Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Ели мы покупаем бензин оптом, то в первую очередь смотрим на октановое число, а уж потом на другие параметры, В отличие от бензина, дизельное топливо имеет свою специфику и особенности, что обуславливается, прежде всего, определенными характеристиками, что позволяет использовать его для быстроходных дизелей. Чтобы достичь высокого КПД, снизить риски коррозии деталей, а также образовывать в камере сгорания топливно-воздушную смесь, ДТ должно иметь определенные свойства.

Основные свойства дизельного топлива

К числу главных характеристик любого ДТ относится фракционный состав и весовая плотность, от чего зависит коэффициент полезного действия, а также способность топлива воспламеняться при конкретной температуре окружающей среды. Не менее важным показателем является и вязкость дизтоплива, которая определяет свойства жидкости оказывать определенное сопротивление в результате перемещения слоев относительно друг друга.

Важно отметить, что при повышении температуры вязкость уменьшается, в связи с чем риск утечки дизельного топлива через неплотности в конструкциях насоса или форсунки увеличивается. Что касается фракционного состава, то для исправного протекания процесса топливо, поступающее в камеру сгорания, должно своевременно переходить из жидкого в парообразное состояние. Именно от характеристик его испаряемости зависит период задержки воспламенения топлива, полнота и возгорание, пусковые качества, а также экономичность мотора.

Определение вязкости

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

При анализе данного показателя важно выделять условную, динамическую и кинематическую вязкость, однако в технических условиях на ДТ указывается именно кинематическая вязкость. Единицей ее измерения является стокс, под которым определяют жидкость, плотностью 1 г. на 1 см2, которая перемещается на 1 см/сек. относительно 2 слоев. При этом она выражается таком параметре, как сантистокс (сст).

Как можно понять, цена на дизтопливо тоже зависие от его вязкости, которая напрямую связана с плотностью жидкости, и поэтому зависит от температуры воздуха. При этом каждое ДТ имеет свои показатели вязкости в зависимости от класса топлива:

Чем меньше вязкость, тем ниже риск подтеканий в форсунках и насосах. Вместе с тем, важно использовать топливо, характеристики которого соответствуют оптимальным показателям конкретной температуры окружающей среды.

Дело в том, что при малой вязкости скорость движения частиц уменьшается, в результате чего экономическая мощность двигателя снижается. При более высоких значениях увеличивается сопротивление в форсунках и трубопроводах, что также приводит к снижению мощности, поэтому соответствие топлива своему классу имеет очень важное значение.

Динамическая вязкость дизельного топлива

Классическим понятием является динамическая вязкость дизельного топлива, под которой подразумевают перемещение одного слоя жидкости относительно другого при воздействии на нее внешних сил, а также собственного веса. Данный параметр измеряют в паскалях/секунду — кг/(м·с).

Кинематическая вязкость дизельного топлива

Еще одним важным параметром является кинематическая вязкость, для вычисления значения которой соотносят динамическую вязкость и плотность топлива. При этом расчет осуществляют при температуре в районе +20 градусов по Цельсию, что позволяет добиться получения оптимальных параметров. Стоит также добавить, что значение напрямую зависит от объема сернистых соединений, поэтому при расчете важно принимать во внимание и этот показатель.

Источник

ХИМИЯ НЕФТИ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Понятие вязкости

Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел, ряда других нефтепродуктов. По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов.

Различают динамическую, кинематическую, условную и эффективную (структурную) вязкость.

Переводные множители для расчета динамической [μ] вязкости.

Переводные множители для расчета кинематической [ν] вязкости.

Условная вязкость измеряется в градусах ВУ (°ВУ) (если испытание проводится в стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).

Перевести вязкость из одной системы в другую можно при помощи номограммы.

В нефтяных дисперсных системах в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость является переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефти и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких светлых нефтепродуктов и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.).

Для вязких нефтепродуктов измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.

Между величинами условной °ВУ и кинематической вязкости существует эмпирическая зависимость:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Вязкость наиболее вязких, структурированных нефтепродуктов определяется на ротационном вискозиметре по ГОСТ 1929-87. Метод основан на измерении усилия, необходимого для вращения внутреннего цилиндра относительно наружного при заполнении пространства между ними испытуемой жидкостью при температуре t.

Кроме стандартных методов определения вязкости иногда в исследовательских работах используются нестандартные методы, основанные на измерении вязкости по времени падения калибровочного шарика между метками или по времени затухания колебаний твердого тела в испытуемой жидкости (вискозиметры Гепплера, Гурвича и др.).

Во всех описанных стандартных методах вязкость определяют при строго постоянной температуре, поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.

Зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии переработки нефти (перекачка, теплообмен, отстой и т. д.), так и при применении товарных нефтепродуктов (слив, перекачка, фильтрование, смазка трущихся поверхностей и т. д.).

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

С понижением температуры вязкость их возрастает. На рисунке приведены кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.

Общим для всех образцов масел является наличие областей температур, в которых наступает резкое повышение вязкости.

Существует много различных формул для расчета вязкости в зависимости от температуры, но наиболее употребляемой является эмпирическая формула Вальтера:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Дважды логарифмируя это выражение, получаем:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

По номограмме можно найти вязкость нефтепродукта при любой заданной температуре, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известных вязкостей соединяют прямой и продолжают ее до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ней отвечает искомой вязкости. Номограмма пригодна для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Существуют различные методы определения индекса вязкости (ИВ).

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Для всех масел с ν100 2 /с вязкости (ν, ν1 и ν3) определяют по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 данного масла. Если масло более вязкое (ν100 > 70 мм 2 /с), то величины, входящие в формулу, определяют по специальным формулам, приведенным в стандарте.

Значительно проще определять индекс вязкости по номограммам.

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Многими исследователями было подмечено, что плотность и вязкость смазочных масел до некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий показатель, связывающий плотность и вязкость масел и названный вязкостно-массовой константой (ВМК). Вязкостно-массовая константа может быть вычислена по формуле Ю. А. Пинкевича:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

В области низких температур смазочные масла приобретают структуру, которая характеризуется пределом текучести, пластичности, тиксотропностью или аномалией вязкости, свойственными дисперсным системам. Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от скорости истечения или от обоих факторов одновременно. Структурированные масла, так же как и другие структурированные нефтяные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.

Зависимость вязкости от давления

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Вязкость жидкостей, в том числе и нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел с повышением давления имеет большое практическое значение, так как в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.

Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с повышением давления изменяется по параболе. При давлении Р она может быть выражена формулой:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

В нефтяных маслах меньше всего с повышением давления изменяется вязкость парафиновых углеводородов и несколько больше нафтеновых и ароматических. Вязкость высоковязких нефтепродуктов с увеличением давления повышается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменяется вязкость с повышением давления.

Для определения вязкости нефтепродуктов при высоком давлении Д.Э.Мапстон предложил формулу:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

На основе этого уравнения Д.Э.Мапстоном разработана номограмма, при пользовании которой известные величины, например ν0 и Р, соединяют прямой линией и отсчет получают на третьей шкале.

Вязкость смесей

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Вязкость газов и нефтяных паров

Вязкость углеводородных газов и нефтяных паров подчиняется иным, чем для жидкостей, закономерностям. С повышением температуры вязкость газов возрастает. Эта закономерность удовлетворительно описывается формулой Сазерленда:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Для приближенных расчетов принимаем, что С = 1,22·Ткип. Более точные значения С и m.

Для расчета вязкости индивидуальных углеводородных газов применяется формула:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Вязкость газов, нефтяных паров можно определить по графическим зависимостям:

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Вязкость природных газов известной молекулярной массы или относительной плотности (по воздуху) при атмосферном давлении и заданной температуре может быть определена по кривым, представленным на рисунке.

Как видно из рисунка, с повышением относительной плотности и понижением температуры вязкость газа уменьшается.

Вязкость газов мало зависит от давления в области до 5-6 МПа. При более высоких давлениях она растет и при давлении около 100 МПа увеличивается в 2-3 раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при повышенных давлениях пользуются эмпирическими графиками.

Источник

Дизельное топливо

Дизельное топливо – продукт фракционирования нефти с температурами кипения от 140 ºС до 360 ºС. В него также могут вводиться добавки, улучшающие его эксплуатационные свойства – температуру застывания, предельную температуру фильтруемости и другие. ºС

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива

Дизельные топлива являются основным видом топлива для поршневых двигателей с воспламенением топливовоздушной смеси от сжатия.

Для того чтобы обеспечить надежную, экономичную и долговечную работу дизельного двигателя, топливо должно отвечать следующим требованиям:

Соответствие дизельного топлива (ДТ) перечисленным требованиям зависит от его физико-химических свойств.

Вязкость – сопротивление, которое оказывают частицы жидкости их взаимному перемещению под действием внешней силы. Различают вязкость динамическую и кинематическую.

Динамическая вязкость η – представляет собой коэффициент внутреннего трения. Измеряется в Н∙с/м2. Сила внутреннего трения между двумя слоями жидкости определяется уравнением

где S – площадь слоя;

dv/dx – градиент скорости сдвига слоёв жидкости в направлении, перпендикулярном движению;

η – динамическая вязкость.

Кинематическая вязкость ν – удельный коэффициент внутреннего трения. Между динамической и кинематической вязкостью существует зависимость

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива(8)

То есть, кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности жидкости.

Различные ДТ имеют допустимые значения кинематической вязкости при 20 ºC в интервале от 1,5 до 6,0 сСт. Понижение или повышение вязкости от нормируемой приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, нарушаются процессы смесеобразования, неполностью сгорает топливо. При понижении вязкости неизбежно увеличиваются подтекания и просачивания во всех зазорах и неплотностях. Увеличивается расход топлива. Подтекания через форсунку увеличивают нагарообразование и дымность выхлопа. Маловязкое топливо проникает в зазор плунжерной пары ТНВД, что приводит к уменьшению цикловой подачи и падению мощности. Ко всему прочему, ДТ смазывает прецизионные пары топливного насоса. При снижении вязкости смазывающие свойства ухудшаются, интенсифицируется износ плунжерных пар.

Использование топлива повышенной вязкости приводит к ухудшению смесеобразования. На испарение вязкого топлива затрачивается большее время, оно не может полностью сгореть, что вызывает повышенное нагарообразование и дымление. Отработавшие газы становятся черными, более токсичными, повышается расход топлива.

Использовать топливо можно только при температуре окружающего воздуха выше точки помутнения. Температура застывания должна быть, по крайней мере, на 10 ºC ниже возможной температуры эксплуатации. Если применять зимой летнее топливо, то выпадающие кристаллы будут забивать систему питания дизеля. Температура, при которой этот процесс начинает происходить в стандартных условиях, имитирующих прокачивание топлива через фильтр, называется предельной температурой фильтруемости. У летнего дизтоплива предельная температура фильтруемости должна быть не выше минус 5 ºС.

Фракционный состав ДТ определяют так же, как и бензинов. Его оценивают по трём характерным точкам графика зависимости количества конденсата от температуры кипения разгонки: температуру выкипания 10, 50 и 90% топлива, соответственно, Т10%, Т50% и Т90%. Значение Т10% характеризует наличие в топливе лёгких фракций, т.е. качество пуска. Значение Т50% характеризует приёмистость работы дизеля (при понижении Т50% будет лучше испаряемость – приёмистость).

Температура Т90% регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработанных газов. Значение 90% не должно быть выше 330-360 ºC для разных марок топлива.

С фракционным составом топлива тесно связана температура вспышки, при которой пары нефтепродукта с воздухом образуют горючую смесь, вспыхивающую при поднесении источника пламени (нагретая металлическая спираль) или определяют температуру вспышки в специальном приборе закрытого типа. Современные ДТ имеют температуру вспышки не менее 30 ºC у арктического, не менее 40 ºC у летнего.

Механические примеси и вода. К механическим примесям относятся все посторонние органические и минеральные частицы, находящиеся в топливе. Наибольший вред приносят абразивные загрязнения кристаллического строения – кварциты и глиноземы с высокой твердостью, которые вызывают износ деталей топливной аппаратуры. Прецизионные пары топливных насосов высокого давления имеют зазоры 1,5…2,5 мкм. Даже небольшое количество механических примесей, проходящих с топливом, будет вызывать абразивный износ плунжерных пар.

Анализ большого количества проб дизельного топлива, отобранного по пути следования от завода-изготовителя до заправочного бака автомобиля, показывает, что на каждом этапе происходит загрязнение топлива. По этой причине в бензобак попадает топливо, содержащее до 0,03…0,05% механических примесей. Для обеспечения долговечной работы двигателя ДТ перед заправкой машины необходимо фильтровать. Фильтрующими элементами снабжены все автоматические заправочные агрегаты. Возможна и дополнительная очистка.

Помимо механических примесей, в топливе может накапливаться вода. Кристаллы льда, образующиеся из нее при отрицательной температуре, забивают топливные фильтры двигателя, систему питания. По этой причине наличие воды в ДТ недопустимо. Проверить обводненность можно внешним осмотром: при наличии воды топливо мутное, вода скапливается на дне емкостей – канистр, баков и т. п.

Как и в бензиновом двигателе, интенсивность накопления смолистых веществ, лаковых отложений, нагаров в первую очередь зависит от качества используемого топлива. Для дизелей характерно закоксовывание отверстий распылителей форсунок, в результате ухудшается распыл топлива, снижается его подача. Нагары и лаковые отложения образуются в камере сгорания на клапанах и т.п.

В стандартах нормируется ряд показателей качества, которые влияют на образование высокотемпературных отложений: содержание фактических смол, коксуемость, зольность, йодное число, содержание серы, механические примеси.

Количество фактических смол определяют выпариванием 10 мл топлива в струе пара при температуре 225 ºС. В зимних сортах допускается до 30, а в летних до 40 мг фактических смол на 100 см3 топлива. Если количество смол соответствует требованиям стандарта, то обеспечивается надежная работа дизеля. Когда содержание смол в 2…3 раза больше нормы, моторесурс двигателя снижается на 40…50%.

Коксовое число – это способность топлива образовывать углистый осадок при высокотемпературном (800…900 ºС) разложении без доступа воздуха. Количество кокса зависит от глубины очистки топлива, главным образом от асфальто-смолистых соединений. Коксуемость увеличивается при повышенной вязкости и «тяжелом» фракционном составе. В соответствии со стандартом коксовое число не должно быть больше 0,03%. Это величина небольшая, поэтому чаще определяют коксуемость 10% остатка топлива после разгонки. В этом случае допустимое значение будет в 10 раз больше – не выше 0,2-0,3% для различных марок топлив.

Зола представляет собой минеральный осадок, образующийся после сжигания топлива в воздухе при температуре 800…850 ºС. Зола не только участвует в образовании нагаров, но и повышает износ двигателя. Ее количество не должно превышать 0,01%.

Количество малостабильных углеводов в ДТ определяют йодным числом – содержанием йода в граммах, вступающего в реакцию со 100 мл топлива. Йод активно реагирует с непредельными (малостабильными) углеводородами.

Коррозионная агрессивность. В ДТ, как и в бензинах, но в большем количестве, содержатся сернистые соединения, которые условно относят к так называемой активной сере (меркаптаны, сероводород, элементарная сера). Сернистые соединения и продукты сгорания при высокой температуре оказывают коррозионное воздействие на металлы, находясь в газовой фазе, а при низкой температуре растворяются в капельках воды, конденсирующейся из продуктов сгорания, с образованием серной или сернистой кислот.

Чувствительность дизелей к серной коррозии зависит от их теплонапряженности. Форсированные быстроходные дизели более подвержены коррозии, чем тихоходные. При повышении теплонапряженности наблюдается более интенсивная газовая коррозия тарелок выпускных клапанов, верхней части цилиндров. При снижении температуры этот вид коррозии уменьшается.

При значительном снижении теплового режима (особенно во время пуска и прогрева двигателя в холодное время года) пары воды, образующиеся при сгорании водорода топлива, конденсируются на холодных деталях двигателя. Оксиды серы, растворяясь в воде, образуют сернистую и серную кислоты, которые обладают большим корродирующим действием. Чем больше прорыв газов в картер двигателя и выше содержание серы в топливе, тем сильнее износ от жидкостной коррозии. Большое влияние на ее появление оказывает режим работы двигателя. В малонагруженных двигателях, когда температура охлаждающей жидкости низка, возникают условия для конденсации паров воды и проявления жидкостной коррозии. При этом больше разрушаются вкладыши подшипников. Тракторные дизели, обычно работающие с высокой нагрузкой, более подвержены газовой коррозии; автомобильные, особенно при работе в городских условиях (движение с небольшой скоростью, частые остановки), – жидкостной.

Таким образом, износ деталей находится в прямой зависимости от содержания серы в топливе.

При увеличении содержания серы в ДТ с 0,2% до 0,5% износ повышается на 20…25%, а при использовании высокосернистых топлив (до 1%) износ ускоряется почти вдвое.

С введением технического Регламента для топлив норма на содержание серы в топливах уменьшается минимум в десять раз.

Стойкость к воспламенению. 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. Двигатель с переменной степенью сжатия работает с постоянной частотой вращения коленчатого вала (900 об/мин) при впрыске топлива под давлением 106 атм за 13 градусов до ВМТ (верхняя мертвая точка).

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 α-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.

Оценка воспламеняемости ДТ проводится следующим образом. При работе установки на испытуемом топливе изменением степени сжатия двигателя добиваются такого положения, чтобы при начале впрыска за 13 градусов до ВМТ сгорание смеси начиналось ровно в ВМТ. Затем подбирают такую смесь цетана и α-метилнафталина, которая при этой же степени сжатия обладает таким же периодом задержки воспламенения. Процентное (по объему) содержание цетана в такой смеси и есть ЦЧ испытуемого топлива.

Достаточно точным и оперативным является расчётноэкспериментальный метод оценки ЦЧ ДТ (ошибка не более ± 3%), для этого используется формула

Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Смотреть картинку Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Картинка про Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива. Фото Что такое динамическая и кинематическая вязкость дизельного топлива(2.9)

где Тср – средняя температура, равная полусумме температур начала и конца перегонки

ρ15 – плотность ДТ при 15 ºС, кг/м3.

Значение ЦЧ определяет не только характер протекания процесса сгорания при установившейся работе, но и пусковые качества топлива. Если оно 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.

Топливо для быстроходных дизелей с требуемым ЦЧ получают главным образом подбором сырья и технологией его переработки. Однако в некоторых случаях для повышения эксплуатационных свойств добавляют специальные вещества (присадки), которые улучшают процесс сгорания, повышая ЦЧ на 16…20 ед. Наиболее распространен при получении зимних сортов ДТ изопропилнитрат (при введении 1,0% по массе ЦЧ повышается на 17 ед.).

Характеристики дизельных топлив представлены в табл. 8.

Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305–82)

ПоказателиНорма для марок
ЛЗА
Цетановое число, не менее454545
Фракционный состав:
50 % перегоняется при температуре, ºС, не выше280280255
90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), ºС, не выше360340330
Кинематическая вязкость при 20 ºС, мм2/с3,0-6,01,8-5,01,5-

4,0

Предельная темп. фильтруемости, оС, не выше-5
Температура застывания, ºС, не выше, для климатической зоны:
Умеренной-10-35
Холодной-45-55
Температура помутнения, ºС, не выше, для климатической зоны:
Умеренной-5-25
Холодной-35
Температура вспышки в закрытом тигле, ºС, не ниже:
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин624035
для дизелей общего назначения403530
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I0,20,20,2
вида II0,50,50,4
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более0,010,010,01
Содержание фактических смол, мг/100см3 топлива, не более403030
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более555
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более666
Зольность, %, не более0,010,010,01
Коксуемость 10%-ного остатка, %, не более0,200,300,30
Коэффициент фильтруемости, не более333
Плотность при 20 ºС, кг/м3, не более860840830
Примечание. Для топлив марок Л, З, А: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды – отсутствие, испытание на медной пластинке – выдерживают.

Цетановое число для высокооборотных дизелей колеблется от 35 до 50. Для малооборотных дизелей в качестве топлива используют мазут.

Мазут – это остаток после отгона из нефти топливных фракций: лигроина, бензина, керосина и дизельного топлива, в своём составе содержит различные смолы, асфальтены, кокс и другие соединения. Мазут применяется также в качестве топлива для паровых котлов, промышленных печей, газовых турбин. Значительная часть мазута перерабатывается в более легкое моторное топливо, а также в масла и битум.

Ассортимент дизельных топлив.

Нефтеперерабатывающей промышленностью, в зависимости от условий применения, для быстроходных автомобильных дизелей вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305-82 трёх марок:

В соответствии с ГОСТ 305-82 принято условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учётом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее – с учётом содержания серы и температуры застывания (З-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и З не превышает 0,2% – для I вида топлива и 0,5 – для II вида топлива, а марки А – 0,4%.

Дизельное топливо (ГОСТ 305-82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечивающих требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и лёгкого газойля каталитического крекинга.

Содержание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8-1,0% (для сернистой нефти), а содержание серы в гидроочищенном компоненте – от 0,08 до 0,1%.

Все выпускаемые дизельные топлива проходят обязательное подтверждение соответствия качества в соответствии с Техническим регламентом «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» Постановление Правительства РФ от 27 февраля 2008 г.

№118 (с изменениями от 7 сентября 2011 г.).Требования Технического регламента к характеристика дизельного топлива, в зависимости от класса приведены в Приложении 2. В соответствии с Техническим регламентом выпуск в оборот дизельного топлива на территории РФ допускается в отношении:

Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110-94) – вырабатывают для поставок на экспорт, содержание серы 0,2% (табл. 2.9) в соответствии с Техническим регламентом Таможенного Союза.

Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой прямогонных дизельных фракций.

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

ПоказателиНорма для марок
ДЛЭДЗЭ
Дизельный индекс, не менее5353
Фракционный состав: перегоняется при температуре, ºС, не выше:
50%280280
90%340330
96%360360
Кинематическая вязкость при 20 ºС, мм2/с3,0-6,02,7-6,0
Температура, ºС:
застывания, не выше-10-35
предельная фильтруемости, не выше-5-25
вспышки в закрытом тигле, не ниже6560
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I0,20,2
вида II0,3
Испытание на медной пластинкеВыдерживает
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более3,03,0
Зольность, %, не более0,010,01
Коксуемость 10%-ного остатка, %, не более0,20,2
Цвет, ед. ЦНТ, не более2,02,0
Содержание механических примесейОтсутствие
Прозрачность при температуре 10 ºСПрозрачно
Плотность при 20 ºС, кг/м3, не более860845

Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято ГОСТ 305-82).

Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс – методом устанавливают прозрачность топлива при температуре 10 ºС.

Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками (табл. 10)

Характеристики зимних дизельных топлив с депрессорными присадками

ПоказателиНормы для марок
ДЗпДЗп

-35/-45

ТУ 38.101889-81ТУ 38.401-58-36-92
1234
Цетановое число, не менее454540
Фракционный состав:
перегоняется при температуре, ºС, не выше:
50%280280280
90% (конец перегонки)360360340
Кинематическая вязкость для дизелей

%, не более

0,010,010,01
Концентрация фактических смол, мг/100 см3

базового топлива, не более

40
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива,

не более

555
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более655
Зольность, %, не более0,010,010,01
Коксуемость 10%-ного остатка, %, не более0,30,20,2
Коэффициент фильтруемости, не более:
для базового топлива2,0
для топлива с присадкой3,03,03,0
Плотность при 20 ºС, кг/м3, не более860860840
Цвет, ед. ЦНТ, не более2,02,02,0
Примечание. Для топлив всех марок: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды – отсутствие; испытание на медной пластинке – выдерживают.

Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348 — 89. Технические условия предусматривают выпуск двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива с содержанием серы до 0,05% (вид I) и до 0,1% (вид II).

С учётом ужесточающихся требований по содержанию ароматических углеводородов введена норма по этому показателю: для топлива марки ДЛЭЧ-В – не более 20%, для топлива марки ДЗЭЧ – не более 10%. Экологически чистые топлива вырабатывают гидроочисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

Основное отличие городского дизельного топлива от экологически чистого – улучшенное качество благодаря использованию присадок: летом — антидымной, зимой – антидымной и депрессорной. Добавка присадок в городское дизельное топливо снижает дымность и токсичность отработавших газов дизелей на 30-50%.

Депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.

Европейский стандарт EN 590 действует в странах Европейского экономического сообщества с 1996 г. Стандарт предусматривает выпуск дизельных топлив для различных климатических регионов. Общими для дизельных топлив являются требования по температуре вспышки – не ниже 55 ºС, коксуемости 10% остатка – не более 0,30%, зольности – не более 0,01%, содержанию воды – не более 200 млг, механических примесей – не более 24 млг, коррозии медной пластинки – класс 1, устойчивости к окислению – не более 25 г осадка/м3. В 1996 г. в Европе введены ограничения на содержание серы в дизельных топливах – не более 0,05%. Таким требованиям отвечают отечественные ТУ 38.1011348-89.

Чтобы избежать несвоевременного снижения долговечности и надежности работы дизельного двигателя автомобилей импортного производства, а также не вызвать неоправданного увеличения затрат на дизельное топливо, необходимо правильно подобрать его марку. Соответствие отечественных и зарубежных марок дизельных топлив приведено в табл. 11.

Соответствие отечественных и зарубежных марок дизельных топлив

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *