Реферат: Методические указания Специальности: 110301 (311300) Механизация сельского хозяйства; 190601

Министерство сельского хозяйства Новосибирский государственный аграрный университет Инженерный институт


ТОПЛИВО И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Методические указания


Специальности: 110301 (311300) – Механизация сельского хозяйства;

190601 (150200) – Автомобили и автомобильное хозяйство;

110304 (311900) – Технология обслуживания и ремонта машин в АПК


Форма обучения: заочное отделение

Факультет ИЗОП


Новосибирск – 2006г.


Составитель: докт. техн. наук Г. М. Крохта


УДК 669.75 (075.5)

Топливо и смазочные материалы: Методические указания по изучению дисциплины/Новосиб. гос. аграр. ун-т. Сост. Г. М. Крохта. – Новосибирск, 2006. – 40 с.


Рецензент


Методические указания утверждены методическим советом инженерного института (протокол № от 2006г.)


^


Инженерный институт, 2006


Общие методические указания по изучению дисциплины



Цели и задачи курса


Эксплуатация мащинно-тракторного парка предполагает использование различных расходных материалов (топлив, смазочных материалов и технических жидкостей). Современное производство АПК потребляет до 45% дизельного топлива и моторных масел, около 35% бензина, выпускаемых в РФ. Поэтому в общей структуре затрат на произведенную продукцию большая доля относится к расходам на топливо, смазочные материалы и технические жидкости. Снижение доли затрат на нефтепродукты возможно путем их рационального использования: соответствие качества нефтепродукта конструктивным особенностям машины, совершенствование учета топлива и смазочных материалов, улучшение условий их хранения. Кроме того, существует объективная взаимосвязь между качеством топлива и смазочных материалов, конструкцией силовой установки и показателями эффективности машин.

В начале 60-х годов возникла и успешно развивается в настоящее время новая отрасль знаний о применении топлив и смазочных материалов в технике – химмотология. Понитие «химмотология» происходит от слов «химия», «мотор» и «логия» (наука).

Целью изучения дисциплины «Топливо и смазочные материалы» является приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков по определению эксплуатационных свойств топлив и масел, их влияние на технико-экономические показатели самоходных и других сельскохозяйственных машин, экономии нефтепродуктов и сокращении их потерь.

Студенты самостоятельно изучают дисциплину по основному рекомендованному учебнику. Для более глубокого изучения отдельных тем и вопросов рекомендуется дополнительная литература.

Если в процессе изучения курса возникнут затруднения, которые студент не в состоянии самостоятельно разрешить, он может в письменной форме обратиться к преподавателю или получить устную консультацию на кафедре.

Закончив изучение материала по тому или другому разделу, необходимо ответить на вопросы для самопроверки.

Изучив теоретический материал, студент приступает к выполнению контрольной работы согласно заданию. Задание для контрольной необходимо получить у методиста. Выполненная контрольная работа высылается в институт для проверки.

Приезжая на очередную сессию в институт, студент слушает лекции по наиболее сложным темам дисциплины и выполняет лабораторные работы; завершается курс сдачей зачета, к которому допускаются студенты, выполнившие и защитившие контрольные и лабораторные работы.


^ таблица 1.1. Распределение учебного времени

№ п/п

Наименование тем

^ Распределение времени

всего

уст. лекц.

лекц.

лпз

сам-я работа

1

Введение. Применение эксплуатационные свойства топлив для энергетических средств сельскохозяйственного производства



32



1



2



4



25

2

Эксплуатационные свойства и использование смазочных материалов для сельскохозяйственной техники



16



1



2



6



7

3

Эксплуатационные свойства и применение технических жидкостей для сельскохозяйственных машин



12



-



-



2



10

4

Выполнение контрольной работы

10

-

-

-

10

Итого

70

2

4

12

52


Рекомендуемая литература

Васильев Л. С. Автомобильные эксплуатационные материалы. Учебник. – М.: Наука, 2003.- 421с.

Кузнецов А. В. Топлива и смазочные материалы. – М.: Колос С, 2004.- 199 с.

Стребков С. В. и др. Применение топлива, смазочных материалов и тех. жидкостей в агропромышленном комплексе. Учебное пособие. –Белгород: Белгородская ГСХА, 1999. – 404с.

Лышко Г. П. Топлива, смазочные материалы и технические жидкости. М.: Агропромиздат, 1985.

Кузнецов А. В. , Кульчиев Н. Д. Лабораторный практикум по топливам и смазочным материалам. М.: Агропромиздат, 1987.

Нефтепродукты, масла, смазки, присадки. М.: Изд-во стандартов, 1987.

Топлива, смазочные материалы, технологические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник. – М.: Издательский центр «Техинформ», 1999. – 596 .




Методические указания по изучению тем и разделов курса




Применение и эксплуатационные свойства топлив для энергетических средств сельскохозяйственного производства

В соответствии с современной научной классификацией можно выделить следующие виды энергии: тепловую, механическую, электростатическую, ядерную, электромагнитную и т.д.

Из всего многообразия в виде конечной энергии в настоящее время используют тепловую (около 76% общего расхода энергии), механическую (около 23%) и электромагнитную (для передачи энергии – около 1%).

Источниками тепловой и механической энергии являются первичные энергетические ресурсы (^ ПЭР), которые подразделяются на возобновляемые и не возобновляемые.

К возобновляемым ПЭР относятся: солнечная энергия, гидравлическая энергия стока рек, энергия приливов и отливов океанских вод, энергия мирового океана в виде морских и океанских волн, течений, теплота морей и океанов, геотермальная энергия, энергия биомасс (сельскохозяйственных культур и их отходов, древесины, водорослей и других растительных материалов твердых и жидких бытовых отходов и т.п.), энергия ветра.

К не возобновляемым ПЭР относятся ископаемые топлива – обычная нефть и газовый конденсат, природные битумы, природный (естественный) и нефтяной (попутный) газ, уголь, горючие сланцы и торф.

Топливо – горючее вещество (основная часть которого – углерод), способное к выделению большого количества теплоты и развивающее при этом высокую температуру, имеющее широкое распространение в природе, добываемее легкодоступными и дешевыми способами. Кроме того, топливо при сгорании не должно выделять токсичных соединений.

Топливо состоит из органической и не органической частей. Органическая часть топлива включает в себя горючую часть, представленную следующими химическими элементами: углерод (С) – 50…87%, водород (Н) – 12…14%, кислород (О), сера (S) – от 0,01 в ряде случаев до 7% и не горючую часть: азот (N), кислород (О).

Не горючая часть топлива не выделяет теплоту и образует внешний балласт: минеральные примеси (М) и вода (W). При сгорании топлива вода испаряется, минеральные примеси частично разлагаются и образуют золу (А).

Балласт газообразного топлива – не горючие газы: кислород (О2), азот (N2), углекислый газ (СО2), серный ангидрит (SO2), и пары воды (Н2О).

Углерод (С) и водород (Н) при сгорании выделяют большое количество теплоты. Сера, входящая в состав топлива в небольшом количестве, образует при сгорании оксиды серы, которые вызывают интенсивную коррозию деталей. Поэтому ее наличие в топливе нежелательно.

Важнейшей характеристикой любого топлива является его теплота сгорания (энергоемкость). Количество теплоты измеряют джоулями (Дж). Длительное время пользовались калориями (кал). Соотношение между ними следующее: 1 кал = 4,1867 Дж, 1 ккал = 4,1867 кДж.

Энергетический потенциал топлива определяется высшей – максимально возможное количество теплоты (Qв) или низшей (Qн) теплотой сгорания.

Высшая удельная теплота сгорания жидкого и твердого топлива определяется экспериментально или

вычисляется расчетным путем по формуле Д. И. Менделеева:

Qв = 396С + 1256Н – 109(О – S) кДж/кг.

В свою очередь низшая удельная теплота сгорания определяется как разность:

Qв = Qв – 25(9Н + W) кДж/кг,

где Н и W – содержание в топливе водорода и воды.

Вычитаемое 25(9Н + W) представляет собой количество теплоты, затраченное на превращение влаги топлива в пар, который уносится в атмосферу с продуктами сгорания. Для характеристики газообразных топлив применяют объемный показатель объемной теплоты сгорания, представляющий собой количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 м3 газа.

Определение теплоты опытным путем производят в специальных приборах – калориметрах. Сущность метода заключается в сжигании навески испытуемого топлива или определенного объема газа в калориметрической бомбе в среде сжатого кислорода и определении количества теплоты, выделяющейся при сгорании.

Горение - быстро протекающая реакция взаимодействия углеводородов и примесей топлива с кислородом воздуха, которая сопровождается выделением теплоты и излучением света. Для возникновения реакции необходимо, чтобы топливо и окислитель были нагреты до температуры самовоспламенения топлива, зависящей от его химического состава и физических свойств, концентрации кислорода, способов смесеобразования, температуры окружающей среды и т. п.

Для полного сгорания 1 кг топлива теоретически необходимое количество воздуха Lт(кг) определяется по формуле:

Lт=(2,67С + 8Н + S – О) / 23,2,

где коэффициенты в числителе показывают теоретически необходимое количество кислорода для окисления, соответственно 1 кг углерода (С), водорода (Н), и серы (S) определенное по химическим реакциям; состав топлива в процентах.

В реальных условиях более полное сгорание топлива возможно при большем количестве воздуха по сравнению с теоретическим, называемым действительным количеством воздуха (Lд). Действительное количество воздуха определяют при сгорании топлива с помощью специальных расходомеров (ротационные, диафрагменные, турбинные и т. д.).

Отношение действительно израсходованного количества воздуха к теоретически необходимому количеству называют коэффициентом избытка воздуха (α).

α = Lд/Lт.

Требуемая величина коэффициента избытка воздуха при сгорании может корректироваться по составу продуктов сгорания, который определяется с помощью газоанализаторов.

Литература: 2, с. 7-19; 3, 5-35; 4.


Вопросы для самопроверки

Что входит в состав органической и неорганической частей топлив?

Как понимать высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания топлива?

Как определить высшую Qв низшую Qн теплоту сгорания по данным элементного состава топлива?

Что такое условное топливо?

Напишите и объясните формулу для подсчета теоретически необходимого количества воздуха при горении жидкого, твердого и газообразного топлива?

Как влияет избыток и недостаток кислорода воздуха на процесс горения?

Что называется бедной, богатой и нормальной горючей смесью?




. Общие сведения о получении топлив и смазочных материалов

В настоящее время нефть – основной источник получения жидких топлив различных видов и назначений, смазочных и специальных масел, пластичных смазок и другой разнообразной продукции.

На мировом рынке продают нефть двух сортов – «Brent» и «Urals». Нефть первого сорта добывают в странах Аравийского полуострова, в Венесуэле и Мексике, а второго – в России и странах Северной Европы. Нефть «Brent» дороже «Urals», так как содержит меньшее количество серы и имеет более высокую теплоту сгорания.

Нефть представляет собой сложную смесь различных соединений углерода с водородом. По элементному составу она содержит 83…87% углерода (С), 11…14% водорода (Н), 0,1…1,2% кислорода (О), 0,02…1,7% азота (N) и 0,01…5,5% серы (S).

В состав нефти входят три основных класса углеводородов: парафиновые, нафтеновые и ароматические.

^ Парафиновые углеводороды (СnH2n+2) составляют основную массу нефти. Они могут быть нормального и изомерного строения. Парафиновые углеводороды нормального строения легко окисляются при повышенных температурах, поэтому не пригодны в топливах для карбюраторных двигателей, так как вызывают детонацию, но желательны в дизельных топливах (обеспечивая мягкую работу двигателей). Изомерные соединения обладают высокой детонационной стойкостью и поэтому являются основной частью современных бензинов.

Парафиновые углеводороды имеют относительно высокую температуру застывания, что затрудняет их использование в зимних сортах дизельных топлив и масел.

^ Нафтеновые углеводороды и их производные являются основной частью смазочных масел, их наличие желательно также в бензинах и дизельных топливах, особенно в зимних сортах, так как они имеют низкую температуру застывания.

^ Ароматические углеводороды способствует повышению детонационной стойкости бензина, так как они имеют высокую устойчивость к окислению, но эти соединения нежелательны в дизельных топливах, потому что вызывают жесткую работу дизелей.

В процессе переработки нефти образуются непредельные углеводороды, которые снижают стабильность получаемых нефтепродуктов. При хранении непредельные углеводороды могут соединяться друг с другом или окисляться кислородом воздуха, образуя смолистые высокомолекулярные соединения и органические кислоты. Большая часть этих соединений удаляется при очистке полученных нефтепродуктов.

Переработка нефти осуществляется физическими и химическими способами. Физические способы переработки заключаются в разделении сырья на составные части по температурам кипения без изменения первоначального химического состава. К ним относятся прямая (атмосферная и вакуумная) перегонка нефти. Химические способы основаны на изменении первоначального химического состава перерабатываемого сырья, в результате чего образуются продукты с заранее заданными свойствами. На перерабатывающих нефтехимических заводах все способы переработки сырья взаимосвязаны.

Полученные дистилляты не являются готовой (товарной) продукцией, а служат сырьем для производства марочного продукта. Ответственной и важной частью при получении топлив является очистка. Существуют химические и физические методы очистки.

При химических методах нежелательные соединения, находящиеся в нефтепродуктах, вступают в химические реакции с реагентом (кислота, щелочь, гидрогенизация), а затем удаляются. При использовании физических методов очистка происходит путем растворения нежелательных соединений с помощью селективных растворителей или их адсорбции на поверхностно-активных веществах. Цель очистки – удаление из дистиллята вредных примесей (сернистых, азотных соединений, смолистых веществ, органических кислот и др.), а иногда и нежелательных углеводородов (непредельных, полициклических и др.).

Литература: 4. с. 21-36; 1; 2; 3.

Вопросы для самопроверки

Каков элементный состав нефти? Назовите основные группы углеводородов, входящих в состав нефти и дайте их краткие характеристики.

Назовите основные группы непредельных углеводородов и укажите их свойства?

Как влияет химический состав нефти на свойства получаемых нефтепродуктов?

Какие дистилляты получаются при прямой перегонке нефти?

Расскажите о применяемых в процессе переработки нефти крекинг-процессах? В чем заключается сущность крекинг-процесса?

Влияние химического состава нефти на свойства получаемых нефтепродуктов?

Цель очистки нефтепродуктов? Способы очистки нефтепродуктов и их сущность?


2.3. Эксплуатационные свойства и применение бензинов

С учетом технологии получения все топлива делятся на дистиллятные и остаточные. Дистиллятные топлива – бензин авиационный и автомобильный, реактивное топливо, дизельное топливо и печное. Остаточные топлива – моторное топливо для средне-и малооборотных дизелей (тепловозы, суда). Одним из главных требований, предъявляемых к бензину, является его детонационная стойкость. Детонационное сгорание характеризуется большими скоростями сгорания рабочей смеси: например, если при нормальном сгорании скорость распространения фронта пламени составляет 25…35 м/с, то при аномальном сгорании она возрастает до 1500…2500 м/с. Процесс горения при этом сгорание может приобретать взрывной характер с образованием ударных волн по несгоревшей части смеси. Волны, многократно отражаясь от стенок камеры сгорания, вызывают появление металлических стуков в двигателе. В результате происходит падение мощности двигателя и его перегрев, который может вызвать прогорание поршней и клапанов.

^ Детонационная стойкость бензинов оценивается условной единицей, называемой октановым числом (ОЧ), которое определяется двумя методами: моторным и исследовательским. Эти методы отличаются в основном режимами нагрузки двигателя установки для определения октановых чисел.

Октановое число определяют на одноцилиндровой моторной установки с переменной степенью сжатия с путем применения эталонного топлива. Эталонное топливо представляет собой смесь двух углеводородов парафинового ряда: изооктана С8Н18 (его детонационная стойкость принимается за 100 единиц) и нормального гептана С7Н16 детонационная стойкость которого принимается за 0 единиц.

^ Октановое число до 100 ед. равно процентному содержанию по объему изооктана в искусственно приготовленной смеси с нормальным гептаном, которая по своей детонационной стойкости равноценна испытуемому бензину.

Детонационную стойкость бензина можно определить расчетным способом по следующей эмпирической зависимости:

ОЧ=125,5 – 413/ε + 0,183D,

где – ОЧ октановое число бензина;

ε – степень сжатия двигателя;

D – диаметр цилиндра двигателя.

^ Испаряемость топлива. Фракционный состав является одним из основных показателей испаряемости топлива (автомобильного бензина). Все нефтяные топлива – сложная смесь углеводородов, которая выкипает в широком диапазоне температур. Фракция – часть топлива, выкипающая в определенном диапазоне температур.

Автомобильные бензины выкипают при температурах от 35 до 195оС. Испаряемость бензина оценивается по температурным пределам его выкипания и по температурам выкипания его отдельных частей - фракций.

^ Основные фракции – пусковая, рабочая и концевая. Пусковую фракцию бензина составляют самые легкокипящие углеводороды, которые находятся в 10% объема дистиллята. Рабочую фракцию представляют дистилляты, находящиеся в пределах от 10 до 90% перегоняемого объема. Фракция, выкипающая от 90% объема до конца кипения, называется концевой. В соответствие с ГОСТ фракционный состав нормируется пятью характерными точками: температура начала кипения tн.к., температура перегонки t10%, t50%, t90% и температурой конца кипения бензина tк.к.

Пусковые свойства бензинов оцениваются тремя показателями: температурой начала перегонки, температурой перегонки 10% бензина и давлением насыщенных паров.

В соответствие с ГОСТ 2084-77 автомобильные бензины летнего вида должны иметь температуру начала перегонки не ниже 35оС, 10% бензина должны перегоняться при температуре не выше 70оС. Для бензинов зимнего вида температура начала перегонки не нормируется, а 10% бензина должны перегоняться при температуре не выше 55оС. Поэтому бензины летнего вида обеспечивают пуск холодного двигателя при температуре окружающего воздуха выше 10оС, а в жаркий летний период они не образуют паровых пробок. Бензины зимнего вида дают возможность запустить холодный двигатель при температуре воздуха до минус 26…28оС.

Предельную минимальную температуру, при которой возможен пуск двигателя на бензинах различного фракционного состава, можно определить по формуле:

tв=0,5 t10% - 50,5,

где t10% - температура конца перегонки, оС.

Температура перегонки 50% объема бензина характеризует скорость прогрева после пуска и приемистость двигателя, которая определяет динамику автомобиля. Температура перегонки 50% объема бензина для летнего вида должна быть не выше 115оС, для зимнего вида не выше 100оС. Бензин с низкой температурой перегонки 50% быстрее испаряется во впускном трубопроводе, улучшается наполнение цилиндров горючей смесью и возрастает мощность двигателя. Повышение температуры перегонки 50% бензина выше требование ГОСТ замедляет процесс испарение топлива, что увеличивает продолжительность прогрева двигателя после пуска и ухудшает динамику автомобиля.

Температура перегонки 90% и конца кипения бензина характеризуют его полноту испарения бензина. Когда в бензине содержится много высококипящих углеводородов, то они не испаряются во впускном трубопроводе двигателя, и попадают в цилиндры в виде жидкости. Часть жидкого бензина, поступающего в камеру сгорания, испаряется и сгорает, а оставшаяся часть стекает по стенкам цилиндра и смывает с них масляную пленку, что вызывает повышенный износ трущихся поверхностей цилиндропоршневой группы. Кроме того, тяжелые фракции бензина, попадая в поддон двигателя, снижают качество моторного.

Относительное изменение износа цилиндропоршневой группы в зависимости от температуры перегонки 90% объема бензина можно рассчитать по формуле:

DИ = 100 + 0,03(t90% -160)2,

где - t90% температура перегонки 90% объема бензина, оС.

Температура перегонки 90% объема для автомобильных бензинов летнего вида должна быть не выше 180оС, а зимнего – 160оС. Конец кипения бензинов летнего вида должен быть не выше 195оС, а зимнего – 185оС. (см. таблицу 2.1.).

^ Таблиц 2.1. Основные показатели бензинов

Показатели

А-76

АИ-91

АИ-93

АИ-95

А-96

АИ-98

Октановое число:

моторный метод;

исследовательский


76

-


82,5

91


85

93


85

95


88

96


88

98

Фракционный состав:

температура начала перегонки бензина, оС, не выше:

летнего;

зимнего



35

-



35

-



35

-



35

-



35

-



-

-

10% бензина перегоняется при температуре, оС, не выше:

летнего;

зимнего



70

55



70

55



70

55



75

55



75

-



75

-

50% бензина перегоняется при температуре, оС, не выше:

летнего;

зимнего



115

100



115

100



115

100



120

-



120

-



120

-

90% бензина перегоняется при температуре, оС, не выше:

летнего;

зимнего



180

160



180

160



180

160



180

160



190

-



190

-

Давление насыщенных паров бензина, кПа:

летнего, не более

зимнего



66,7

66,7-93,3



66,7

66,7-93,3



66,7

66,7-93,3



66,7

66,7-93,3



79,9

-



79,9

-

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

на месте производства;

на месте потребления



5,0

10,0



5,0

10,0



5,0

10,



5,0

10,0



5,0

-



5,0

-


Скорость и полнота испарения бензинов в значительной степени определяется давлением насыщенных паров. Давлением насыщенных паров называют давление, развиваемое парами в условиях равновесного состояния с жидкостью при данной температуре.

По значению давления насыщенных паров можно судить о пусковых свойствах бензина, склонности его к образованию паровых пробок в топливной системе двигателя, возможных потерях при транспортировки и хранении.

Чем больше в бензинах содержится углеводородов с низкой температурой кипения, тем выше его испаряемость и давление насыщенных паров, лучше пусковые свойства двигателя, но возрастает склонность к образованию паровых пробок.

У выпускаемых в настоящее время автомобильных бензинов в соответствии с ГОСТ 2984-77 давление насыщенных паров бензина летнего вида должно быть не более 66 661 Па (500 мм. рт. ст.), а зимнего вида – от 66 661 до 93 325 Па (500-700 мм. рт. ст.). Работа автомобиля в летний период на бензинах зимнего вида запрещена, так как в связи с высоким давлением насыщенных паров бензина в системе питания будут интенсивно образовываться паровые пробки. Работа автомобилей в зимний период на летнем бензине сопровождается затрудненным пуском, снижением динамических качеств и повышенным износом цилиндропоршневой группы.

При изучении эксплуатационных свойств бензина нужно рассмотреть и другие не менее важные показатели качества бензина: стабильность, склонность к нагарообразованию, коррозионные свойства.

Литература: 2, с. 20-53; 3; 4.


Вопросы для самопроверки

Требования, предъявляемые к бензинам.

Как определяется фракционный состав бензина?

Какими характерными температурами оценивается фракционный состав бензина?

Что называется пусковой и рабочей фракциями? Как они влияют на работу двигателя?

Чем отличаются зимние сорта бензинов от летних?

Что такое фактические и потенциальные смолы и как их определяют?

Причины нагарообразования в двигателях?

Как оценивается стабильность бензинов и причины ее ухудшения?

От чего зависят коррозирующее действия топлив?

Что такое детонационное сгорание? Влияние химического состава бензина на возникновение детонации.

Что называют октановым числом и как оно определяется?

Марки выпускаемых бензинов?


2.4. Эксплуатационные свойства и применение дизельных топлив

Наиболее широкое распространение в качестве силовых установок получили дизельные двигатели, основным их преимуществом является высокая экономичность. Экономичность дизельных двигателей на 30…40% выше карбюраторных.

Процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизельных двигателях в значительной степени отличаются от процессов, происходящих в карбюраторных двигателях. Образование горючей смеси у дизелей происходит непосредственно в камере сгорания за короткий промежуток времени, который соответствует 15…20о поворота коленчатого вала. Это примерно в 10 раз меньше, чем в карбюраторных двигателях.

Качество смесеобразования и сгорания топлива зависит от давления и температуры сжатого воздуха, концентрации паров топлива и воздуха, тонкости распыливания, испаряемости и химического состава топлива.

Дизельное топливо – это сложная смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических углеводородов и их производных, выкипающих в пределах 170…380оС, температура вспышки составляет 35…80оС, а застывания – ниже минус 5оС. Наиболее склонны к окислению и самовоспламенению парафиновые углеводороды, более устойчивые нафтеновые и самые стойкие к окислению ароматические углеводороды.

^ Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом (ЦЧ), которое определяется тремя методами: по совпадению вспышек, по запаздыванию самовоспламенения и по критической степени сжатия. В нашей стране принят метод совпадения вспышек. Для этого используется одноцилиндровая дизельная установка ИТ9-3М с изменяемой степенью сжатия.

^ Цетановое число топлива равно процентному содержанию (по объему) цетана в искусственно приготовленной смеси с альфаметилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу.

Кроме этого ЦЧ можно определить по следующей формуле:

ЦЧ = (ν20 + 17,8)1587,9/ρ20,

где ν20 - кинематическая вязкость, при 20оС, мм2/с;

- плотность топлива при 20оС, кг/м3.

Цетановое число дизельного топлива оказывает влияние на пусковые характеристики двигателя, максимальное давление сгорания, удельный расход топлива, температуру отработанных газов, нагарообразование в двигателе, дымность и токсичность отработавших газов. С увеличением цетанового числа топлива показатели работы двигателя улучшаются.

У выпускаемых в настоящее время дизельных топлив цетановое число должно быть не менее 45 ед. Повышение цетанового числа свыше 50 ед. не оказывает существенного влияния на работу дизельного двигателя.

В зависимости от климатических зон страны и условий эксплуатации автотракторной техники стандартом предусмотрен выпуск дизельного топлива следующих марок: Л – летнее, З – зимнее, А – арктическое.

Топливо Л предназначено для дизелей эксплуатирующихся при температуре окружающего воздуха 0оС и выше.

Дизельное топливо марки З выпускается двух видов: с температурой застывания не выше –35оС и –45оС. Первое предназначено для использования в умеренных климатических зонах при температуре окружающего воздуха –20оС и выше. Второе – для использования в холодной климатической зоне с температурой окружающего воздуха –30оС и выше.

Температура застывания арктического дизельного топлива не выше –55оС. Оно предназначено для дизелей, работающих в условиях Севера и Сибири при температуре воздуха до –50оС.

По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида: первый – содержание серы не более 0,2%, второй – не более 0,5% для топлив марок Л и З, и не более 0,4 – для арктического топлива. В соответствие с ГОСТ 305-82 в марке летнего (Л) дизельного топлива указывается содержание серы в % и температура вспышки; в марке зимнего топлива указывается содержание серы в % и температура застывания; для арктического топлива – только содержание серы в %. Например, Л-0,2-40 означает: Л – топливо летнее с содержанием серы 0,2% и температурой вспышки 40оС; З-0,2-(-45) – топливо зимнее с содержанием серы 0,2% и температурой застывания минус 45оС; А – арктическое топливо с содержанием серы 0,4%.

Важнейшим показателем дизельного топлива является самовоспламеняемость. Самовоспламеняемость дизельного топлива оценивается цетановым числом (ЦЧ), а также характеризует легкость пуска, мягкость и экономичность работы двигателя.

В дизельном топливе содержатся парафиновые углеводороды, которые при высокой температуре находятся в растворенном состоянии, а низкой образуют микроскопические кристаллы твердых углеводородов. Низкотемпературные свойства оцениваются температурами помутнения и застывания.

^ Температурой помутнения называют температуру, при которой меняется фазовый состав топлива, так как в топливе появляются кристаллы парафиновых углеводородов. При помутнении текучесть дизельного топлива не меняется. Размеры кристаллов таковы проходит через элементы фильтров грубой и тонкой очистки. При предельной температуре фильтрации их размеры увеличиваются, и кристаллы не проходят через элементы фильтров тонкой очистки, на которых образуется тонкая парафиновая пленка. Образовавшаяся пленка способна привести к нарушению подачи топлива при пуске и прогреве дизеля. Если топливо не содержит депрессорных присадок, то предельная температура фильтрации равна температуре помутнения или ниже ее на 1…2оС. Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо, чтобы температура помутнения дизельного топлива была ниже температуры окружающего воздуха не менее чем на 3…5оС.

^ Температурой застывания называют такую температуру, при которой топливо полностью теряет подвижность. При температуре застывания микрокристаллы углеводородов срастаются и образуют пространственную структуру, которая придает топливу студне образный вид. Для обеспечения нормальной работы дизельного двигателя необходимо, чтобы температура застывания топлива была на 8…12оС ниже температуры окружающего воздуха.

Низкотемпературные свойства топлив можно улучшить путем удаления из него часть парафиновых углеводородов (депарафинизации). При этом можно получить топливо с заранее заданной температурой застывания. Однако следует помнить, при депарафинизации удаляются высокоцетановые компоненты – парафиновые углеводороды, т.е. снижается цетановое число дизельного топлива.

^ Температурой вспышки называют минимальную температуру, при которой пары топлива, нагреваемого в закрытом тигле, образуют с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует огнеопасность нефтепродукта при его транспортировании, хранении и заправки.

Температура вспышки в закрытом тигле дизельных топлив должна быть не ниже: для летнего топлива (Л) – 40оС, зимнего (З) – 35оС, арктического (А) – 3оС.

Литература: 2, с. 54-74; 3; 4.

Вопросы для самопроверки

Основные требования, предъявляемые к качеству дизельных топлив?

Что такое динамическая и кинематическая вязкость? Их размерность и единицы измерения. Какое влияние оказывает вязкость дизельных топлив на работу быстроходных топлив?

Что называется цетановым числом и как оно определяется?

Какое влияние оказывает химический состав дизельного топлива на жесткость работы двигателя?

Причины нагарообразования в дизельных двигателях?

Как понимать газовую и жидкостную коррозию деталей двигателей?

Что называется температурой воспламенения и самовоспламенения?

Марки топлив для быстроходных дизелей.


^ 2.5. Эксплуатационные свойства и использование газообразных топлив

По происхождению горючие газы делят на природные и промышленные. Природные газы – газы газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. Промышленные газы – газы, получаемые при различных видах переработки жидких и твердых полезных ископаемых, растительных веществ и биомасс. Основное количество тепла при сжигании газообразного топлива получается от сгорания метана (СН4) и тяжелых углеводородов (СnHm), в которых количество углеродных атомов больше единицы, но меньше пяти.

В настоящее время в сельскохозяйственном производстве широко применяются как природные, так и промышленные газы. В двигателях внутреннего сгорания может использоваться как сжатый, так и сжиженный газы.

При работе двигателя на газообразном топливе (^ ГТ) отсутствует разжижение моторного масла остатками несгоревшего топлива, что снижает износ деталей, уменьшается интенсивность коррозии. Кроме того, ГТ обладает высокой детонационной стойкостью, их октановое число достигает 100 в ряде случаев и более единиц, двигатель может работать с более высокой степенью сжатия, а значит, экономичнее; с выделением меньшего количества токсичных компонентов

^ Сжиженный газ. Основные компоненты сжиженных газов – пропан, бутан или их смесь. Для двигателей по ГОСТ 27578-87 выпускают сжиженный газ марок ПА – пропан автомобильный и ПБА – пропан-бутан автомобильный. Газ марки ПБА предназначен для климатических районов при температуре окружающего воздуха не ниже минус 20оС, а газ марки ПА рекомендуется к применению в температурном диапазоне от минус 20оС до минус 35оС. Кроме того по ГОСТ 20448-88 выпускают следующие марки сжиженных газов: СПБТЗ – смесь пропана и бутана техническая зимняя для коммунально-бытового потребления; СПБТЛ – смесь пропана и бутана техническая летняя для коммунально-бытового потребления; БТ – бутан технический для коммунально-бытового потребления и других целей.

^ Сжатые газы. Основные компоненты сжатых газов: метан, окись углерода и водорода. В сжатых газах могут находиться сернистые соединения (Н2S), смолистые вещества, аммиак, окислы азота, что способствует повышению коррозии деталей двигателя. Газовое топливо хранят в баллонах емкостью по воде 50 л, рассчитанные на давление 20мПа. Батарея из восьми баллонов емкостью по 50 л. весит более 0.5 т. и снижает полезную грузоподъемность автомобиля.

Биогаз - газ, содержащий метан, образующийся в анаэробных микробиологических реакторах при сбраживании отходов жизнедеятельности животных (навоза). Содержание метана в биогазе достигае