Реферат: Методические указания к лабораторным работам для студентов технических специальностей Павлодар

Министерство образования и науки Республики Казахстан


Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова


ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Методические указания к лабораторным работам для студентов технических специальностей


Павлодар

Министерство образования и науки Республики Казахстан


Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова


Машиностроительный факультет


Кафедра двигатели и организация дорожного движения


^ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Методические указания к лабораторным работам для студентов технических специальностей


Павлодар

Кереку

2009

УДК 620.22(07)

ББК 30.3я7

Э 41


^ Рекомендовано к изданию заседанием кафедры двигатели и организация дорожного движения машиностроительного факультета Павлодарского государственного университета

им. С. Торайгырова


Рецензенты:

В.П. Василевский ­- кандидат технических наук, профессор ПГУ им. С. Торайгырова;

В.В.Рындин - кандидат технических наук, профессор ПГУ им. С. Торайгырова.


Составитель: В.Я. Берест

Э41 Эксплуатационные и конструкционные материалы: методические указания к лабораторным работам для студентов технических специальностей / сост. В.Я. Берест. – Павлодар: Кереку, 2009. – 44 с.


В методическом указании изложены основы методики ведения лабораторных работ студентами технических специальностей по дисциплине эксплуатационные конструкционные материалы.

Методические указание разработано в соответствии с рабочими учебными планами технических специальностей и рабочими программами.


УДК 620.22(07)

ББК 30.3я7


© Берест В.Я., 2009

© ПГУ им.С.Торайгырова, 2009

Содержание





Введение




1

Лабораторная работа № 1

Определение содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах………………………………………………….



2

2

Лабораторная работа №2

Определение фракционного состава топлива…………………


6

3

Лабораторная работа №3

Определение плотности и вязкости нефтепродуктов…….......


12

4

Лабораторная работа № 4

Определение давления насыщенных паров моторных топлив……………………………………………………………



17

5

Лабораторная работа №5

Определение содержания фактических смол в топливе….......


20

6

Лабораторная работа №6

Определение температуры вспышки и воспламенения нефтепродуктов………………………………………………….



25

7

Лабораторная работа № 7

Оценка коррозийных свойств нефтепродуктов……………….


28

8

Лабораторная работа № 8

Исследование свойств консистентных смазок……………......


33

9

Лабораторная работа № 9

Определение качества низкозамерзающих охлаждающих жидкостей……………………………………………………......



38

10

Лабораторная работа № 10

Ознакомление со свойствами тормозных жидкостей………...


43




Литература……………………………………………………….

47



Ведение


Рациональное использование высококачественных эксплуатационных материалов в современных машинах требует знание не только их свойств и марок, но и того влияния, которое они оказывают на работу машин. От правильного выбора и умелого использования эксплуатационных материалов зависят технико-экономические показатели машин, срок их службы, затраты средств на техническое обслуживание, ремонт и их трудоемкость. Для успешного решения этих задач инженер должен уметь правильно ориентироваться в эксплуатационных качествах топлива, смазочных материалов и технических жидкостей, при необходимости провести простейшие лабораторные анализы, технически обоснованно выбрать полноценный заменитель.

В методическом руководстве даны лабораторные работы, охватывающие основные разделы изучаемого курса. Ознакомление студентов с методикой лабораторных анализов при оценке качеств топлив, смазочных материалов и технических жидкостей будет способствовать более глубокому усвоению изучаемого материала, улучшению практической подготовки молодого специалиста.

Лабораторные работу содержат теоретические основы рассматриваемых вопросов, описание применяемых установок, перечень приборов, материалов, реактивов, порядок выполнения работы и обработки полученных результатов. В стандартные методики введены некоторые упрощения, которые, не изменяя сути испытаний, позволяют закончить каждую из них за одно лабораторное занятие.

По результатам каждой лабораторной работы оформляется отчет, который представляется для защиты к следующему занятию. Отчет должен содержать: титульный лист; схему и описание опытной установки; краткий порядок выполнения работы; результаты и анализ испытаний; выводы по работе. Графики выполняются на миллиметровой бумаге.

Руководство рекомендуется для студентов специальностей 0513 – автомобили и тракторы; 0523 – двигатели внутреннего сгорания; 1609 – автомобильный транспорт; 1509 – механизация сельского хозяйства и других родственных специальностей


^ Лабораторная работа № 1

Определение содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах


Общие сведения


Все нефтепродукты в большей или меньшей степени гигроскопич­ны, т.е. способны поглощать воду. Количество растворенной воды возрастает с увеличением относительной влажности и температуры окружающей среды. Вода может попадать в нефтепродукт при работке и хранении в результате конденсации влаги, из воздуха, при заправке и т.п. В большом количестве вода оседает на дно резервуа­ров, в малом - может находиться в эмульсионном состоянии, в ре­зультате чего нефтепродукты мутнеют. Присутствие воды в топливах вызывает перебои в работе двигателя, коррозию деталей топливной аппаратуры, снижает их теплоту сгорания, способствует разло­жении антидетонаторов в этилированных бензинах. В холодное вре­мя года она вызывает закупоривание топливопроводов и топливных фильтров кристалликами льда ила же ледяными пробками. В маслах во­да снижает эффективность действия присадок, ускоряет процесс ста­рения масел, способствует нагарообразованию.

Механическими примесями считаются все посторонние частицы, находящиеся в нефтепродуктах в осадках или во взвешенном состоянии. Размеры частиц, их количество и состав могут быть различными. Различают частицы органического и неорганического происхождения. Наибольшую опасность представляют абразивные загрязнения, имеющие кристаллическое строение, обуславливающее их высокую твердость такие как кварциты, глиноземы (пыль, песок). Наличие механических примесей в нефтепродуктах снижает надежность и долговеч­ность работы агрегатов и систем автомобилей и тракторов. Так, их присутствие в топливах вызывает забивание фильтров, жиклеров кар­бюраторов, сопловых отверстий распылителей форсунок, повышенный износ прецизионных деталей топливных систем, способствует увели­чению нагарообразования. Механические примеси в маслах вызывают повышенный износ трущихся поверхностей, резко сокращая срок их службы. Они могут попадать в нефтепродукты глазным образом, при транспортировке, хранении и применении.

Стандартами присутствие механических примесей и воды в нефте­продуктах для автотракторных двигателей не допускается. Определения содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах осу­ществляется качественными и количественными методами. При качест­венном определении устанавливается присутствие или отсутствие ме­ханических примесей и воды, при количественном - их процентное содержание в исследуемом нефтепродукте.


^ Аппаратура, реактивы и материалы


Для выполнения лабораторной работы необходимы: прибор для количественного определения содержания воды, штатив с пробирками, стеклянный цилиндр, аналитические весы, стеклянная воронка, ста­кан, два плоских стекла мм, спиртовка, бумажные фильтры, образцы испытуемых нефтепродуктов.


^ Определение содержания воды


Количественное определение воды в нефтепродуктах выполняет­ся по ГОСТ 2477-65 с помощью прибора, схема которого изображена на рис. I. Прибор состоит, из колбы 1, приемника - ловушки 2, холодильника 3 и нагревателя 4. В сухую колбу наливают 100 мл испытуемого нефтепродукта, куда же помещают несколько кусочков неглазурованного фаянса или фарфора. Прибор собирают таким образом, чтобы обеспечить гер­метичность всех соединений. Включают нагреватель, содержимое колбы доводят до кипения и далее нагревают так, чтобы скорость кон­денсации дистиллята в приемник была от 2 до 5 капель в 1 с. Перегонку прекращают, как только объём воды в приемнике - ловушке не будет увеличиваться и верхний слой раство­рителя станет совершенно прозрачным. Время перегонки должно быть не менее 30 и не более 60 мин.

После того как прибор охладится, по делениям определяется объем воды, собравшейся в приемнике - ловушке. Объемную долю воды в процентах вычисляют по формуле

% (1)


где: - объем пробы нефтепродукта, мл;

- объем воды в приемнике – ловушке, мл.

Качественное определение присутствия воды в нефтепродуктах выполняется следующим образом. Бензин наливается в стеклянный цилиндр и отстаивается в течении 100 мин. Поскольку вода тяжелее бензина, то она осядет на дно и будет хорошо видна при внешнем осмотре. Дизельное топливо наливается в стеклянный цилиндр и тщательно перемешивается. Если в топливе есть вода, то оно помутнеет. Масло наливается в сухую пробирку в количестве 3-4 мл и подогревается на слабом огне. Если в масле содержится вода, то слышно характерное потрескивание, оно пенится, на верхней (холодной) части пробирки конденсируются мелкие пробирки помутнела, значит в нефтепродукте содержатся следы воды.


^ Определение содержания механических примесей


Количественное определение содержания механических примесей в нефтепродуктах выполняется по ГОСТ 6370-59. предварительно высушенный в стаканчике безвольный бумажный фильтр взвешивается с точностью до 0,002г. Испытуемое топливо в количестве 100г подогревается, и фильтруется через фильтр помещенный в стеклянную воронку. Остаток на стакане смывают чистым бензином. По окончании промывки фильтр с осадком помещается в стаканчик для взвешивания, в котором сушился чистый фильтр, сушится с открытой крышкой не менее одного часа в сушильном шкафу при 105-1100C, после чего стаканчик закрывается крышкой, охлаждается и взвешивается. Содержание механических примесей в процентах вычисляется по формуле


% (2)


где: -масса стаканчика с фильтром и механическими примесями, г;

- масса стаканчика с чистым фильтром, г;

- масса нефтепродукта, г.

Содержание механических примесей до 0,0055 оценивается как отсутствие их.

Качественное определение присутствия механических примесей в нефтепродуктах выполняется следующим образом Бензин или дизельное топливо в количестве 25 мл пропускается через фильтроваль­ную бумагу. Чистое топливо оставляет едва заметное желтое масля­нистое пятно. При наличии механических примесей пятно будет тем­ным со следами примесей. Капли масла наносятся на стекло, сверху накладывается второе стекло и стекла, слегка прижимая, трутся друг о друга. При наличии механических примесей слышен характерный скрип.


Контрольные вопросы

Какую опасность представляет наличие воды в нефтепродуктах?

Какие существуют методы определения содержания вода в нефтепродуктах?

Как влияет присутствие механических примесей в дизтопливах на работу топливоподающей аппаратуры?

Какие существуют количественные методы определения содержания механических примесей в нефтепродуктах?

Назовите простейшие методы качественного определения со­держания механических примесей в нефтепродуктах.



^ Лабораторная работа №2

Определение фракционного состава топлива


Общие сведения


Топливо может сгорать только в газообразном состоянии, поэтому сгоранию должны предшествовать процессы испарения топлива и его качественного смещения с воздухом.

Нефтяные жидкие топлива представляют собой сложную смесь углеводородов, отличающихся различными молекулярными массами, плотностью, вязкостью. В отличие от воды, спирта, эфира и других жидкостей топлива не имеют одной температуры кипения. Меньшие температуры кипения имеют легкие топлива или его фракции. С утяжелением фракционного состава топлива температура кипения увеличивается. При этом под фракцией понимается часть топлива, испарившегося в определенном интервале температур.

Испаряемостью называют способность топлива переходить из жидкого состояния в газообразное. Она является важным показателем топлива, оказывающим значительное на эксплуатационные показатели двигателя. От полноты испарения топлива зависят легкость пуска, мощностные, экономические и токсические показатели двигателя, интенсивность механического износа, нагарообразование и долговечность. Так, наличие большого количества неиспарившегося топлива в начале процесса сгорания в карбюраторном двигателе сопровождается затягиванием процесса сгорания, повышенными потерями тепла через стенки цилиндра, в результате чего снижаются мощностные и экономические показатели двигателя, увеличиваются дымность и токсичность отработавших газов. Попадая на стенки цилиндров, капли неиспарившегося топлива смывают находящуюся на них пленку смазочного масла, что приводит к повышенному износу цилиндро-поршневой группы.

Применение топлива тяжелого фракционного состава для быстроходных автотракторных дизелей сопровождается увеличенным расходом топлива, ухудшением пуска, повышением нагарообразование, закоксовыванием форсунок, повышенным износом цилиндро-поршневой группы, увеличением дымности и токсичности отработавших газов. При применении топлива легкого фракционного состава увеличивается жесткость работы дизеля, возрастают перетечки топлива в прецизионных парах топливоподающей аппаратуры, повышается их износ вследствие снижения смазочных свойств топлива.

Фракционный состав жидких топлив определяют путем перегонки. По результатам перегонки строится график, показывающий зависимость объема отогнанного топлива от температуры, который называется кривой перегонки (рис.2).

По характерным точкам на кривой можно судить о некоторых эксплуатационных качествах топлива.

А) Бензины. Стандарты на автомобильные бензины(приложение 1) предусматривают обязательное определение температур начала кипения, выкипания 10%. 50%, 90% топлива и конца кипения.

Температура начала кипения характеризует наличие в топливе легкокипящих углеводородов, обуславливающих потери легких фракций при хранении топлива под воздействием тепла окружающей среды.

Температура выкипания 10% топлива характеризует пусковую фракцию, по которой судят о пусковых качествах топлива. Чем меньше эта температура, тем при более низкой температуре возможен запуск двигателя. По температуре выкипания 10% топлива можно определить минимальную температуру воздуха, при которой возможен надежный пуск двигателя


(3)


При высоких температурах воздуха, вследствие испарения топлива, возможно образование паровых пробок в топливопроводах. Поэтому температура выкипания 10% топлива для летних сортов автомобильных бензинов должна быть не менее 70 .Во избежание образования паровых пробок рекомендуется, чтобы у бензинов, предназначенных к применению в условиях высоких температур окружающего воздуха, выдерживалось соотношение


(4)


Где – температура окружающего воздуха, ° C

Температура выкипания 50% топлива характеризует среднюю испаряемость рабочей фракции(от 10% до 90% по кривой перегонки). Она определяет необходимую интенсивность подогрева впускного коллектора , а также скорость прогрева двигателя приемистость, которая определяется возможностью быстрого обогащения или обеднения топливовоздушной смеси на различных режимах. Чем ниже, тем однороднее его состав и круче поднимается в средней части кривая перегонки, тем лучше приемистость и устойчивость работы двигателя.

Температура выкипания 90% топлива определяет конец перегонки рабочей фракции. Чем выше эта температура, тем больше в топливе тяжелых углеводородов, вызывающих ухудшение технико-экономических показателей двигателя и его приемистости.

Температура конца кипения характеризует хвостовые фракции. Они крайне нежелательны в топливе, так как испаряются не полностью, вызывают смывание смазки с гильа цилиндров, разжижения моторного масла, нагарообразование и.т.д. Чем меньше интервал температур от до конца кипения, тем выше качество топлива.

Б) Дизельные топлива. Стандартами на дизельное топливо (приложение 2 ) регламентируются температуры выкипания 50% и конца перегонки 96% топлива.

Температура выкипания 50% дизельного топлива характеризует его пусковые свойства. Чем ниже эта температура, тем лучше пусковые свойства топлива, мягче работа двигателя.

Температура выкипания 90% топлива позволяет оценить хвостовые фракции, определяемые присутствующими в топливе тяжелыми углеводородами. Чем меньше эта температура, тем качественнее топливо, лучше полнота его испарения, ниже склонность к образованию нагара и сажи.



^ Приборы и принадлежности


Для выполнения лабораторной работы необходимы : прибор для разгонки нефтепродуктов, мерные цилиндры на 10 и 100 мл, образцы нефтепродуктов.

Фракционный состав жидких топлив определяется по ГОСТ 2177-82 путем перегонки 100 мл топлива на отдельные фракции. На рис.3 показана принципиальная схема прибора лрн для разгонки жидких топлив.

Прибор состоит из стеклянной колбы с отводной трубкой 1, холодильника, выполненного в виде водяной ванны с проходящей в ней металлической трубкой 4 и приемника конденсата – мерного цилиндра 5 на 100 мл. Нагрев колбы осуществляется электрической плиткой 6 с регулятором нагрева. Для замера температуры перегонки колба снабжена термометром 2, положение установки которого показана на позиции 7. Для обеспечения безопасности работы колба закрывается кожухом 3.


Порядок выполнения работы


С помощью измерительного цилиндра отмеряется 100 мл топлива, которое переливается в колбу. Колба закрывается пробкой с термометром, установленным таким образом, чтобы ртутный шарик находился на уровне нижнего края отводной трубки (рис.3). Колба устанавливается на электроплитку и закрывается кожухом. Отводную трубку колбы соединяют с трубкой холодильника. Под нижний конец трубки холодильника устанавливается измерительный цилиндр. Холодильник подключается к холодному водопроводу, использованная вода сбрасывается в канализацию.

Включается электроплитка и производится нагревание колбы так, чтобы первая капля сконденсировавшихся паров упала из трубки холодильника в измерительный цилиндр не ранее, чем за 5 минут и не позднее, через 10 минут после начала перегонки. Записывается температура падения первой капли, которая условно принимается со скоростью 4-5 мл/мин. Показания термометра записываются через каждые 10 мл перегонки дистиллята.

После отгонки 90 мл дистиллята нагрев колбы усиливается так, чтобы до конца перегонки прошло от 3 до 5 минут. В тот момент, когда температура начнет падать, записывается температура конца перегонки у бензинов. Дизельное топливо прекращают перегонять после отгонки 96 мл дистиллята.

После окончания перегонки дать остыть прибору, разобрать его, остаток из колбы перелить в измерительный цилиндр на 10 мл и записать его объем.

По барометру измеряется атмосферное давление.



^ Обработка результатов опыта


Определяются потери при перегонке как разность между 100 мл и суммой объемов дистиллята и остатка. Полученные в опыте температуры приводятся к нормальному барометрическому давлению по формуле

(5)


Где : - приведенная и измеренная температуры, ° C

- барометрическое давление, мм.рт.ст.

Знак плюс используется, если барометрическое давление ниже 750 мм.рт.ст., знак минус – если выше 770 мм.рт.ст. При давлениях оот 750 до 770 поправка не вносится. По полученным температурам строится график перегонки (рис.2). Результаты сравниваются с ГОСТом (приложения 1,2), для чего составляется таблица 1.


Таблица 1

^ Паспорт на испытуемое топливо

№

п/п

Показатели качества

Результаты

испытаний

Данные по ГОСТ

Отклонения

1


2

Фракционный состав,

Начало кипения

10%

50%

90%

Конец кипения

Остаток и потери,%

Цвет (до разгонки)



40

80

118

178

190

3,5


Бесцветн.



35

70

115

180

195

Не более 4,0


Бесцветн



-5

-10

-3

+2

+5

+0,5


Контрольные вопросы

Что называется фракцией и испаряемостью топлива?

Как оценивается фракционный состав топлива?

Какие характерные точки имеются на кривой фракционной перегонки?

Какие параметры бензинов характеризует температура начала перегонки?

О каких качествах топлива можно судить по температуре выкипания 10% топлива?

По температуре выкипания какой части топлива можно охарактеризовать рабочую фракцию?

Почему нежелательно присутствие в топливе тяжелых его фракций? Что такое хвостовая фракция топлива?

Как можно определить по данным разгонки топлива рабочие температуры окружающей среды, при которых возможен пуск двигателя и его бесперебойная работа?



^ Лабораторная работа №3

Определение плотности и вязкости нефтепродуктов


Общие сведения

Плотность и вязкость нефтепродуктов является важным параметром, характеризующими их эксплуатационные свойства. От них зависят качества распыливания и полнота сгорания топлива, надежность смазки трущихся поверхностей.

Плотность- это масса вещества,, содержащаяся в единице объема. Она обозначается и имеет размерность в системе СИ- кг/м3, в системе СГС- г/см3. Определяется с помощью нефтеденсиметров или ареометров по ГОСТ 3900-47.

Вязкостью называется сопротивление, которое оказывают частицы жидкости их взаимному перемещению под действием внешней силы. Различают абсолютную (динамическую и кинематическую) и условную вязкости.

Динамическая вязкость () представляет собой коэффициент внутреннего трения, равный по величине отношению силы трения, действующей на поверхность жидкости при градиенте скорости, равном единице, к площади этого слоя.

В системе СИ динамическая вязкость измеряется в н.с.м-2 или Па.с (Паскаль-секунда)- это вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1м2, находящихся на расстоянии 1м друг от друга и перемещающихся относительно друг друга со скоростью 1 м/си силой в 1Н.

В системе СИ за единицу динамической вязкости принят Пуаз (П), 1П=г(см)-1.Сотая часть Пауза называется сантипуаз (сП), т.е. 1сП= 0,01П.

Кинематической вязкостью () называется коэффициент внутреннего трения или отношение динамической вязкости при температуре t


, (14)


Измеряется кинематическая вязкость в системе Си в м2с2 , в системе СГС в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт).

1Ст= 1см2с-1= 100сСт= 10-6 м2с-1

Условная вязкость- величина безразмерная, показывающая, во сколько раз вязкость нефтепродуктов больше или меньше в градусах условной вязкости, 0УВt.

Наиболее широко в ГОСТах на нефтепродуктах применяется кинематическая вязкость. Она определяется по ГОСТ 33-82 с помощью стеклянных капиллярных вискозиметрах (ГОСТ 10028-81). Динамическая вязкость используется при плохой текучести под воздействием внешней силы.

При большой вязкости нефтепродуктов затрудняется их прокачиваемость по трубопроводам и магистралям, через фильтры, что затрудняет подвод к трущимся поверхностям и создает большие сопротивления при работе узлов, приводящие к снижению к.п.д. механизмов. Повышение вязкости топлив приводит к плохому распыливанию его при впрыске.

При применении нефтепродуктов с очень малой вязкостью ухудшаются смазочные свойства масел и дизельных топлив, в результате чего возрастает износ топливной аппаратуры дизелей, увеличивается подтекание топлива через форсунки и зазоры в плунжерных парах, затрудняется обеспечение условий жидкостного трения в подшипниках скольжения.

Вязкость и плотность жидкостей существенно зависят от температуры. При ее увеличении вязкость и плотность снижается, при уменьшении- возрастают вплоть до полной потери подвижностей. Свойства нефтепродуктов изменять свою вязкость- температурным свойствам. Поскольку нефтепродукты, а особенно моторные и трансмиссионные масла работают в широком диапазоне температур, необходимо, чтобы они обладали достаточной вязкостью, обеспечивающей надежность масляного слоя при рабочих температурах (100 0С), а при низких имели достаточную подвижность.

Существующими ГОСТами устанавливаются плотность и вязкость дизельных топлив при 20 0С, кинематическая вязкость моторных и трансмиссионных масел при 100 0С, вязкость- температурные свойства масел по максимально допустимому отношению кинематической вязкости при 50 0С к кинематической вязкости при 100 0С, для зимних сортов масел- предельному значению вязкости при 0 0С.

Значения кинематической вязкости и плотности нефтепродуктов также используется в расчетах топливных и масляных систем, при перерасчете нефтепродуктов из весовых единиц в объемные для обеспечения учета при транспортировке и при заправке баков.


^ Приборы и принадлежности


Набор нефтепродуктов (ареометров) по ГОСТ 1289-76, цилиндры стеклянные, териометр ртутный сценой деления 1 0С, вискозиметры ВПК-2 или ВПК-4 по ГОСТ 10028-81, штатив, баня для вискозиметра, секундомер, резиновая груша, образец нефтепродукта.


^ Определение плотности


В стеклянный цилиндр, установленный на прочной горизонтальный стол, осторожно наливают испытуемый нефтепродукт, температура которого не должна отличаться от температуры окружающей среды более чем на С. В нефтепродукт медленно и осторожно опускают чистый и сухой ареометр, держа его за верхний конец, до момента его свободной плавучести (см. рис.6).

Отсчет показаний производится по верхнему краю мениска. При отсчете глаз должен находится на уровне мениска.

Температура нефтепродуктов устанавливают или по термометру нефтеденсиметра (ареометра) или измеряют дополнительным термометром.


^ Обработка результатов


Если температура нефтепродукта в момент определения плотности отличалась от установленной, необходимо ввести температурную поправку. Тогда плотность при 20 0С определяется по формуле


(15)



где и - плотность нефтепродуктов при 20 0С и при температуре измерения; к- температурная поправка плотности; t- температура испытания, 0С.

Среднее значение температурных поправок на плотность нефтепродуктов приведены в приложении 3.

Плотность бензинов стандартами не нормируются. Она используется для ориентировочной оценки вида топлива и при пересчете нефтепродуктов из весовых единиц в объемные для обеспечения их учета при транспортировках и отпуске при заправке в бак.


^ Определение кинематической и расчет динамической вязкости


Кинематическая вязкость обычно определяется в стеклянных капиллярных вискозиметрах ВПЖТ-2, ВПЖТ-4 ГОСТ 10028-8. Метод определения основан на том, что вязкость жидкостей прямо пропорционально времени перетекания их одинаковых количеств через один и тот же капилляр, обеспечивающий ламинарность потока.

Капиллярный вискозиметр представляет собой U- образную трубку, в колене 1 которой имеются две шарообразные калиброванные емкости 4 с отметками М1 и М2 и впаянный капилляр 5. На втором широком колене 2 выполнено расширение 6 для нагревания нефтепродуктов и отросток 3.

Для определения вязкости нефтепродуктов наливают в стаканчик.

Надев на отводную трубку 3 резиновой шланг с грушей, вискозиметр перевертывают и опускают его узкое колено 1 в стаканчик с нефтепродуктом. Большим указательным пальцем правой руки зажимают отверстие широкого колена 2 и грушей засасывается нефтепродукт до метки М2 так, чтобы оно заполнило внутреннюю полость без пузырьков воздуха. После этого вискозиметр вынимают из стаканчика и быстро возвращают в нормальное положение. Шланг с грушей снимают с отводной трубки и надевают на узкое колено.

Вискозиметр помещают в термостат и закрепляют зажимом на штативе, обеспечивая строго вертикальное положение капилляра и чтобы отметка М2 была ниже уровня в термостате (см.рис.7). Внимание! Чтобы не сломать вискозиметр, необходимо: при заполнение держать его за одно колено, при снятии и надевании резинового шланга с грушей- только за то колено, с которого снимается или на который надевается шланг; не затягивать чрезмерно зажим при закреплении вискозиметра в штативе; не допускать попадания в него воздуха. Закрепляют термометр в штативе так, чтобы его шарик с ртутью находился на одном уровне с расширением 6. Установить заданную температуру воды в термостате и, выдержав 10-15 мин для достижения температурного равновесия, медленно засасывают нефтепродукт выше на 5 мм отметки М1, следя за тем, чтобы не образовывались пузырьки воздуха.

Снимают резиновый шланг с грушей и наблюдают за перетеканием нефтепродукта. Когда его уровень достигнет отметки М1, включают секундомер, а выключают после достижения метки М2. Показания секундомера записывают. При правильно подобранном вискозиметре время истечения нефтепродукта должно составить не менее 200с. Опыт повторяют три раза. Данные отдельных замеров не должны отличаться от среднеарифметического более чем на 5%.


^ Обработка результатов


Кинематическую вязкость исследуемого нефтепродукта определяют по формуле


, (16)


где с - постоянная вискозиметра, зависящая от геометрических размеров прибора (диаметр капилляра и постоянная вискозиметра указываются в паспорте), мм2/с2;

- среднее время истечения нефтепродукта, с.

Динамическая вязкость исследуемого нефтепродукта в МПа вычисляют с использованием данных предыдущих замеров по формуле 14. В формуле подставляют данные кинематической вязкости и плотности нефтепродукта при исследуемой температуре t.

Контрольные вопросы

Что называется плотностью нефтепродукта, для каких целей используется этот параметр?

Что представляет собой вязкость жидкости?

Кинематическая вязкость, единицы измерения, назначения, назначение.

Динамическая вязкость, единицы измерения, связь с кинематической вязкостью и принцип определения.

Что называется условной вязкостью?

Прибор и порядок определения кинематической вязкости?

При каких температурах для различных нефтепродуктов нормируется стандартами кинематической вязкости?

Что определяет вязкостно-температурные свойства нефтепродуктов и как они нормируются стандартами?


^ Лабораторная работа № 4

Определение давления насыщенных паров моторных топлив


Общие сведения


Давление насыщенных паров называется давление, развиваемое парами испытуемого топлива в момент равновесия между жидкой и паровой фазами. По давлению насыщенных паров можно судить об интенсивности испарения топлива, а также связанных с ним эксплуатационных характеристиках топлива, таких как: пусковые качества; потери при хранении; склонность к образованию паровоздушных пробок; пожарная опасность.

Под испаряемостью топлива понимается его переход из жидкого состояния в газообразное. Наибольшей испаряемостью обладают топлива с повышенным давлением насыщенных паров. Поэтому для улучшения пусковых свойств топлив давление насыщенных паров должно быть повышенным. Однако повышенная испаряемость крайне нежелательна при хранении топлив в вентилируемых емкостях в связи с возможностью потери легких пусковых фракций до применения. По давлению насыщенных паров в этом случае осуществляют косвенную оценку физической стабильности топлив при хранении.

С повышением температуры давление насыщенных паров и связанная с ним испаряемость топлив возрастают. При работе двигателей в условиях повышенных температур окружающей среды температура деталей системы питания может достигать 65-85ºС, что может вызвать выделение воздуха и испарение из топлива легкокипящих фракций с образованием газожидкостной смеси с резко пониженной плотностью и, тем самым, снижение массовой производительности топливоподающего насоса, резкое обеднение смеси. При интенсивном выделении паровоздушной фазы возможна ее концентрация с образованием паровых пробок, вызывающих полное прекращение подачи топлива.

Так как давление насыщенных паров от температуры и соотношения газовой и жидкостной фаз, стандартом предусматривается его определение при температуре 38ºС и соотношение объемов жидкостей и газовой фаз 1: 4. Существует два метода определение давления насыщенных паров по ГОСТ 6668-53 на приборе Валявского-Бударова и по ГОСТ 1756-52 в специальной металлической бомбе.

В лабораторной работе рассмотрен метод определения давления насыщенных паров по ГОСТ 1756-52, как наиболее полно вскрывающий физический смысл протекающих при проведении опыта процессов.


^ Аппаратура, реактивы, материалы


Для выполнения лабораторной работы необходимы: прибор для определения давления насыщенных паров топлива, холодильный шкаф или ледяная баня, секундомер, образцы испытуемого топлива. Схема прибора для определения давления насыщенных паров топлива ЛДП-2 приведена на рис. 8.

Прибор для определения давления насыщенных паров топлива состоит из топливной 1 и воздушная камера, предназначенная для паровой фазы, соединена при помощи резиновой трубки с пружинным зажимом 5 с манометром 6. При проведении опытов прибор помещается в водяную баню 5, соединенную двумя шлангами 7 с термостатом 8. Заданная температура воды поддерживается термостатом и контролируется по ртутному 4, погруженную в баню до отметки 37 ºС, с пределами измерений от 0 до 50 ºС и ценой деления шкалы 0,1 градуса.


^ Порядок выполнения работы



Нижнюю часть прибора, приспособление для переливания и пробу топлива охладить в холодильнике или в ледяной бане до 0-4 ºС. Определить начальную температуру воздуха в верхней камере перед испытанием и пережать шланг манометра зажимом 5. Заполнить нижнюю часть прибора испытуемым топливом так чтобы топливо переливалось через верх камеры. Плотно соединить обе камеры при помощи фланца, закрепленного на столе. Собранный прибор опрокинуть и сильно встряхнуть несколько раз.

Привести прибор в нормальное положение и погрузить в водяную баню. Температура в бане должна быть 38 ± 0,3 ºС. При погружении прибора в водяную баню необходимо следить за тем чтобы не было утечки паров топлива. В противном случае испытание прекратить и , после устранения неисправности, провести подготовку в соответствие с изложенным выше порядком с новой порцией топлива. После погружения камеры в баню открыть зажим 5 и , спустя 5 минут, отметить давление по показанию манометра. Закрыв зажим 5, вынуть прибор из бани, несколько раз встряхнуть , вновь погрузить в баню и открыть зажим 5. Эту операцию повторить через каждые две минуты до стабилизации показаний манометра. Установившееся показание манометра записать. Встряхивание производить возможно быстрее, чтобы избежать охлаждения прибора.



^ Обработка результатов


Для учета давления воздуха и паров топлива, находящихся при сборке в воздушной камере, в показания манометра вносят попра