Скрытая опасность. Вода в топливе. Текучесть воды и бензина


Изменения физических свойств топлива при низких температурах

С понижением температуры увеличиваются вязкость и плотность бензина, вследствие чего ухудшается протекание его через жиклеры карбюратора. При понижении температуры от +40 до минус 10° С вязкость бензина увеличивается на 76%, а плотность — на 6%. Распыл бензина в смесительной камере карбюратора с увеличением поверхностного натяжения ухудшается.

Зависимость кинематической вязкости и плотности бензина от температуры

Рис. Зависимость кинематической вязкости 1 и плотности 2 бензина от температуры

С понижением же температуры от +30 до минус 20° С коэффициент избытка воздуха при смесеобразовании возрастает на 18%. Минимальные температуры окружающего воздуха, при которых возможно нормальное смесеобразование при условии полного испарсния топлива, должны находиться в пределах + 1 минус 10° С для коэффициента избытка К=(1—0,6).

Испаряемость бензина зависит в основном от давления насыщенных паров: чем ниже давление, тем слабее интенсивность испарения. При понижении температуры окружающего воздуха происходит дальнейшее ухудшение испаряемости бензина, и при возрастании коэффициента избытка воздуха К до 1,4 воспламенение рабочей смеси становится практически невозможным.

Пусковые качества бензина характеризуются температурой испарения 10% его при перегонке, которая для автомобильных бензинов А-66 и А-72 равна 79 и 70° С, что обеспечивает удовлетворительный пуск холодного двигателя при температурах не ниже минус 10—15° С, что недостаточно.

Учитывая действительные условия, надо использовать северный автомобильный бензин.

Чтобы избежать повышенных износов деталей двигателей, недопустимо зимой применять топливо с повышенным (свыше 0,2%) содержанием серы.

В сортах топлива, полученных из нефти с повышенным содержанием серы, при сгорании образуется конденсат влаги, содержащейся в продуктах сгорания, который соединяется с окислами серы и образует агрессивную кислоту, воздействующую на рабочие поверхности деталей и вызывающую повышенный их износ. Установлено, что низкокипящие углеводороды при низких температурах влияют на пусковые качества бензинов и образование паровых пробок при положительных температурах окружающего воздуха.

У северных сортов бензина, обеспечивающих надежную эксплуатацию автомобилей в условиях низких температур, температура начала, кипения должна находиться в пределах 30—35° С, температура испарения 10%—в пределах 45—55° С и давление насыщенных паров — в пределах от 600 до 700 мм рт. ст. Содержание серы не должно превышать 0,1 %.

Как показали исследования, применение указанного северного сорта бензина при температуре наружного воздуха минус 30° С снижает число пусковых оборотов коленчатого вала двигателя до 22—25 об/мин, сокращает почти в 2 раза время пуска и обеспечивает устойчивую работу двигателяуже через 3—5 мин после пуска.

В результате исследований и опытной эксплуатации созданы оптимальные показатели качества бензина для северных районов, включенные в новый стандарт на автомобильные бензины ГОСТ 2084—67.

При применении северного сорта бензина летом при температуре наружного воздуха порядка +35° С образования паровых пробок не происходит. Поэтому бензин в северных районах страны может использоваться как единый всесоюзный.

Вязкость дизельного топлива, особенно летних сортов, под воздействием низких температур от минус 18 до минус 20° С увеличивается, в результате ухудшается прокачиваемость его через приборы питания, что приводит к нарушению процессов смесеобразования и сгорания в цилиндрах двигателя. При дальнейшем понижении температуры топливо из-за выпадения парафинистых отложений полностью утрачивает подвижность и текучесть. Характер изменения вязкости дизельного топлива и керосина приведен на рисунке.

Зависимость вязкости дизельного топлива и керосина от температуры

Рис. Зависимость вязкости дизельного топлива 1 и керосина 2 от температуры

При значительном понижении температуры поступающего в цилиндры двигателя дизельного топлива запаздывает момент его самовоспламенения. При попадании в цилиндры дизельного топлива и воздуха, охлажденных до минус 30° С и ниже, момент воспламенения настолько опаздывает, что топливо в цилиндрах не успевает воспламениться и выбрасывается через выпускные клапаны в атмосферу. Поэтому топливо необходимо предварительно нагревать до температуры 30—40° С.

Из последних образцов топлива для дизелей следует указать на дизельное топливо ДСА для эксплуатации быстроходных дизелей в условиях низких температур, которое успешно опробовано в условиях Севера. По сравнению со стандартными топливами марки ДА (ГОСТ 4749-9 ) и марки А (ГОСТ 305—62) оно имеет улучшенные показатели.

Следует заметить, что расход топлива при пуске холодного двигателя и последующем прогреве его при оборотах холостого хода с понижением температуры увеличивается. Так, для пуска и разогрева до 60° С двигателя ЗИЛ-120 при температуре окружающего воздуха минус 20—25° С требуется 3 л бензина, а при температуре минус 30—35° С — до 5 л.

Не рекомендуется для облегчения пуска дизеля добавлять бензин в дизельное топливо. Это снижает вязкость, но повышает температуру самовоспламенения смеси. В результате пуск затрудняется еще больше.

m.ustroistvo-avtomobilya.ru

Горение углеводородов с водой. — Мир воды | Уникальная установка -ВИТАЛИЗАТОР-PW

Где взять свободные радикалы? Существует несколько источников генерации свободных радикалов: водно-аэрозольная фаза, ион-радикалы в виде микропримесей, электронный поток от систем поджига и др. Однако их концентрация в воздухе и топливе мала. Для повышения концентрации ион-радикалов в наше время используется специальная обработка топлив, называемая активацией. При активации происходит не только увеличение содержания ион-радикалов, но и изменяются свойства жидкости (вязкость, текучесть, поверхностное натяжение и т.д.). В воде и углеводородах возникают новые фазы вещества, стабилизируемые электростатическими силами от связанных зарядов. В этом случае концентрация свободных радикалов может возрастать до 105 раз, что позволяет реализовать низкотемпературное горение, более полное использование топлива, резкого снижения концентрации продуктов неполного сгорания, увеличения срока службы и кпд двигателя. При разработке технологий получения комбинированного активированного топлива (композиционного топлива) на основе высоко-молекулярных нефтяных фракций (дизтоплива, керосина, мазута и т.д.) и воды, использовались вихревые гидрокавитационные и роторно-пульсационные установки.

Принцип работы этих активаторов основан на интенсивном перемешивании различных видов углеводородов и воды на молекулярном уровне за счет вихревого движения и кавитации. Известно, что при воздействии на твердые вещества в жидкой среде мощными импульсами, они не только подвергаются измельчению, но и приобретают физико-химические и технологические свойства отличающиеся от тех, что приобретают при диспергировании до той же тонины на других измельчителях.

К явлениям, при которых можно достичь такого эффекта, как раз и относится гидродинамическая кавитация.

До недавнего времени она считалась крайне негативным явлением, так как сопровождалась срывом работы гидравлических систем и эрозионным разрушением гидравлического оборудования. Однако, исследования последних лет показали, что при определённых условиях можно вызывать гидродинамическую кавитацию «срывного типа», при которой кавитационные пузырьки схлопываются в жидкости, а не на стенках каналов, что позволяет использовать разрушительный эффект кавитации для интенсивной обработки жидких составов без разрушения рабочих органов оборудования. По сравнению с кавитацией создаваемой в ультразвуковых аппаратах, гидродинамическая кавитация имеет ряд преимуществ: меньшие удельные затраты, более низкая стоимость аппаратов, простота их конструкции и эксплуатации, возможность сочетания с другими воздействиями.

Композиционное топливо (КТ) - углеводородное топливо + вода, соединённые на молекулярном уровне - принципиально новый вид жидкого топлива, отличающийся от углеводородного топлива особенностями выгорания и теплообмена. В процессе соединения воды и углеводородного топлива, вода становится своеобразным катализатором, улучшающим процесс горения топлива.

 

Некоторые примеры использования структурированной воды.

  1. 1. В технологиях строительных материалов – при производстве:

- эмульсий и суспензий (позволяет в 3-4 раза снизить себестоимость,

повысить термостойкость до +200ºС, увеличить морозостойкость до

- 20ºС, увеличить прочность в 1,5-2 раза).Экономический эффект на тонну

бетона составляет ~ 35%;

- суспензий цемента и глины;

- ячеистого бетона;

- высокопрочных бетонных водопроводных, температурных труб различного

диаметра;

  1. 2. В нефтяной и газовой промышленности  - при получении:

- нефтеводных и мазутоводных композиционных топлив для использования в теплоэнергетике;

- бензиновых, дизельных и керосиновых композиционных топлив для использования в двигателях внутреннего сгорания на воздушном, водном, автомобильном и другом транспорте, что позволит создать многотопливные, принципиально новые двигатели;

3.   В пищевой промышленности – при производстве:

- новых экологически чистых молочно-белковых продуктов;

- кормовых дрожжей;

- производство соков, паст, желе и т.д. с несоединяющимися в природе

добавками;

- хлебобулочных изделий;

4.   В медицине и фармакологии:

- при производстве различных лекарственных препаратов и косметических

средств;

  1. Сфера окружающей среды:

- при производстве минизаводов и устройств по сбору и переработке сточных

вод и жидких отходов в различных областях народного хозяйства;

www.peace-water.ru

2. Свойства топлив

На подачу дизельного топлива влияют:

  • присутствие в топливе механических примесей и воды;

  • вязкостно-температурные свойства топлива;

  • температура помутнения и застывания.

Как известно, в топливоподающей аппаратуре дизелей имеются прецизионные детали (зазор в плунжерной паре топливного насоса 1,5-2,0 мкм), и это предопределяет очень высокие требования к чистоте дизельного топлива. Механических примесей и воды в дизельном топливе быть не должно. Контроль за выполнением этого требования осуществляется специальным стандартным методом.

Через доведенный до постоянной массы бумажный фильтр отфильтровывают разбавленное бензином дизельное топливо.

Увеличение первоначальной массы фильтра, отнесенное к массе пропущенного через фильтр топлива, выраженное в процентах, и характеризует количество механических примесей.

Опыт применения топлив, особенно в сельском хозяйстве, показывает, что при нарушении правил их транспортировки, складирования, перекачки и заправки в баки в топливо попадают вода и различные примеси, которые не только резко увеличивают износ топливной аппаратуры и двигателя, но могут вызвать и отказы их работы. Этому способствует то, что загрязнения, вследствие большей вязкости дизельного топлива, оседают на дно топливных баков и емкостей для хранения значительно медленнее, чем в бензине.

Показатели качества дизельного топлива существенно ухудшаются при попадании в топливо воды. Вода присутствует в топливе в свободном или в растворенном состоянии. Но чаще всего наблюдается присутствие воды в обоих состояниях одновременно.

Свободная вода находится в топливе в виде эмульсии, причем если размер капель составляет доли микрона, то топливо даже не теряет прозрачности; с увеличением размера капель топливо постепенно мутнеет и становится непрозрачным. Растворимость воды в топливе зависит от температуры и может изменяться от 0,003 % при 0 °С до 0,01 % при 27 °С.

Загрязнение дизельного топлива значительно возрастает при работе автомобилей и тракторов в запыленных условиях. При содержании пыли в воздухе 1—2,5 г/м3 загрязнений в топливе в 2-3 раза больше, чем в момент заправки. Рекомендуется, например, перед заправкой дизельного топлива в баки отстаивать его в емкостях в течение 10 дней.

С повышением вязкости топлив их предварительное отстаивание теряет свою эффективность; поэтому вязкие топлива, применяемые для судовых силовых установок, подвергаются обычно центробежной очистке в специальных сепараторах, часто непосредственно на борту судов. При предварительной сепарации маловязких дизельных топлив содержание в них механических примесей уменьшается на 70-80 %, а вода полностью удаляется. Средневязкие топлива (флотский мазут Ф5) при сепарации освобождаются от механических примесей на 50-60 %, а от воды - на 95 %. Вместе с тем при сепарировании теряется до 2-3 % топлива, увеличиваются энергетические затраты, поскольку перед сепарацией топливо нагревают до 50-100 °С, а главное, нагретое топливо во время сепарации подвергается нежелательному окислению, вызывающему повышение содержания в нем смол и органических кислот.

Самым надежным способом очистки дизельного топлива является фильтрация, поэтому топливоподающая система дизелей обязательно включает фильтры, назначение которых — максимально возможно защитить топливный насос высокого давления, форсунки и двигатель в целом от механических примесей, которые по тем или иным причинам накапливаются в топливе.

С учетом решающего значения фильтрации для обеспечения чистоты топлива, в стандарты на топливо для быстроходных дизелей введен новый показатель качества — коэффициент фильтруемости (ГОСТ 19006-73).

Сущность определения этого показателя состоит в пропускании 10 порций топлива по 2 мл каждая через фильтровальную бумагу, закрепленную в специальной державке прибора. Время прохождения топлива через фильтр замеряют секундомером. Коэффициент фильтруемости представляет собой отношение времени фильтрации последних 2 мл топлива к времени фильтрации первых 2 мл. Обычно у товарных дизельных топлив коэффициент фильтруемости меньше трех, что удовлетворяет требованиям стандарта.

Основное влияние на фильтруемость дизельных топлив оказывают групповой химический состав и кислотность топлива. Нафтеновые кислоты, особенно в присутствии воды, образуя студенистые осадки, резко снижают фильтруемость топлив.

Большое значение для бесперебойной подачи топлива имеют его вязкость и вязкостно-температурные свойства. Чем меньше вязкость дизельных топлив, тем надежнее их подача, лучше фильтруемость и низкотемпературные свойства. Однако при слишком малой вязкости (меньше 2,5—3 мм2/с при 20 °С) начинает сказываться перетекание топлива через зазоры секций насоса высокого давления и форсунок, и коэффициент подачи насоса уменьшается. При этом ухудшаются смазывающие свойства топлива, что приводит к увеличению износа плунжерных пар. Поэтому в стандарте вязкость нормируется диапазоном от минимальной до максимальной при 20 °С (летнее – 3,0-6,0; зимнее – 1,8-6,0; арктическое – 1,5-4,0 мм2/с). При пуске и прогреве холодного двигателя, особенно зимой, вязкость топлива значительно выше, а при номинальном тепловом режиме — ниже указанных в стандарте предельных значений.

Определяют вязкость дизельных топлив, как и бензинов, капиллярным вискозиметром.

При низких температурах, близких к температуре помутнения, в дизельных топливах могут проявляться признаки структурной вязкости, при которой вязкость зависит не только от температуры, как в ньютоновской жидкости, но и от градиента скорости сдвига слоев жидкости. Чем выше этот показатель, тем меньше вязкость топлива при той же температуре.

При низких температурах проявляется кристаллизация высокоплавких углеводородов. Потерю подвижности нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса, или структурной сетки, принято называть застыванием. В топливе образуются разрозненные кристаллы, которые оседают на фильтрах и влияют на ухудшение подачи топлива в цилиндры двигателя.

Температурой помутнения называют температуру, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадения кристаллов н-парафиновых углеводородов или микрокристаллов льда. На фильтрующем патроне в фильтре тонкой очистки образуется непроницаемая для топлива парафиновая пленка, в результате чего подача топлива прекращается.

Бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива на 5 ... 10 0С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль.

Температурой застывания называют температуру, при которой дизельное топливо не обнаруживает подвижности, что определяют в стандартном приборе, наклоненном под углом 45 в течение 1 мин. Перемешивая застывшее топливо, можно разрушить кристаллическую структуру. Однако текучесть восстанавливается только на некоторое время. Для дизельного топлива с пределами выкипания 150 ... 350 С температура помутнения равна минус 13 С, а температура застывания равна минус 19 С. Соответственно для топлива с пределом выкипания 230 ... 350 С – минус 7 С и минус 12 С.

Свойства дизельного топлива по температурам помутнения и застывания оценивают, устанавливая предельно низкую температуру, при которой не возникает перебоев в его подаче из баков к двигателю. Нижний температурный предел применения дизельного топлива принимают на 3 ... 5 С выше температуры помутнения.

Низкотемпературные свойства дизельных топлив могут быть улучшены путем добавления присадок – депрессаторов. Так, присадка “А” понижает температуру застывания и предельную температуру фильтруемости, практически не влияя на температуру помутнения.

С увеличением давления (в современных топливоподающих системах давление впрыскивания может превышать 100 МПа) вязкость топлива повышается. Уже при давлении 20 МПа вязкость топлива увеличивается в 2 раза, при давлении 60 МПа — в 4 раза, при давлении 100 МПа — в 10 раз.

С понижением температуры вязкость дизельных топлив возрастает, затрудняя наполнение секций насоса высокого давления; однако практически нарушение подачи топлива наступает только при температуре ниже температуры его помутнения. Помутнение топлива связано с образованием в нем при охлаждении микрокристаллов алканов (парафина), имеющих высокую температуру застывания. При дальнейшем понижении температуры число и размеры кристаллов увеличиваются, они начинают сращиваться, образовывать структурные решетки, текучесть топлива постепенно уменьшается, и топливо застывает.

Применять топливо можно только до его помутнения. При помутнении кристаллики парафина постепенно забивают фильтры, и подача топлива прекращается. В зависимости от группового химического состава топлива температура его помутнения на 5—100 выше температуры застывания. Если в топливе хотя бы в очень небольших количествах имеется вода, помутнение начинается уже при температуре минус 1—0 °С.

В целях понижения температуры застывания в топливо добавляют депрессоры, т. е. вещества, которые благодаря своей высокой поверхностной активности обволакивают тончайшей пленкой микроскопические кристаллики застывшего парафина, предотвращая, таким образом, их дальнейший рост и сращивание в пространственные структуры. Снижение температуры застывания имеет большое практическое значение, так как дает возможность перекачивать и сливать топлива при низкой температуре. При благоприятных условиях 1 % депрессорной присадки понижает температуру застывания на 20 °С и более.

Депрессорные присадки не предотвращают образование кристаллов парафина и не снижают температуру помутнения, не снижают они и опасность забивания фильтров парафином и кристалликами льда.

При размещении топливных фильтров на автомобилях и тракторах необходимо помнить о низкотемпературных свойствах дизельных топлив. Наиболее целесообразным является их размещение в подкапотном пространстве.

Эффективным средством улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив является их депарафинизация, т. е. частичное или полное удаление парафинов вымораживанием с последующим отделением застывших парафинов на специальных фильтрах. Депарафинизацию проводят только для арктических марок дизельных топлив, температура застывания которых не должна быть выше -60 °С.

Таким образом, на бесперебойную подачу топлива влияют чистота топлива, вязкость и вязкостно-температурные характеристики и низкотемпературные свойства (температура помутнения и температура застывания).

studfiles.net

Вода в дизельном топливе: очистка дизельного топлива от воды

Скрытая опасность. Вода в топливе

Требования к современным грузовым автомобилям не ограничиваются грузоподъемностью и безопасностью. В центре внимания стоит их экономичность. Несмотря на тщательный уход и техническое обслуживание, определенных негативных химических и физических реакций избежать невозможно.

Как вода попадает в топливо

Так, к примеру, в любой топливной системе присутствует вода, влага. Как она туда попадает?

Для того чтобы понять это необходимо заглянуть внутрь топливной системы.

В ходе эксплуатации автомобиля уровень топлива в баке уменьшается. Для выравнивания давления в баке, устройством по забору воздуха засасывается свежий воздух. В зависимости от погодных условий, этот воздух содержит больше или меньше влаги.

Вследствие колебания температуры, например при наступлении темноты, из содержащейся в воздухе влаги образуется конденсат внутри топливного бака. Конденсат оседает на стенках топливного бака и потом стекает в топливо.

Так как вода имеет более высокую плотность, чем топливо, поэтому тяжелее его и она скапливается в наиболее глубоком месте топливного бака на его дне.

Имеются и другие пути проникновения воды в топливную систему. Во время заправки автомобиля, осевшая конденсационная влага из заправочной емкости может попасть в бак через заправочную колонку, а также из-за атмосферных воздействий, к примеру, сильного дождя, брызг или интенсивной мойки автомашины.

Возникающие проблемы

Это порождает следующие отрицательные моменты:

  • Наличие воды в топливной системе обуславливает недостаточную смазку и как следствие приводит к повышенным шумам и износу топливного насоса.
  • Вода вызывает процесс коррозии во всей топливной системе
  • Отделившиеся частицы ржавчины могут сузить поперечное сечение топливопровода и серьезно нарушить работу всей топливной системы.

Часть ржавчины задерживается топливным фильтром, но вода, которая беспрепятственно проходит через него, вызывает коррозию и в последующих узлах.

Эти частицы ржавчины могут отделиться и привести к серьезным проблемам:

  • Нарушается работа регулятора давления топлива
  • Распределителя топлива
  • Форсунок. Игла форсунки зависает, что приводит к неконтролируемому сгоранию

Опасные капли

Капли воды, попавшие в систему сгорания, также вызывают нарушение процесса сгорания.

При неконтролируемом сгорании происходит смывание масляной пленки со стенок цилиндра. Повышенный коэффициент трения вызывает термодинамические проблемы, что в конечном итоге приводит к преждевременному износу ЦПГ.

Вся топливная система дизельного двигателя рассчитана на получении смазки из топлива. Попадание воды значительно снижает смазывающую способность дизельного топлива, приводя к преждевременному износу всей системы насосов и форсунок.

Особенно опасное воздействие воды возникает в алюминиевых деталях топливной системы. Из-за воздействия воды в них образуется гидроокись алюминия, известная в сухом виде под названием белый порошок.

Во всех деталях двигателя, воздействующих с водой, возникает ржавчина и текучесть материалов. Вследствие сужения топливопроводов нарушается соотношение давления в топливной системе.

 В дизельном двигателе закупоривание трубопровода высокого давления от ТНВД к форсункам, приводит к перебоям в работе двигателя с совершенно исправным ТНВД и форсункам.

Правильно определить, значит предотвратить

Поэтому так важно при диагностике Камаза, Маза и других дизельных грузовых автомобилей проверять трубопроводы высокого давления.

Со временем разъедаются, разрушаются и поэтому выходят из строя уплотнения.

Повышенное содержание воды в топливе, приводит к детонационным стукам, звонам при работе двигателя, увеличение остаточных продуктов сгорания, а со временем и к повреждению двигателя.

Правильно выполненная диагностика грузового автомобиля, значительно продлит срок службы двигателя и позволит своевременно устранить возможные последствия при его поломке.

Диагностика дизельных двигателей грузовиков – мы №1 по праву.

sas1.ru


Смотрите также