скорость испарения определяется скоростью диффузии паров в окружающее пространство. При высоких скоростях воздушного потока и турбулентном режиме его течения скорость диффузии уже не имеет решающего значения; в этих условиях скорость испарения зависит от скорости потоков и скорости движения вихрей. Испарение при этом идёт в условиях вынужденной конвекции.

Скорость испарения жидкости прямо пропорциональна поверхности испарения. Чтобы ускорить процесс смесеобразования, жидкое топливо распыляют на мельчайшие капли. Поверхность испарения, а следовательно, и скорость испарения резко возрастают.

Тонкость распыла зависит как от условий распыла (величина и форма отверстия распылителя, степень турбулизации топлива), так и от свойств топлива и в первую очередь от величины поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение углеводородов зависит от их строения. Наименьшее поверхностное натяжение имеют алканы, наибольшее - ароматические углеводороды. С повышением температуры поверхностное натяжение углеводородов и их смесей уменьшается. На границе двух фаз поверхностное натяжение зависит от свойств обеих фаз. Для углеводородов поверхностное натяжение на границе с воздухом примерно в 2 раза меньше, чем на границе с водой.

Испаряемость топлива оказывает значительное влияние на рабочий процесс и эксплуатационные характеристики двигателей.

Испаряемость бензина по нижнему пределу ограничена возможностью пуска двигателя при отрицательных температурах, по верхнему - образованием паровых пробок. Совместить оба требования при больших изменениях температуры окружающей среды затруднительно. Поэтому в ассортименте топлив имеются сезонные бензины, предназначенные для эксплуатации в определённых климатических условиях.

От испаряемости дизельного топлива зависит обеспечение быстрой подготовки и эффективного сгорания горючей смеси. Для этого оно должно содержать лёгкие, средние и тяжёлые фракции нефти в оптимальных соотношениях. Чем выше быстроходность двигателя, тем меньше времени отводится для подготовки рабочей смеси, тем выше должна быть испаряемость и топливо должно содержать большее количество лёгких фракций. Топливо более тяжёлого фракционного состава требует для сгорания большего количества воздуха.

Тяжёлые топлива с плохой испаряемостью снижают полноту сгорания, вызывают ухудшение топливной экономичности дизеля, повышение дымления, увеличение образования отложений в камере сгорания, повышенный износ цилиндропоршневой группы, разжижение моторного масла и образование низкотемпературных отложений. С другой стороны значительное облегчение фракционного состава при прочих равных условиях ухудшает пусковые свойства топлив, особенно при низких температурах, т.к. при увеличении количества паров на их прогрев затрачивается большое количество теплоты.

 

cyberpedia.su


Смотрите также