Температура кипения дт – Дизельное топливо – температура кипения | Дизтопливо

Дизельное топливо – температура кипения | Дизтопливо

В последнее время ГОСТы все жестче стали относиться к температуре кипения дизельного топлива, потому что понижение температур позволяет снизить деструктивное воздействие на окружающую среду. При этом стоимость нередко возрастает, т.к. затраты на производство увеличиваются, а также требуется обновленное оборудование и использование лишь определенных видов нефти.

Технические особенности

Температура кипения дизтоплива различна для всех трех типов энергоносителя, чего удается добиться за счет изменения содержания парафинов:

При этом арктический и зимний варианты должны обладать особыми свойствами текучести, потому что летнее ДТ уже при температуре -5 С использовать практически невозможно из-за застывания и преобразования в желеобразную массу. При работе в более холодных местностях используются уникальные методы изготовления и особые добавки, улучшающие рабочие показетли.

Особое внимание следует заострить на том, что понижение температуры для производителей не составляет особой проблемы, но без особо тщательных расчетов не удастся соблюсти все требования по смазке деталей, что сильно ускорит износ. Именно поэтому данный процесс происходит плавно, причем каждый раз предприятия частично переоборудуются, чтобы полностью соответствовать новым стандартам.

Долгое время температура кипения имела период от 360 С до 370 С, но современные стандарты заставили производителей понизить планки до уровня в 340-350 С. Практически все современное производство, основывающееся на европейских стандартах, полностью соответствует данному требованию.

Если понизить температуру начала кипения дизельного топлива и, соответственно, изменить верхний порог, то можно добиться увеличения эксплуатационного периода двигателя и при этом благотворно воздействовать на экологию.

betodisel.ru

Температура вспышки и горения солярки

Каждый автомобилист стремится узнать максимум о своем транспорте, потому что это позволяет снизить вложения в него денег и времени, а также добиться максимальной производительности. Одними из важнейших данных по праву можно признать температуры вспышки и горения солярки, а вместе с этим и время прогорания. Эти сведения формируют цетановое число, а также помогают узнать качество топлива и соответствие его действующим ГОСТам.

Цетановое число (ЦЧ) – это показатель эффективности сгорания топлива. Для любых автомобилей оптимальными показателями считаются пределы в 40-55, причем наилучший вариант для каждого отдельного случая подбирается опытным путем.

Температура горения солярки

Стандартная температура горения солярки составляет целых 1100С, что очень много по сравнению с большинством аналогов. Производители ДВС на основе этих данных в каждом отдельном случае рассчитывают оптимальное соотношение с воздухом, которое позволяет достигать максимальной эффективности от работы с минимальными затратами топлива.

В процессе сгорания 1 кг горючего выделяется в среднем 42,7 МДж энергии, что в разы выше бензина. Подобный подход гарантирует повышение эффективности работы двигателя и снижает необходимый для движения расход.

Температура вспышки солярки

Согласно действующим ГОСТам температура вспышки солярки составляет всего 40С, тогда как на практике все производители придерживаются показателя в 45С, что исключает казусы и позволяет оптимизировать рабочие показатели. Данный показатель рассматривается крайне редко, потому что поджиг в ДВС осуществляется совершенно иным образом. При иных равных условиях лучше отдать предпочтение более высоким температурам, гарантирующим исключительную безопасность эксплуатации даже в условиях с экстремальными температурами.

Температура воспламенения солярки

Когда рассматривается температура воспламенения солярки, то преимущественно указывается самовоспламенение. Для летнего горючего она равна 310С, тогда как для зимнего 240С. Причина у данной разницы заключается в условиях эксплуатации и хранения. К тому же данные показатели сильно зависят от давления, потому что процесс возгорания ДТ в двигателе происходит именно при давлении, но без дополнительного источника искры (в бензиновых аналогах задействуются свечи).

Одним из важных нюансов стоит учитывать задержку воспламенения, т.к. именно она оказывает решающее влияние на ЦЧ. К тому же минимальная задержка позволяет существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Температура кипения солярки

Температура кипения солярки, как и во всех указанных выше факторах, зависит от климатических особенностей горючего. Она может варьироваться от 180 до 370 С, причем данный показатель критически важен для любых расчетов.

Кипение на практике – это процесс перехода из жидкого состояния в газообразное, в котором момент вспышки значительно изменяется. Соблюдение данного параметра производителями гарантирует, что сгорание топлива будет полным с максимальным выделением энергии, а выбросы в окружающую среду окажутся минимальными.

betodisel.ru

Бензин и дизельное топливо | Автомобильный справочник

 

Бензин и дизельное топливо — продукты дистилляции сырой нефти. Они состоят из множества различных углеводородов. Температура кипения бензина находится в диапазоне от 30 до 210 °С, а дизельного то­плива — от 180 до 370 °С. Дизельное топливо воспламеняется в среднем при температуре приблизительно 350 °С (нижний предел — 220 °С), то есть значительно при меньших температурах, по сравнению с бензином (в среднем-500 °С).

 

Содержание

 

 

Характеристики автомобильного топлива

 

Теплотворная способность топлива

 

Обычно чистая теплотворная способность H_n обуславливает энергетическое содержание топлива; она соответствует используемому количеству теплоты, выделяемому во время полного сгорания. Полная теплотворная спо­собность H

g, с другой стороны, определяет полную теплоту, включая как механически создаваемое тепло, так и тепло, выделяемое при конденсации водяных паров. Однако, этот компонент не учитывается примени­тельно к автомобилям.

Чистая теплотворная способность дизель­ного топлива, равная 42,9-43,1 МДж/кг, не­много выше, чем у бензина (40,1-41,9 МДж/кг).

Окислители, то есть, топлива или компо­ненты топлива, содержащие кислород, такие как спиртовые топлива, эфир или метиловые эфиры жирной кислоты, имеют меньшую теплотворную способность, чем чистые угле­водороды, поскольку кислород, присутству­ющий в этих соединениях, не способствует процессу сгорания. Поэтому двигатель, име­ющий сопоставимую мощность с мотором, питаемым обычным топливом, имеет повы­шенный расход топлива.

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

 

Теплота сгорания топливовоздушной смеси определяет выходную мощность двигателя. При стехиометрическом соотношении воздух/топливо теплота сгорания для сжижен­ных газообразных и жидких автомобильных топлив составляет примерно 3,5-3,7 МДж/м

3.

Содержание серы в автомобильном топливе

 

В интересах сокращения эмиссии диоксида серы SO₂ и защиты каталитических нейтра­лизаторов отработавших газов, содержание серы в бензине и дизельном топливе было ограничено с 2009 года до 10 мг/кг на всей территории Европы. Топливо, соответствую­щее этому предельному значению, известно как «топливо, свободное от серы». Таким об­разом, достигается обессеривание топлива. До 2009 года для использования в Европе было разрешено, введенное в начале 2005 года, использование топлива с содержанием серы <50 мг/кг. Германия занимает лидирую­щие позиции в обессеривании топлива — уже с 2003 года, под действием мер в области на­логообложения, в этой стране используется топливо, свободное от серы.

В США, предельное значение содержания серы в бензинах, выпускаемых в промыш­ленном масштабе, с 2006 года ограничивается величиной 80 мг/кг, при этом среднее значение для общего количества проданного и импортированного топлива составляет 30 мг/кг. Отдельные штаты, например, Кали­форния, установили более низкие ограниче­ния.

Кроме того, с 2006 года в США выпуска­ется свободное от серы дизельное топливо (содержание серы составляет максимум 15 мг/кг, ULSD — дизель с ультранизким со­держанием серы). К концу 2009 года, однако, только 20% топлива имело содержание серы не более 500 мг/кг.

Содержание серы в сертифицированном топливе служит основанием для изменения регулирующих документов.

 

 

Бензины

 

В Германии продаются следующие бензины: Normal, Super и Super Plus. Отдельные по­ставщики заменили Super Plus на топливо с октановым числом 100 (V-Power 100, Ultimate 100, Super 100), у которых, кроме октанового числа, были изменены присадки.

В США бензин продается под марками Regular и Premium; они примерно сопо­ставимы, соответственно, с выпускаемыми в Германии Normal и Super. Бензины Super или Premium, благодаря более высокому ароматическому содержанию основы и добавлению компонентов, содержащих кисло­род, демонстрируют высокое сопротивление детонации и имеют более предпочтительное применение в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Переформулированный бензин — термин, используемый для описания бензина, кото­рый, благодаря измененному составу, отли­чается меньшими испаряемостью и эмиссией отработавших газов, чем обычный бензин. Требования к переформулированному бен­зину приводятся в Законе о чистом воздухе, принятом в США в 1990 году. Этот закон регламентирует, например, меньшие значения давления насыщенных паров, содержания ароматиков и бензола и температуры выкипа­ния. Он также предписывает использование присадок, очищающих топливную систему от загрязнений и отложений.

 

 

Топливные стандарты для бензинов

 

Европейский стандарт EN 228 (2008) опре­деляет требования к неэтилированному бен­зину для использования в двигателях с искро­вым зажиганием. Определенные для каждой страны отдельные значения изложены в на­циональных приложениях к этому стандарту. Этилированный бензин в Европе запрещен. Технические требования США к топливам для двигателей с искровым зажиганием содер­жатся в ASTM D4814 (ASTM — Американское общество по испытанию материалов).

Большинство топлив для двигателей с ис­кровым зажиганием, которые продаются се­годня, имеют в своем составе компоненты, которые содержат кислород (окисляются). В этом отношении особое практическое зна­чение получил этанол, так как «Директива биотоплива ЕС» предусматривает минималь­ный объем выпуска для возобновляемого топлива (см. Альтернативные виды топлива).

Многие страны определили минимальные доли для биогенных компонентов в бензинах, которые достигнуты по большей части за счет использования биоэтанола. Но также исполь­зуются и эфиры, произведенные из мета­нола или этанола — МТВЕ (метилбутиловые эфиры) и ЕТВЕ (этилбутиловые эфиры), их добавляют в Европе до 15% по объему.

Добавление спиртов может привести к не­которым трудностям. Спирты увеличивают испаряемость, могут повредить материалы, используемые в топливной системе, напри­мер, могут вызвать распухание эластомера и коррозию. Кроме того, в зависимости от содержания алкоголя и температуры, появ­ление даже небольшого количества воды мо­жет привести к расслоению и формированию водной спиртовой фазы.

Эфиры в бензине

 

Эфиры не сталкиваются с проблемой рас­слоения. Эфиры, обладая более низким дав­лением насыщенных паров, более высокой теплотворной способностью и более высоким октановым числом, чем этанол, являются хи­мически устойчивыми компонентами с хоро­шей физической совместимостью. Поэтому они демонстрируют преимущества с точки зрения, как логистики, так и работы двигателя. По причинам большей устойчивости и боль­шего сохранения СO₂, при установлении квот для биогенного топлива, в основном отдается предпочтение ЕТВЕ. Существующие заводы МТВЕ переоборудуются на производство ЕТВЕ.

В европейском стандарте бензина EN 228 содержание этанола ограничено 5% по объему (Е5). В Америке примерно одна треть всех бензинов содержит этанол — до 10% по объему (Е10), для которого дав­ление насыщенных паров, превышающее приблизительно 7 кПа, разрешено согласно американскому стандарту ASTM D4814.

В настоящее время на европейском рынке не все транспортные средства оборудованы материалами, позволяющими функциони­ровать с Е10. Европейский стандарт для Е10 продолжает действовать. Чтобы позво­лить топливу Е10 быть введенным на немец­ком рынке, в апреле 2010 года был издан стандарт Е DIN 51626-1:2010-04. Он уста­навливает, в дополнение к характеристикам Е10, требования, охраняющие существую­щий стандарт с максимальным содержанием этанола 5% по объему для транспортных средств, которые не являются совместимыми с Е10. В Бразилии бензин всегда содержит этанол в количестве 22-26% по объему.

 

 

Характеристики бензинов

 

Плотность бензинов

 

Европейский стандарт EN 228 ограни­чивает плотность бензинов диапазоном 720-775 кг/м³. Поскольку топливо повышен­ного качества, в основном, включает более вы­сокую пропорцию ароматических соединений, оно имеют большую плотность, чем высокоо­ктановый бензин, а также обладает немного более высокой теплотворной способностью.

Антидетонационные свойства (октановое число)

 

Октановое число определяет детонационную стойкость бензина (сопротивление детона­ции). Чем выше октановое число, тем больше сопротивление детонации. Наибольшей де­тонационной стойкостью обладает изооктан, его стойкость принимается за 100 единиц, наименьшей — п-гептан, стойкость которого принимается равной нулю.

Октановое число топлива определяется на стандартизированном испытательном двига­теле. Численное значение соответствует про­порции (в % по объему) изооктана в смеси изооктана и п-гептана, которая демонстри­рует то же самое сопротивление детонации, как топливо, которое будет испытываться.

Исследовательский и моторный методы определения октанового числа

 

Октановое число, определяемое испыта­ниями по исследовательскому методу, имеет сокращение RON (исследовательское октановое число). RON характеризует дето­национную стойкость бензинов при исполь­зовании их в двигателях, работающих в усло­виях неустановившихся режимов (движение по городу). Октановое число, определяемое испытаниями по моторному методу, имеет сокращение MON (моторное октано­вое число). MON определяет детонационную стойкость топлива при высоких скоростях.

Моторный метод отличается от исследова­тельского метода использованием предвари­тельно подогреваемых смесей, более высокой частотой вращения коленчатого вала двигателя и переменным распределением зажигания, таким образом, созданием более строгих тепловых тре­бований к топливу при испытании. Значения MON для одного и того же топлива ниже, чем RON.

Увеличение сопротивления детонации

 

Нормальный (неочищенный) бензин прямой гонки показывает низкие антидетонацион­ные свойства. Только смешиванием такого бензина с различными компонентами нефтеперегонки, обладающими сопротивлением детонации, (преобразованные компоненты) можно получить топливо с высоким октано­вым числом, подходящим для современных двигателей. Можно увеличить сопротивление детонации, добавляя компоненты, содержа­щие кислород, такие как спирты и эфиры.

Присадки, содержащие металл, способ­ные увеличить октановое число (например, ММТ — метилциклопентадиенил трикарбонил марганца), формируют золу вовремя сгора­ния и поэтому используются очень редко.

Испаряемость бензинов

 

Для обеспечения успешной эксплуатации двига­теля бензины должны удовлетворять достаточно жестким требованиям по испаряемости. С одной стороны, автомобильное топливо должно со­держать большое количество высоколетучих соединений для обеспечения надежного запуска холодного двигателя, но, с другой стороны, име­ются ограничения по испаряемости топлива, с тем чтобы не ухудшать эксплуатацию и запуск прогре­того двигателя. Кроме того, потери топлива за счет испарения, в соответствии с действующими нор­мативными актами по охране окружающей среды, должны быть на низком уровне. Испаряемость бензинов определяется различными способами.

Стандарт EN 228 классифицирует испаряе­мость топлив по классам, различающимся по уровням давления насыщенных паров, зависи­мости температуры испарения от индекса обра­зования паровой пробки VLI. В зависимости от местных климатических условий в европейских странах разработаны свои национальные стан­дарты испаряемости автомобильного топлива. Различные значения испаряемости устанавли­ваются в стандартах для лета и зимы.

Температура перегонки бензинов

 

Для того чтобы оценить действие топлива, необходимо рассмотреть различные значения температуры перегонки. Стандарт EN 228 опре­деляет предельные значения, установленные для испаряемых объемов топлива при 70, 100 и 150 °С. табл. «Технические характеристики бензинов в соответствии со стандартом DIN EN 228 (действует с ноября 2008 года)». Объем испаряемого топлива при 70 °С должен быть достаточным для того, чтобы гарантировать легкий запуск холодного двига­теля (это было важно для карбюраторных дви­гателей). Однако, объем перегоняемого при этой температуре топлива не должен быть слишком большим, иначе на горячем двигателе в топливе будут образовываться пузырьки пара. Объем топлива, перегоняемого при 100 °С, определяет характеристики прогретого двигателя, влияю­щие на ускорение и реакцию двигателя, на­гретого до нормальной рабочей температуры. Объем топлива, перегоняемого при 150 °С, должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать разжижение моторного масла. В особенности это важно для холодного двига­теля, когда плохо испаряемые нелетучие компо­ненты бензина могут пройти из камеры сгорания по стенкам цилиндров в моторное масло.

 

 

Давление насыщенных паров

 

Давление насыщенных паров, измеряемое при температуре 37,8 °С (100 °F), в соответ­ствии со стандартом EN 13016-1, является показателем безопасности, при котором то­пливо может прокачиваться из топливного бака автомобиля и закачиваться в него. У давления насыщенных паров существуют пределы, прописанные в технических требо­ваниях. В Германии, например, это максимум 60 кПа летом и максимум 90 кПа зимой.

При разработке системы впрыска топлива также важно знать давление насыщенных паров при более высоких температурах (80-100 °С), поскольку повышение давления насыщенных паров из-за примеси спиртов, например, особенно становится очевидным при более высоких температурах. Если давле­ние насыщенных паров превышает давление впрыска, например, из-за роста температуры двигателя во время эксплуатации автомо­биля, это может привести к сбоям, вызван­ным формированием пузырьков пара.

Фракционный состав бензина

 

По фракционному составу, выражаемому в относительном объеме испаряемого топлива, оценивается склонность топлива к перегонке.

Падение давления в топливной системе (например, во время движения автомобиля в условиях высокогорья), сопровождающееся повышением температуры топлива, способствует испаряемости топлива и изме­нению фракционного состава, приводящим к ухудшению условий эксплуатации. Стан­дарт ASTM D4814 устанавливает, например, для каждого класса испаряемости темпера­туру, при которой отношение пара к жидко­сти не должно быть больше 20.

Индекс образования паровой пробки

 

Индекс образования паровой пробки (VLI) является математически рассчитываемой общей суммой десятикратного давления на­сыщенных паров (в кПа при 37,8 °С) и семи­кратного объема топлива, которое испаряется при 70 °С. С помощью этого дополнительного предельного значения можно ограничить ис­паряемость топлива так, чтобы в итоге мак­симальные значения давления насыщенных паров и температуры конца кипения не могли быть достигнуты в ходе производства то­плива.

 

 

Присадки в бензины

 

Присадки добавляются для улучшения ка­чества топлива, чтобы противодействовать ухудшению работы двигателя и токичности отработавших газа во время эксплуатации автомобиля. Пакеты присадок в основном используются в сочетании с отдельными компонентами с различными признаками. Чрезвычайная осторожность и точность тре­буются при испытании присадок и определе­нии их оптимальных составов и концентраций. Следует избегать нежелательных побочных эффектов. Присадки обычно добавляются к индивидуально маркируемым топливам на бензозаправочных станциях нефтеперерабатывающего завода, когда автоцистерны заполнены (дозирование конечного состоя­ния). Введение присадок в топливный бак ав­томобиля подвергает транспортное средство риску технических сбоев, если эти присадки несовместимы с конструкцией автомобиля.

Ингибиторы загрязнения топливной системы (моющие присадки)

 

Системы подачи топлива автомобильного двигателя (топливные форсунки, пусковые клапаны) необходимо предохранять от за­грязнений и осадочных отложений. Под­держание этих систем в незагрязненном состоянии является обязательным условием безопасной эксплуатации двигателя и сни­жения до минимума содержания токсичных компонентов в отработавших газах. Для до­стижения этого в топливо добавляются спе­циальные моющие присадки.

Ингибиторы коррозии для бензинов

 

Проникновение извне воды/влажности может привести к коррозии компонентов топливной системы. Коррозия может быть эффективно устранена добавлением ингибиторов корро­зии, которые формируют тонкую защитную пленку на металлической поверхности.

Стабилизаторы окисления для бензинов

 

Присадки, противодействующие старению топлива (антиоксиданты) добавляются в то­пливо, для того чтобы улучшить его стабильность во время хранения. Эти присадки предотвращают быстрое окисление топлива кислородом воздуха.

Дизельное топливо

 

Топливные стандарты для дизельного топлива

 

Требования для дизельных топлив в Европе устанавливает стандарт ЕN 590 (2009). Наиболее важные характеристки дизельных топлив изложены в табл. «Основные технические характеристики дизельных топлив в соответствии со стандартом DIN EN 590 (действует с октября 2009 года)». Даже особые марки дизельных топлив, продаваемые на некоторых бензозаправочных станциях (на­пример, Super, Ultimate, V-Power), удовлетво­ряют этому стандарту. У всех этих дизельных топлив существуют различия в основных ха­рактеристиках и в составе присадок. V-Power содержит 5% по объему синтетического ди­зельного топлива.

 

 

В соответствии со стандартом EN 590, в дизельное топливо допускается добавлять до 7% по объему биодизеля (FAME — мети-лэфиры на основе жирных кислот), качество которого предусмотрено нормами EN 14214 (2009). Добавка биодизеля улучшает сма­зывающую способность топлива, но также уменьшает стабильность к окислению. С це­лью проверки стабильности к окислению, в 2009 году был дополнен стандарт EN 590, в который также был включен параметр за­паса по старению, измеряемый как индукци­онный период при 110 °С, составляющий, по крайней мере, 20 часов в условиях испыта­ний, определенных нормами EN 15751.

Стандарт США для дизельных топлив ASTM D975 определяет меньшее число характеристик и устанавливает менее стро­гие ограничения. Он разрешает добавлять максимум 5% по объему биодизеля, который должен удовлетворять требованиям стандарта ASTM D6751.

 

 

Характеристики дизельного топлива

 

Цетановое число и дизельный индекс

 

Цетановое число (CN) характеризует вос­пламеняемость дизельного топлива. Чем выше цетановое число, тем больше тенден­ция топлива к воспламенению. Поскольку дизельный двигатель обходится без по­даваемой извне искры зажигания, топливо должно воспламеняться спонтанно (само­воспламенение) и с минимальной задержкой воспламенения при впрыскивании в горячий воздух, сжатый в камере сгорания. Цетано­вое число, равное 100, соответствует легко воспламеняемому н-гексадекану (цетану), а цетановое число, равное 0, соответствует медленно воспламеняющемуся альфаметилнафталину. Цетановое число дизельного топлива определяется на стандартизирован­ном одноцилиндровом испытательном дви­гателе CFR (CFR — объединенный комитет по изучению моторных топлив). Степень сжатия измеряется с постоянной задержкой воспла­менения. Сравниваемые топлива, содержа­щие цетан и альфаметилнафталин, испыты­ваются с установленной степенью сжатия. Содержание цетана в смеси изменяется, пока не будет получена та же самая задержка вос­пламенения. Содержание цетана в процентах определяет цетановое число.

Цетановое число, превышающее 50, более предпочтительно для оптимальной работы современных двигателей, особенно в усло­виях холодного старта. Высококачественные дизельные топлива содержат большой про­цент парафинов с высокими цетановыми числами. Наоборот, ароматические углево­дороды имеют низкую воспламеняемость.

Еще одним параметром воспламеняемо­сти топлива является дизельный индекс, который вычисляется на основе плотности топлива и различных точек на кривой кипе­ния. Этот чисто математический параметр не принимает во внимание влияние присадок, улучшающих свойства цетана, на воспламе­няемость. Для того чтобы ограничить регу­лирование цетанового числа посредством присадок, улучшающих свойства цетана, цетановое число и дизельный индекс были включены в список требований стандарта EN 590. Топливо, цетановое число которого уве­личено присадками, улучшающими свойства цетана, действует по-другому во время сгора­ния в двигателе, чем топливо с тем же самым естественным цетановым числом.

Температурный диапазон изменения фракционного состава

 

Температурный диапазон изменения фрак­ционного состава топлива, то есть темпера­турный диапазон, при котором испаряется топливо, зависит от состава топлива. Низкая точка кипения делает топливо более под­ходящим для использования в условиях хо­лодного климата, но также означает более низкое цетановое число и плохая смазы­вающая способность. Это увеличивает риск изнашивания компонентов системы впрыска. Однако, если точка кипения высокая, это мо­жет привести к большей эмиссии сажи и по­явлению нагара в распылителях форсунок. Это, в свою очередь, вызывает образование отложений в результате химического раз­ложения нелетучих топливных компонентов в отверстиях и колодце распылителя и добав­ление остаточных продуктов сгорания. Когда точка кипения выше, возможно протекание топлива по стенкам цилиндров и смешива­ние с моторным маслом. Поэтому процент нелетучих топливных компонентов не дол­жен быть слишком высоким. Ограничение добавки биодизеля до максимальных 7% по объему также вызвано его высокой точкой кипения (320-360 °С).

Предел фильтрации дизельного топлива

 

Осаждение кристаллов парафина при низких температурах может привести к забиванию то­пливного фильтра и, в конечном счете, к пре­рыванию подачи топлива. В худшем случае макрочастицы парафина начинают выпадать при 0 °С или при еще больших температурах. Пригодность топлива для использования в холодное время оценивается «пределом фильтрации» (CFPP). Европейский стандарт EN 590 регламентирует показатель CFPP для различных классов дизельных топлив, и, кроме того, это предельное значение может быть установлено отдельными государствами-членами ЕС, в зависимости от преобладающих географических и климатических условий.

Прежде, владельцы автомобилей с ди­зельным двигателем иногда добавляли в то­пливный бак высокооктановый бензин, чтобы улучшить показатели дизельного топлива на холоде. Эта практика не требуется в настоя­щее время, когда топливо соответствует стан­дартам, и это может в любом случае привести к повреждению, особенно в системах с то­пливным впрыском под высоким давлением.

Точка воспламенения дизельного топлива

 

Точка воспламенения — температура, при которой количество испарений топлива, на­копившихся в атмосфере, оказывается достаточным для воспламенения топливовоз­душной смеси. Соображения безопасности (при перевозке и хранении топлив) диктуют необходимость соответствия дизельного топлива требованиям стандарта класса A III «Опасные материалы», где определено, что точка воспламенения должна быть выше 55 °С. Добавление в дизельное топливо менее 3% бензина оказывается достаточным для того, чтобы возгорание горючей смеси могло произойти при комнатной температуре.

 

 

Плотность дизельного топлива

 

Энергетическое содержание дизельного то­плива в единице объема увеличивается с ро­стом плотности. Учитывая постоянное срабаты­вание форсунок (то есть, постоянный впрыск определенного количества топлива), исполь­зование топлива с плотностью, изменяющейся в широких пределах, вызывает изменение со­става смеси (изменение коэффициента избытка воздуха λ) из-за колебаний теплотворной спо­собности топлива. Когда двигатель работает на топливе, у которого имеется большой разброс по плотности, это приводит к увеличению эмис­сии сажи; если плотность топлива уменьша­ется, этот параметр также снижается. Поэтому должны соблюдаться требования к низкому разбросу плотности дизельного топлива.

Вязкость дизельного топлива

 

Вязкость дизельного топлива — мера сопротивления течения топлива из-за внутреннего трения. Если вязкость слиш­ком мала, это приводит к увеличенным потерям утечек топлива, большему нагреванию системы впрыска и усиленному риску изнашивания и ка­витационной эрозии. Слишком большая вяз­кость, имеющая место, например, при исполь­зовании чистого биодизеля (FAME), вызывает пиковое давление впрыска при высоких темпе­ратурах в таких, например, топливных системах, как электронно-управляемые насос-форсунки, по сравнению с нефтяным дизельным топливом. И наоборот, система впрыска топлива не может развивать допустимое пиковое давление при использовании нефтяного дизельного топлива. Высокая вязкость также изменяет форму рас­пыла из-за формирования больших капель.

Смазывающая способность дизельного топлива

 

Смазывающая способность дизельных то­плив важна не столько при гидродинами­ческом трении, сколько при смешанном. Применение новых гидрогенизированных и десульфированных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками приводит к повышенному износу топливных насосов высокого давления.

Десульфирование также приводит к уда­лению компонентов топлива, которые важны для обеспечения смазывающей способности. В топливо приходится добавлять специ­альные присадки, улучшающие смазочную способность, чтобы избежать этих проблем. Стандарт EN 590 предписывает обеспечение минимальной смазочной способности, опре­деляемой диаметром пятна изнашивания, ко­торый должен составлять максимум 460 мкм при испытаниях на установке с высокочастот­ным возвратно-поступательным движением рабочего органа (установка HFRR).

Показатель углеродистых отложений

 

Показатель углеродистых отложений характери­зует свойство дизельного топлива образовывать нагар на поверхностях выпускного отверстия топливных форсунок. Механизм образования на­гара имеет комплексный характер и не поддается простому описанию. Продукты испарения дизель­ного топлива оказывают незначительное влияние на образование нагара (закоксовывание).

Общее загрязнение

К общему загрязнению относятся суммарные включения нерастворимых посторонних ма­крочастиц в топливе, таких как песок, продукты коррозии, и нерастворимых органических компо­нентов, включая продукты старения полимеров, содержащихся в топливе. Стандарт EN 590 допу­скает максимальное общее загрязнение топлива 24 мг/кг. Имеющие большую твердость силикаты, которые содержатся в минеральной пыли, осо­бенно разрушительны для топливных систем впрыска высокого давления с узкими распыливающими отверстиями. Даже фракция твердых ма­крочастиц с допустимым общим уровнем загрязнения может вызывать эрозионное и абразивное изнашивание (например, в соленоидных клапа­нах). Изнашивание такого рода приводит к утечке клапана, что понижает давление впрыска, ухуд­шает работу двигателя и увеличивает эмиссию твердых частиц с отработавшими газами. Типич­ные европейские дизельные топлива содержат приблизительно 100000 макрочастиц на 100 мл. Особенно критичные размеры макрочастиц — 4-7 мкм. Поэтому необходимы высокоэффективные топливные фильтры с хорошей эффективностью фильтрации, с тем чтобы предотвратить ущерб, наносимый макрочастицами.

Вода в дизельном топливе

 

Дизельное топливо может абсорбировать воду в количестве приблизительно 100 мг/кг при комнатной температуре. Предел растворимости определяется составом дизельного топлива, его присадками и окружающей температурой. Стандарт EN 590 допускает максимальное со­держание воды в топливе 200 мг/кг. Хотя во многих странах бывает более высокое содержа­ние воды в дизельном топливе, исследование рынка показывает, что содержание воды редко превышает 200 мг/кг. Образцы часто не обнару­живают воды, или обнаружение является непол­ным, так как вода оседает на стенках в форме нерастворенной «свободной» воды, или она скапливается на дне топливного бака. Принимая во внимание, что растворенная вода не повреждает топливную систему впрыска, нужно иметь ввиду, что даже очень небольшое количество свободной воды за короткий период времени может вызвать изнашивание или коррозионное повреждение компонентов системы впрыска.

 

 

Присадки в дизельное топливо

 

Присадки к автомобильным бензинам нахо­дят применение и для дизельного топлива. Различные вещества объединены в пакеты присадок, чтобы одной добавкой достигнуть множества целей. Поскольку полная концентрация комплекта присадок в топливе не превышает 0,1%, физические характеристики топлива — такие как плот­ность, вязкость, и фракционный состав — остаются неизменными.

Присадки, повышающие смазывающую способность

 

Смазывающую способность дизельных топлив с бедными свойствами смазывания, вызван­ными, например, процессами гидратации во время десульфирования, можно улучшить, до­бавляя в топливо жирные кислоты или глице­риды. Биодизель также содержит глицериды как побочный продукт. В этом случае, в дизельное топливо, если оно уже содержит какую-то добавку биодизеля, присадки, улучшающие сма­зывающую способность, можно не добавлять.

Присадки, повышающие цетановое число

 

Присадками, повышающими цетановое число, являются спиртовые производные сложных эфиров азотной кислоты, добавление которых приводит к сокращению задержки воспламенения. Эти присадки по­могают, особенно во время холодного пуска, предотвратить увеличение шума сгорания (шум двигателя) и сильное дымление.

Присадки, повышающие текучесть

 

Присадки, повышающие текучесть, состоят из полимерных материалов, которые пони­жают предел фильтрации. Они, в основном, добавляются в зимний период, чтобы гаран­тировать безотказную работу двигателя при низких температурах. Хотя эти присадки не могут предотвратить выпадение парафино­вых кристаллов в дизельном топливе, они могут строго ограничить их рост. Размеры об­разуемых кристаллов становятся настолько маленькими, что они могут проходить через поры топливного фильтра.

Моющие присадки

 

Моющие присадки чищают систему подачи топлива с целью формирования эффектив­ной рабочей смеси; замедляют образование отложений на поверхностях выпускного от­верстия форсунок топливного насоса.

Ингибиторы коррозии

 

Ингибиторы коррозии, покрывающие поверх­ности металлических деталей, повышают коррозионную стойкость металлических эле­ментов топливной системы двигателя.

Антипенные присадки

 

Добавление антипенной присадки позволяет избежать чрезмерного вспенивания топлива, когда автомобиль быстро заправляется го­рючим.

В следующей статье я расскажу об альтернативных видах топлив.

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

Конец — кипение — дизельное топливо

Конец — кипение — дизельное топливо

Cтраница 1

Конец кипения дизельного топлива ( 340 С, 42 % по ИТК) является началом кипения масляной фракции М-1. Заданной вязкости vso10 сСт соответствует 48 % — ная точка по ИТК.  [1]

Температура конца кипения дизельного топлива ( 360 С, 44 % масс, по ИТК) является температурой начала кипения масляной фракции М-1.  [3]

Хартия предусматривает снижение температуры конца кипения дизельного топлива с 370 С ( как это имеет место для отечественного дизельного топлива утяжеленного фракционного состава) до 350 С и, что особенно важно, ужесточение требований по 90 % — ной точке перегонки с 340 С ( как это имеет место для отечественного топлива) до 320 С. Понятно, что пересмотр требований по фракционному составу приводит к сокращению объема выработки дизельных топлив.  [4]

Чтобы выдержать требуемую температуру застывания, обычно стремятся либо готовить дизельное топливо из малопарафинистых нефтей, дающих дистилляты с достаточно низкими температурами застывания, либо понижают конец кипения дизельного топлива, чтобы уменьшить содержание концевых фракций с наиболее высокими температурами застывания. Однако такие пути улучшения температуры застывания дизельных топлив значительно снижают их ресурсы.  [5]

На действующих установках АВТ налегание соседних фракций характеризуется следующими данными: между началом кипения керосина и концом кипения бензина по Новокуйбышевскому заводу до 16 С, по Омскому до 36 С; между концом кипения керосина и началом кипения дизельного топлива по НКНПЗ 40 — 45 С, по УНПЗ 40 — 60 С, по ОНПЗ 22 — 36 С; между концом кипения дизельного топлива и началом кипения мазута по этим же заводам составляет от 50 до 90 С. Аналогичная картина наблюдается также по колоннам К-2 установок типа А-12 / 2 производительностью 2 0 млн. т / год нефти.  [6]

На рис. 33 приведен фракционный состав ( определение проводили в вакууме, результаты пересчитаны на атмосферное давление) опытно-промышленного образца утяжеленного и стандартного дизельных топлив [ 21, с. Как видно, температура конца кипения стандартного дизельного топлива равна 370 С, утяжеленного-400 С. Возможно, в дальнейшем при внедрении утяжеленных топлив придется перейти на оценку фракционного состава под вакуумом. Метод такой разработан и применяется в комплексе методов на топлива для тяжелых газотурбинных топлив ( см. гл.  [7]

При вовлечении в состав дистиллята дизельного топлива атмосферной колонны фракций мазута до 330 С по ИТК выкипаемость его 50 % — ной точки возрастает на 7 — — 9 С; при вовлечении фракций до 340 С — на 9 — 10 С и фракций до 360 С — на 16 — 20 С. Причем, как это видно из данных рис. 3, только при снижении конца кипения дизельного топлива до 330 С ( уменьшение выхода его на 25 %) вы-кипаемость его 50 % — ной точки Становится нормальной.  [8]

При вовлечении в состав дистиллята дизельного топлива атмосферной колонны фракций мазута до 330 С по ИТК ( выкипаемость его 50 % — ной точки возрастает на 7 — 9 С; при вовлечении фракций до 340 С — на 9 — 10 С и фракций до 360 С — на 16 — 20 С. Причем, как это видно из данных рис. 3, только при снижении конца кипения дизельного топлива до 330 С ( уменьшение выхода его на 25 %) выкипаемость его 50 % — ной точки становится нормальной.  [9]

Данные, приведенные в таблице, показывают, что синтетические углеводороды, кипящие в интервале 180 — 200, застывают при температуре минус 46, а кипящие при температуре выше 250, застывают уже при температуре выше нуля. Следовательно, конец кипения для синтетического дизельного топлива должен быть понижен по сравнению с концом кипения нефтяного дизельного топлива.  [11]

Интересны и результаты оценки термоокислительной стабильности топлива, полученного гидрокрекингом. Уменьшение содержания осадка и фактических смол после окисления топлива, очевидно, связано и с меньшим содержанием ароматических углеводородов. К значительному улучшению термоокислительной стабильности приводит снижение температуры конца кипения дизельного топлива, так как в этом случае снижается содержание серы, ароматических углеводородов, смолистых и азотистых соединений. С уменьшением склонности топлива к осадкообразованию сокращается образование отложений на иглах форсунок, в отверстиях распылителей и на других деталях, что ведет к снижению дымности отработавших газов.  [12]

Затем определяем выход и качество фракции дизельного топлива. Так как бензиновая фракция имеет температуру конца кипенпя 200 С, то для фракции дизельного топлива эта температура будет началом кипения. Согласно требованиям ГОСТ на дизельные топлива, 96 % их должно выкипать при 330 — 340 С. Исходя из этого, принимаем температуру конца кипения дизельного топлива 350 С, тогда выход его составит ( см. рнс. Здесь 42 % соответствует концу кипения, а 19 % — началу кипения фракции.  [13]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Температура дизельного топлива | Дизтоплива и его температурные свойства

Использование дизельного топлива на каждом шагу сопряжено с температурами, причем в ряде случаев используемые данные нужно знать каждому потребителю, а в иные моменты данные важны лишь для заводов-изготовителей. Само дизтопливо состоит из множества видов углеводородов, что заставляет всех людей подходить к процессу использования с особой тщательностью.

 

Технические моменты

Температура дизтоплива может влиять на следующие нюансы:

1. Сгорание. Знание данного параметра позволяет создать оптимальную смесь с воздухом, чтобы добиться максимального КПД.
2. Воспламенение. Крайне значимый параметр, на котором строится регламентирование техники безопасности.
3. Вспышка. При хранении, использовании и  транспортировке топлива очень важно, чтобы оно ненароком не загорелось. Данный параметр дает точную информацию, при какой температуре возможно возгорание от источника воспламенения.
4. Кипение. Состояние топлива, при котором оно переходит из своего привычного жидкого состояния к газообразному. В среднем имеет разброс в 10-20 градусов.
5. Самовоспламенение. Важнейший фактор, позволяющий сделать работу двигателя мягче, производительнее, надежнее и экономичнее. Производители стремятся максимально понизить данный параметр, чтобы качественно расширить ресурс двигателя.

В каждой стране имеются собственные национальные стандарты, которые зависят от технического развития и особенностей местной экологии. В России ГОСТ значительно уступает по требовательности западным аналогам, что делает возможным использования солярки отечественного производства, а также топлива Евро-3 и Евро-4. В странах, где эксплуатируются только молодые автомобили, актуально требование на использование дизтоплива марки Евро-5 или выше.

 

Температура помутнения дизельного топлива

Показатели температуры зимнего дизельного топливо

Температура вспышки дизельного топлива

Температура кипения дизтоплива

Температура воспламенения ДТ

Температура горения дизтоплива

Температура самовоспламенения ДТ

 

Знание температур дизельного топлива позволяет влиять на эксплуатационные характеристики, подбирать оптимальный вариант для использования, а также обеспечивать безопасное хранение на протяжении любого срока.

betodisel.ru

Дизельные топлива | Нектон Сиа

Дизельное топливо предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Условия смесеобразования и воспламенения топлива в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом первых является возможность осуществления высокой степени сжатия (до 18 в быстроходных дизелях), вследствие чего удельный расход топлива в них на 25-30% ниже, чем в карбюраторных двигателях. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями.

Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива:

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

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

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

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

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

температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива в дизелях;

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

        

Свойства:

     

     

Чем выше цетановое число топлива, тем быстрее произойдут процессы предварительного окисления его в камере сгорания, тем скорее воспламенится смесь  и запустится двигатель. Ниже приведены данные по влиянию цетанового числа на время запуска двигателя:

   Цетановое число…………………………………..53               38

     Время запуска, с……………………………………3              45-50

     

Цетановое число топлив зависит от их углеводородного состава. Наиболее высокими цетановыми числами обладают нормальные парафиновые углеводороды, причем с повышением их молекулярной массы оно повышается, а по мере разветвления — снижается. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, не имеющих боковых цепей; ароматические углеводороды с боковыми цепями имеют более высокие цетановые числа и тем больше, чем длиннее боковая парафиновая цепь. Непредельные углеводороды характеризуются более низкими цетановыми числами, чем соответствующие им по строению парафиновые углеводороды. Нафтеновые углеводороды обладают невысокими цетановыми числами, но большими, чем ароматические углеводороды. Чем выше температура кипения топлива, тем выше цетановое число, и эта зависимость носит почти линейный характер; лишь для отдельных фракций цетановое число может снижаться, что объясняется их углеводородным составом.

     

Цетановые числа дизельных топлив различных марок, вырабатываемых отечественной промышленностью, характеризуется следующими значениями:

 Марка дизельного топлива……………………………..Л               3(-35С)            3(-45С)          А

     Цетановое число………………………………………..47-51             45-49               40-42         38-40

     

Применение топлив с цетановым числом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя, а более 50 — к увеличению удельного расхода топлива вследствие уменьшения полноты сгорания. Летом можно применять топлива с цетановым числом, равным 40, а зимой для обеспечения холодного пуска двигателя — с цетановым числом не менее 45. Цетановое число и низкотемпературные свойства топлива — это взаимосвязанные величины: чем лучше низкотемпературные свойства топлива, тем ниже его цетановое число. Так, топлива с температурой застывания ниже -45С характеризуются цетановым числом около 40.

     

Хорошие низкотемпературные свойства достигаются несколькими способами: существенным облегчением фракционного состава (температура конца кипения 300-320С вместо 360С), проведением депарафинизации топлива (извлечение н-парафиновых углеводородов), переработкой нафтено-ароматических нефтей с малым содержанием н-парафиновых углеводородов. При этом во всех случаях снижается цетановое число.

    

Известны присадки для повышения цетанового числа дизельных топлив — изопропил-или циклогексилнитраты. Они допущены к применению, но их вводят в крайне ограниченных количествах для повышения цетанового числа с 38 до 40, так как при этом понижается температура вспышки и повышается коксуемость топлива.

      

Установление оптимальных цетановых чисел имеет большое практическое значение, поскольку с углублением переработки нефти в состав дизельного топлива будут вовлекаться легкие газойли каталитического крекинга, коксования и фракции, обладающие относительно низкими цетановыми числами. Бензиновые фракции также имеют низкие цетановые числа, и добавление их в дизельное топливо всегда заметно снижает цетановое число последнего. Европейским стандартом на дизельное топливо установлен нижний предел цетанового числа — 48 единиц.

     

Цетановое число определяют по ГОСТ 3122-67, сравнивая воспламеняемость испытуемого топлива с эталонным (смеси цетана с а-метил-нафталином в разных соотношениях).     

Определение цетанового индекса дизельных топлив по ГОСТ 27768-88 внесено в ряд нормативных документов на дизельные топлва.  

Цетановый индекс дистиллятных дизельных топлив может быть определен по номограмме.  

     

За рубежом для характеристики воспламеняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный индекс. Этот показатель нормируется в отечественной технической документации на дизельное топливо, поставляемое на экспорт, — ТУ 38.401-58-110-94.  

Между дизельным индексом и цетановым числом топлива существует такая зависимость:  

      Дизельный индекс……………………………20            30          40       50       62       70       80  

      Цетановое число……………………………..30            35          40       45       55       60       80  

     

Фракционный состав. Характер процесса горения топлива в двигателе определяется двумя основными показателями — фракционным составом и цетановым числом. На сгорание топлива более легкого фракционного состава расходуется меньше воздуха, при этом благодаря уменьшению времени, необходимого для образования топливовоздушной смеси, процессы смесеобразования протекают более полно.  

     

Облегчение фракционного состава топлива, например при добавке к нему бензиновой фракции, может привести  к жесткой работе двигателя, определяемой скоростью нарастания давления на 1С поворота коленчатого вала. Это объясняется тем, что к моменту самовоспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя накапливается большое количество паров топлива, и горение сопровождается чрезмерным повышением давления и стуками в двигателе.  

     

Влияние фракционного состава топлива для двигателей различных типов неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихрекамерным смесеобразованием вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предкамеры и более благоприятных условий сгорания менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигатели с непосредственным впрыском. Наддув двигателя, создающий повышенный термический режим камеры сгорания, обеспечивает возможность нормальной работы на топливах утяжеленного фракционного состава.   

     

Время прокручивания двигателя при запуске его на топливе со средней температурой кипения 200-225С в 9  раз меньше, чем на топливе со средней температурой кипения, равной 285С.  

      

При испытаниях дизельного топлива утяжеленного фракционного состава с температурой конца на 30С выше, чем у стандартного  летнего топлива, отмечен повышенный расход топлива в среднем на 3%  и увеличение дымности отработавших газов в среднем на 10%. Одной из основных причин повышения расхода топлива является более высокая вязкость топлива утяжеленного фракционного состава.  

     

Расход топлива зависит не только от температуры конца его кипения, но и от 50%-ной точки перегонки.  

     

Для летних дизельных топлив, полученных перегонкой нефти,  50%-ная точка выкипания находится в пределах 260-280С (наиболее типичные значения 270-280С), для зимних марок дизельных топлив она составляет 240-260С.  

     

Вязкость и плотность определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле, так как от них зависит форма и строение топливного факела, размеры образующихся капель, дальность проникновения капель топлива в камеру сгорания. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распыливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается диаметр капель и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растет дымность отработавших газов. Вязкость топлива влияет на наполнение насоса и на утечку топлива через зазоры плунжерных пар. С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается наполнение насоса, что может привести к перебоям в его работе. Ниже приведена зависимость подачи топлива насосом от температуры топлива:   

Температура топлива, С……………………….+10               -30               -40                 -50  

 Подача насоса, кг/ч……………………………..850               830               810                300  

     

При уменьшении вязкости количество дизельного топлива, просачивающегося между плунжером и втулкой, возрастает, в результате снижается подача насоса. Перевод двигателя на топливо с меньшей плотностью и вязкостью может привести к прогару головок поршня, в связи с чем требуется регулировка топливной аппаратуры. При работе топливной аппаратуры на газоконденсатном дизельном топливе без регулировок и топливной аппаратуры происходит уменьшение цикловой подачи топлива до 1% и снижение максимального давления топлива в трубопроводе высокого давления на 10-15%. Период задержки впрыска увеличивается на 2-4 поворота коленчатого вала.  

     

Понижение цикловой подачи связано с уменьшением подачи топливного насоса высокого давления вследствие уменьшения плотности и увеличения утечки менее вязкого газоконденсатного топлива.  

     

Увеличение задержки впрыска топлива вызвано его большой сжимаемостью; чтобы получить цикловую подачу газоконденсатного топлива, достаточно увеличить ход рейки топливного насоса высокого давления.  

     

От вязкости зависит износ плунжерных пар. Нижний предел вязкости топлива, при котором обеспечивается его высокая смазывающая способность, зависит от конструктивных особенностей топливной аппаратуры и условий ее эксплуатации. Вязкость топлива в пределах 1,8-7,0 мм2/с практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.  

     

Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава. Летнее дизельное топливо, получаемое из западносибирской нефти, в котором преобладают парафино-нафтеновые углеводороды, имеет вязкость при 20С 3,5-4,0 мм2/с; такое же по фракционному составу топливо из сахалинских нефтей, в котором преобладают нафтено-ароматические углеводороды, — 5,5-6,0 мм2/с. Стандартом на дизельное топливо вязкость нормируется в достаточно широких пределах, что обусловлено различием углеводородного состава перерабатываемых нефтей. Попытки ограничить вязкость топлива в узких пределах приведут к сокращению ресурсов его производства, так как потребуется снизить температуру конца кипения топлива. В зарубежных стандартах кинематическая вязкость нормируется обычно при 40С, в то время как отечественные ГОСТ и ТУ регламентируют вязкость при 20С.  

     

Из всех классов углеводородов наименьшая вязкость у алифатических. Эти же углеводороды в меньшей степени изменяют свою вязкость при охлаждении, т.е. имеют наиболее пологую вязкостнотемпературную кривую. Алифатические углеводороды разветвленного строения, имеющие в боковых цепях два-три атома углерода, обладают более высокой вязкостью и при охлаждении она изменяется более резко, чем у углеводородов нормального строения. Присутствие двойной связи снижает вязкость алифатического углеводорода. Ароматические и нафтеновые кольца в молекуле углеводорода повышают вязкость и ухудшают вязкостно-температурную зависимость. Бициклические углеводороды при одинаковой молекулярной массе с моноциклическими имеют не только более высокую вязкость, но и более крутую кривую зависимости вязкости от температуры. 

     

Хотя вязкость дизельных топлив при понижении температуры и повышается , поведение топлива, как правило, продолжает подчинятся закону Ньютона (вязкость не зависит от градиента сдвига) вплоть до выпадения кристаллов твердых углеводородов.  

     

На процессы испарения и смесеобразования оказывают влияние также поверхностное натяжение и давление  насыщенных паров, которые зависят от углеводородного и фракционного состава топлива. С утяжелением фракционного состава поверхностное натяжение  увеличивается. Межфазное поверхностное натяжение наиболее массового летнего дизельного топлива, определенное с помощью тензометра ВН 5504 (погрешность измерения  +  0,5 мН/м) при температуре 20С, составляет: образец 1 — 40,3 мН/м; образец 2 — 3,3 мН/м.  

При других температурах поверхностное натяжение может быть рассчитано по формуле:  

     

Q = Q0 — K(t — t0),  

где Q и Q0 — поверхностное натяжение, соответственно рассчитанное и найденное экспериментально; t и t0 — температуры, при которых поверхностное натяжение рассчитывается и определяется экспериментально; К — постоянная, равная 0,10.  

     

Давление насыщенных паров дизельных топлив невелико и составляет для стандартного летнего дизельного топлива примерно 25 кПа при 40С или 55 кПа при 60С.  

    

Цвет является показателем, позволяющим достаточно быстро определить наличие в топливе более тяжелых фракций или присутствие негидроочищенных дистиллятных фракций вторичных процессов, которые оказывают отрицательное влияние на стабильность нефтепродуктов. Цвет дизельного топлива определяют по ГОСТ 20284-74, ASTIM  D 1500, ISO 2049? DIN 51411. Существуют номограммы перевода цвета единиц ЦНТ в NPA.  

     

Плотность относят к числу наиболее распространенных показателей, которые применяют для характеристики нефтепродуктов, она являеся исходной величиной для выполнения большинства инженерных расчетов. В отечественных стандартах плотность нормируется при 20С: для летнего дизельного топлива — не более 860 кг/м3, зимнего — не более 840 кг/м3, арктического — не более 830 кг/м3.  

      

В зарубежных стандартах пределы плотности устанавливают в основном при 15С. Так, европейский стандарт EN-590 предусматривает следующие плотности: для летних топлив 820-860, для зимних топлив 800-840 (845)  кг/м3.  

     

Из различных групп углеводородов наибольшей плотностью обладают ароматические, наименьшей — парафиновые. Нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение. Поэтому фракции с одинаковыми температурами начала и конца кипения, полученные из парафинистых нефтей, имеют меньшую плотность по сравнению с аналогичными фракциями из нефтей нафтенового основания или из нефтей, содержащих значительную часть ароматических углеводородов.  

     

Плотность отечественных дизельных топлив находится в довольно широких пределах, так как зависит не только от качества перерабатываемой нефти, но и от технологии получения топлива.  

    

Низкотемпературные свойства характеризуются такими показателями, как температура помутнения t, предельная температура фильтруемости t и температура застывания t, последняя определяет условия складского хранения топлива,  — tп и tпр.ф — условия применения топлива, хотя в практике известны случаи использования топлив при температурах, приближающихся к tзаст. Для большинства дизельных топив разница между tп и tзаст составляет 5-7С. В том случае, если дизельное топливо не содержит депрессорных присадок, tпр.ф равна или на 1-2С ниже  tп. Для топлив, содержащих депрессорные присадки, tпр.ф на 10С и более ниже tп.  

     

В дизельных топливах содержится довольно много углеводородов с высокой температурой плавления. Для всех классов углеводородов справедлива закономерность: с ростом молекулярной массы, а следовательно , и температура кипения повышается температура плавления углеводородов. Однако весьма сильное влияние на температуру плавления оказывает строение углеводорода. Углеводороды одинаковой молекулярной массы, но различного строения могут иметь значения температур плавления в широких пределах.  

    

Наиболее высокие температуры плавления имеют парфиновые углеводороды с длинной неразветвленной цепью углеводородных атомов. Ароматические и нафтеновые углеводороды плавятся при низких температурах (кроме бензола, п-ксилола), однако эти углеводороды, но с длинной неразветвленной боковой цепью, плавятся при более высоких температурах. по мере разветвления цепи парафинового углеводорода или боковой парафиновой цепи, присоединенной к ароматическим или нафтеновым кольцам, температура плавления углеводородов снижается.  

     

Исследования показали, что при охлаждении дизельных топлив в первую очередь выпадают парафиновые углеводороды нормального строения. При этом температура помутнения топлива не зависит от суммарного содержания в нем н-парафиновых углеводородов. Так, при практически одинаковом содержании н-парафиновых углеводородов температуры помутнения различных фракций заметно различаются:  

Суммарное содержание н-парафиновых углеводородов, %……..27,4                27,5             27,1  

 Фракция, С  ……………………………………………………………….. 210-220          250-260        260-270  

Температура помутнения, С………………………………………………..-51                  -30               -23  

     

На температуру помутнения влияет состав н-парафиновых углеводородов. Добавка даже небольшого количества высокоплавких н-парафиновых углеводородов приводит к резкому ее повышению:  

   Парафиновые углеводороды С20-С25, % (мас.доля)……………………0            5              10  

Температура помутнения, С…………………………………………………..-35          -20            -15

В состав н-парафиновых углеводородов дизельных топлив входят парафины с длиной цепи С6-С27 (для летнего топлива) и парафины с длиной цепи С6-С19 (для зимнего топлива).   

Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания зимние топлива получают облегчением фракционного состава. Так, для получения дизельного топлива с tзаст = -35С и tп = -25 С требуется понизить температуру конца кипения топлива с 360 до 320С, а для топлива с t заст = -45С и tп = -35С — до 280С, что приводит к снижению отбора дизельного топлива от нефти с 42 до 30,5 и 22,4% соответственно.     

Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента). Добавка депрессорных присадок позволяет снизить предельную температуру фильтруемости на 10-15 С и температуру застывания на 15-20С. Ввдение присадок не влияет на tп топлива. Это связано с механизмом  действия депрессорных присадок, заключающемся в модификации структуры кристаллизующихся парафинов, уменьшении их размеров. При этом общее количество н-парафиновых углеводородов не снижается. Последнего можно достичь лишь в результате депарафинизации (цеолитой, карбамидной, каталитической) топлива.        

Низкотемпературные свойства дизельных топлив с депрессорными присадками спецификациями всех стран оцениваются двумя показателями — tп и tпр.ф. По ГОСТ 305-82 для топлива без депрессора низкотемпературные свойства регламентируют по tзаст и t п. Разность между tп и tпр.ф не должна превышать 10С. При снижении температуры топлива ниже температуры его предельной фильтруемости или в случае, когда tпр.ф — tп составляет более 10С, в топливе накапливается такое количество кристаллов парафинов, что они не могут находится длительное время во взвешенном состоянии. Значительная часть их  оседает на дно емкости, что затрудняет использование топлива.      

Нередки случаи, когда для снижения температуры застывания на местах применения используют смеси летних сортов дизельных топлив с реактивным топливом или бензином. При разбавлении дизельных топлив более низкокипящими компонентами приходится использовать значительное (до 80%) количество разбавителя, что, в свою очередь, отражается на повышении износа двигателей и снижении цетанового числа. 

necton-sea.ru

Характеристика качеств дизельного топлива

 

Дизельное топливо после бензина относится к самым массовым продуктам, применяемым на автомобильном транспорте.

К дизельным топливам предъявляют требования, аналогичные требованиям к бензинам, однако из них можно выделить специфические, обусловленные особенностями смесеобразования и воспламенения в дизелях: сохранение текучести и определенной вязкости при возможно более низких температурах с целью обеспечения надежной подачи в цилиндры двигателя, хорошие смесеобразование и воспламеняемость при впрыскивании в камеру сгорания. Данные требования заложены в физико-химические свойства дизельных топлив, которые определяют их эксплуатационные качества.

Наибольшее влияние на физико-химические свойства дизельных топлив оказывает вязкость, которая характеризует подвижность топлива, величину внутреннего трения, взаимную силу сцепления молекул.

Для дизельного топлива указывается кинематическая вязкость. От вязкости топлива зависит качество его распыливания в цилиндре, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой.

Кинематическая вязкость в условиях летней эксплуатации топлива находится в пределах (3…6) · 10^–6 м²/с, зимней – (1,8…6) · 10^–6 м²/с, арктической – (1,5…4) · 10^–6 м²/с.

Плотность дизельных топлив тоже заметно влияет на смесеобразование. Для товарных дизельных топлив плотность составляет 830…875 кг/м³.

Испаряемость влияет на смесеобразование, а показателем, ее характеризующим, является фракционный состав. Облегченный фракционный состав характеризует лучшую испаряемость топлива, которая способствует образованию однородной горючей смеси. Однако при слишком высокой испаряемости на первой стадии горения в течение периода задержки воспламенения в цилиндре скапливается большое количество паров, при воспламенении которых давление резко нарастает и двигатель работает жестко, с повышенными ударными нагрузками. Кроме того, облегчение фракционного состава дизельного топлива ухудшает его воспламеняемость и ведет к трудности пуска двигателя.

Применение дизельных топлив с утяжеленным фракционным составом ведет к ухудшению распыливания, испарения и сгорания топлива. Такое топливо затрудняет пуск холодного двигателя, особенно при низких температурах. Поэтому к основным требованиям по качеству дизельных топлив относится прокачиваемость его по топливной системе, обеспечивающая подачу топлива в цилиндры двигателя в необходимом для заданного режима количестве. Она в свою очередь, помимо вязкости, оценивается еще рядом показателей: температурами помутнения и застывания, содержанием механических примесей и воды, коэффициентом фильтруемости, предельной температурой фильтруемости.

Таким образом, как и в карбюраторных двигателях, для дизелей требуется топливо определенного фракционного состава. Начало кипения этого топлива находится в пределах 180…200 °С. Стандартом на дизельные топлива контролируется только две температуры выкипания 50 и 96 % топлива. Это объясняется тем, что между температурой выкипания 10 % дизельного топлива и работой дизелей однозначной связи не установлено. При повышении температуры выкипания 10 % топлива, т. е. утяжелении топлива, увеличивается его расход и дымность отработавших газов. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50 % топлива. Температура выкипания 96 % топлива регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов. Установлено, что оптимальными являются следующие предельные значения t₉₆ для летнего периода эксплуатации 360 °С, зимнего – 340 °С, для арктических условий – 330 °С. Эти контрольные значения t₉₆ определены ГОСТом на дизельное топливо.

Наиболее важным эксплуатационным свойством является воспламеняемость дизельных топлив, которая в значительной степени определяет легкость пуска (воспламенение паров в камере сгорания без источника зажигания) и характер работы дизельного двигателя. О воспламеняемости дизельных топлив судят по длительности первой стадии горения – периоде задержки самовоспламенения (ПЗВ), представляющей собой время от начала впрыска топлива до появления первых очагов пламени, т. е. включает время, затрачиваемое на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паров топлива с воздухом (физическая составляющая), а также время, необходимое для завершения предпламенных реакций, и формирование очагов самовоспламенения (химическая составляющая). Физическая составляющая времени задержки воспламенения зависит от конструктивных особенностей двигателя, а химическая – от свойств применяемого топлива.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению оценивается по цетановому числу (ЦЧ), которое определяется на стандартной установке с одноцилиндровым дизельным двигателем.

Количественное определение цетанового числа основано на методе совпадения вспышек в цилиндре испытуемого топлива с эталонными топливами, воспламеняемость которых известна. Для регистрации вспышек используется специальный индикатор воспламенения, устанавливаемый в головке двигателя. В момент воспламенения под действием высокого давления в индикаторе замыкается электрический контакт и зажигается неоновая лампа, посредством которой и осуществляется регистрация вспышки. В качестве эталонных топлив используется цетан (С₁₆Н₃₄) и α-метилнафталин (С₁₁Н₁₀). Воспламеняемость цетана принята за 100 единиц, а α-метилнафталина – за нуль. Цетановым числом испытуемого топлива называется процентное (по объему) содержание цетана в эталонной смеси с α-метилнафталином, при которой обеспечивается при равной степени сжатия одинаковое значение ПЗВ. Цетановое число дизельных топлив составляет 45…58 единиц, однако оптимальное значение цетанового числа соответствует диапазону 40…50 ед.

В ряду важнейших показателей дизельных топлив является способность сохранять чистоту топливной аппаратуры и деталей двигателя, что вызвано образованием отложений нагара на форсунках с последующим изменением факела распыла, ухудшением смесеобразования, снижением экономичности двигателя и повышением дымности его выхлопа.

На способность дизельных топлив образовывать отложения влияют количественное содержание смолистых веществ и сернистых соединений, наличие непредельных и ароматических углеводородов, а также плотность и испаряемость.

В эксплуатационных условиях наибольший вред приносит присутствие в дизельном топливе смол. Основную часть смол составляют примеси, остающиеся после очистки нефтяных дистиллятов. Их количество контролируется так же, как и в бензинах – по содержанию фактических смол. В товарных дизельных топливах содержание фактических смол ограничено величиной 30…40 мг на 100 см³ топлива.

С повышением содержания в дизельных топливах непредельных углеводородов их стабильность при хранении снижается, а склонность к нагарообразованию возрастает. Поэтому количество непредельных углеводородов в дизельном топливе контролируется с помощью так называемого йодного числа. Йодное число представляет собой количество йода, реагирующее в определенных условиях с испытуемым топливом. Йодное число пропорционально содержанию непредельных углеводородов, в связи с чем в товарных дизельных топливах его величина не должна превышать 6 г йода на 100 г топлива.

При увеличении содержания в топливе ароматических углеводородов во всех случаях повышается образование нагара. Этому же способствует наличие серы и сернистых соединений.

В настоящее время основную часть дизельных топлив производят из сернистых нефтей. Поэтому основным методом контроля наличия активной серы являются коррозионные испытания на медную пластинку. Кроме того, дополнительно контролируется содержание меркаптановой серы, а также сероводорода. По этой причине, а также из-за ряда других отрицательных последствий содержание серы в дизельных топливах должно быть не более 0,2…0,5 % (в зависимости от вида топлива), меркаптановой серы – не более 0,01 %, а сероводород должен отсутствовать.

При сгорании дизельного топлива содержащиеся в нем сернистые соединения образуют окислы серы SO₂ и SО₃. При высокой температуре окислы серы корродируют металлы в газовой фазе. При низкой температуре они растворяются в конденсирующейся из продуктов сгорания воде, образуя коррозионно-агрессивные сернистую и серную кислоты.

Из-за комплексного характера склонности дизельных топлив к нагарообразованию для его более полной оценки используются показатели коксуемости и зольности. Коксуемостью называется свойство топлива образовывать отложения при нагреве до 800 – 900 °С без доступа воздуха. Продукты коксования (кокс) состоят в основном из углерода и высокомолекулярных соединений. Они отлагаются в виде твердого нароста главным образом на горячих деталях, не контактирующих непосредственно с зоной горения (внутри форсунок, на юбках поршней в области поршневых колец и др.). Контроль коксуемости осуществляется по содержанию кокса в 10 %-ном остатке топлива после перегонки, количество которого не должно превышать 0,3 % по всем маркам топлив.

После полного сгорания топлива в воздухе образуется минеральный остаток – зола, вызванный присутствием в топливе различных неорганических примесей. Из-за абразивных свойств золы она не только увеличивает нагар, но и ведет к повышенным износам в двигателе. Поэтому допустимое содержание золы в товарных дизельных топливах – зольность – ограничивается 0,01 %.

Как и в случае бензинов, причиной коррозионной агрессивности дизельных топлив является наличие таких соединений, как водорастворимые кислоты и щелочи, органические кислоты и сернистые соединения.

Присутствие водорастворимых кислот и щелочей в дизельных топливах не допускается. Содержание остальных агрессивных соединений в дизельных топливах контролируется, как и в бензинах, по показателю кислотности. Кислотность не должна превышать 5 мг КОН для нейтрализации 100 мг топлива.

Наличие прецизионных деталей в топливной аппаратуре и высокая тонкость фильтрации в дизельных двигателях предъявляют повышенные требования к чистоте дизельных топлив: в них не должно содержаться воды и механических примесей. Однако практика эксплуатации автомобилей свидетельствует о частых отклонениях от этих требований.

Прежде всего, при транспортировке, хранении и заправке возможно попадание в топливо атмосферной пыли, влаги, продуктов коррозии и осмоления топлива, а также других загрязнителей. В результате, как свидетельствуют обследования, содержание механических примесей и воды в баках автомобилей может достигать соответственно 0,06 и 0,12 % по массе.

Вода в дизельном топливе может послужить причиной нарушения его подачи в цилиндры двигателя при низкой температуре. При плюсовых температурах вода с топливом образует эмульсию, а при отрицательной она превращается в кристаллы льда, которые закупоривают топливные фильтры. ГОСТ на дизтопливо не разрешает присутствия в нем воды.

Содержание механических примесей зависит от степени запыленности воздуха: при сильной запыленности оно увеличивается в процессе эксплуатации в 2…3 раза.

При недостаточной водной промывке после щелочной очистки топлива в нем могут находиться натриевые мыла нафтеновых кислот – нафтенаты. Нафтенаты не растворяются в дизельных топливах и представляют собой студнеобразную массу, способную забивать бумажные фильтрующие элементы.

Присутствие в топливе всех видов загрязнителей контролируется таким показателем качества, как коэффициент фильтруемости. Он определяется на специальном приборе по степени забивки бумажного фильтра при протекании (фильтровании) испытуемого топлива. Коэффициент фильтруемости равен отношению времени (длительности) фильтрования последних 2 мл (десятой порции) испытуемого топлива ко времени фильтрования его первых 2 мл. Для товарных топлив величина коэффициента фильтруемости не должна превышать 3.

Соблюдение норм на коэффициент фильтруемости дизельного топлива обеспечивает минимальное содержание в нем всех видов загрязнителей и необходимую работоспособность топливной системы дизеля. В случае необходимости очистка топлива от загрязнения может быть осуществлена с помощью отстаивания и фильтрации.

Особенностью дизельных топлив является наличие довольно большого количества углеводородов, прежде всего парафиновых, с высокой температурой застывания. При понижении температуры эти углеводороды начинают выпадать из топлива в виде кристаллов, топливо мутнеет. Поэтому температуру, при которой топливо теряет прозрачность, вследствие начала процесса кристаллизации называют температурой помутнения. Хотя топливо при этом еще хорошо прокачивается, образующиеся микрокристаллы при низкой температуре подкапотного пространства (например, в период пуска) могут забить фильтр тонкой очистки и привести к прекращению подачи топлива. Поэтому принято, чтобы температура помутнения топлива была на 5…10 °С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль.

При дальнейшем охлаждении топлива количество микрокристаллов растет, они начинают сращиваться и образуют пространственную жесткую решетку, в результате чего топливо теряет текучесть. Температурой застывания называется такая температура, при которой находящееся в пробирке дизельное топливо при охлаждении в определенных условиях не изменяет положения мениска при наклоне пробирки на 45° в течение минуты. Образовавшуюся кристаллическую структуру можно разрушить с помощью перемешивания, однако при его прекращении топливо быстро вновь застывает. Для обеспечения нормальной работы дизеля температура застывания должна быть на 10…15 °С ниже температуры окружающей среды. Этот показатель служит приблизительным ориентиром при определении возможных предельных условий применения топлив, и в большей мере по этому показателю судят о возможностях заправки, транспортирования, слива и налива топлива.

Еще одним показателем, характеризующим дизельное топливо, является температура вспышки, которая ограничивает содержание в топливе наиболее легких фракций и характеризует его огнеопасность. Температура вспыш-ки – это та наименьшая температура, до которой нужно нагреть дизельное топливо в закрытом тигле, чтобы его пары образовали с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки должна быть не ниже 35 °С для всех марок дизельного топлива.

 

 

Похожие статьи:

poznayka.org