КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Дополнительная. 2. Покровский Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости.-М
Основная 1. Гуреев А.А., Фукс И.Г., Лашхи В.Л. Химмотология. -М.:Химия,1986. -368с. 2. Покровский Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости.-М. Машиностроение. 1985.-200с. 3. А.С.Сафонов, А.И.Ушаков, А.В.Орешенков. Качество автомобильных топлив. Эксплуатационные свойства. Требования к качеству. Методы испытаний. НПИКЦ, Санкт-Петербург, 2006-400с. 4. Обельницкий А.М. и др. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости./А.М.Обельницкий, Е.А.Егорушкин, Ю.Н.Чернявский: Под ред. проф.А.М.Обельницкого-М.:ИПО «Полигран, 1995.-272с.: ил. ISBN 5-85230-219-8. 5. Егошин Е.А. Топлива, смазочные материалы и специальные жидкости. Показатели качества. Классификация. Ассортимент. Учебно-лабораторный практикум., 2009г.-98с.
6. Данилов А.М. Применение присадок в топливах для автомобилей. Справ.изд. – М.: Химия, 2000-232с. 7. Моторные масла. Р.Балтенас, А.С.Сафонов, А.И.Ушаков, В.Шергалис. Москва – СПб.: Альфа-лаб., 2000-272с. 8.Р.Балтенас, А.С.Сафонов и др.Трансмиссионные масла. Пластичные смазки.СПб.:ООО»Издательство ДНК», 2001г.-208с.
ВВЕДЕНИЕ. Предмет «ЭМ».
В современном мире образовалась и действует своеобразная система, в которую входят человек, техносфера и биосфера: Техносфера- все технические средства, созданные человеком; Биосфера- окружающая человека живая природа. Ядром техносферы является комплекс «машина- энергия». В этом комплексе двигатель, как преобразователь энергии топлива в механическую энергию, играет ведущую роль. А т.к. одним из главных условий нормальной и эффективной работы двигателя является качество и правильное применение(эксплуатация) топлив, масел и ОЖ, то они становятся важнейшим связующим звеном всей биотехнической системы.
ХИММОТОЛОГИЯ (от химия и лат. motor - приводящий в движение и греч. logos - наука) –наука (область знаний) о свойствах, качестве и рациональном использовании горючих и смазочных материалов (ГСМ) в технике (двигателях, особенно ДВС, машинах и механизмах). Термин "химмотология" впервые предложен в СССР (К. К. Папок, 1964). ЛЕКЦИЯ 2.(продолж.) 15.09.11. Формирование химмотологии в самостоятельное направление науки обусловлено увеличением объемов потребления ГСМ, возрастанием их значения в обеспечении надежности и долговечности техники. Кроме того, перед химмотологией в последнее время остро встали две относительно новые проблемы: 1) стабилизация добычи нефти и получение моторных топлив из альтернативного сырья; 2) изучение и улучшение экологических свойств ГСМ в связи с тем, что влияние многих видов транспорта на окружающую среду зависит от состава и свойств применяемыхтоплив и масел (прекращение производства этилированныхбензинов, разработка т.н. «городского«дизельного топлива, снижение расхода смазочных масел на угар и т. д.). Первая из них связана с оптимизацией качества ГСМ, обеспечением наиболееполного соответствия эксплуатационных свойств ГСМ требованиям двигателей. Решение задач этой группы базируется на исследовании комплекса физ.-хим. процессов, протекающих при использовании ГСМ (испарение, смесеобразование, сгорание, лако- и нагарообразование, коррозионный и мех. износ и т. д.). Эта же группа включает работы по оценке эффективности путей улучшения качества ГСМ (новые компоненты, методы очистки, присадки, добавки и др.) и расширения их ресурсов (напр., альтернативные топлива, синтетические смазочные материалы). Третья группа задач посвящена разработке и совершенствованию методов оценки качества ГСМ. В эту группу входят также исследования по совершенствованию приборов и методов аналитического контроля качества топлив и масел, совершенствованию стандартов и технических условий на них и методы их анализа.
4-х -звенная химмотологическая система: Примеры. 1. ОЧ - ɛ.(топливо- ДВС); 2. Высоко»S» топливо - высокощелочное моторное масло; 3. Фракционный состав(ps,ИПП)-ДИНАМИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА, приёмистость- паровые пробки(топливо-эффективность в эксплуатации); 4. Пологая ВТХ- запуск холодного двигателя(моторное масло- эффективность в эксплуатации); 5. ЩЧ масла моторного- РТИ (ДВС- требование к качеству масла. и т.п. ЛЕКЦИЯ 3.(продолж.) 13.10.11.
ПУТИ СБАЛАНСИРОВАННОГО РАЗВИТИЯ И ПОТРЕБЛЕНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ представляются тремя направлениями: 1.увеличение ресурсов жидких нефтяных топлив: 1.1 углубление переработки нефти (повышение выхода целевого продукта, т.е. топлив); 1.2оптимизация качества топлив с целью расширения их ресурсов; Нефть: достоинства: 1)высокая теплота сгорания(1кг нефти-Q42кДж, 1кг каменного угля-Q30кДж, 1кг древесины-Q20кДж тепла). 2)себестоимость добычи нефти относительно ниже, чем,н-р,угля. 3)жидкую нефть удобнее транспортировать, легче сжигать. 4)сгорают практически без золы. недостатки: 1)невозобновляемые запасы, истощение недр, половина запасов остаётся в недрах. 2)новые месторождения нефти в труднодоступных, малообжитых районах, на морских шельфах, т.е. затраты на добычу велики. 2.Снижение расхода топлив в двигателях. 2.1дизелизация; 2.2конструктивное усовершенствование(электроника); 2.3 снижение фактического расхода топлива в условиях эксплуатации. 3.Применение альтернативных топлив. 3.1газообразные углеводородные топлива; 3.2топлива из углей, сланцев, торфа и т. п.; 3.3кислородосодержащие топлива и их компоненты(спирты, эфиры и т. п); 3.4водород-пока не рассматривается как массовое топливо по экономическим соображениям.
ТЕМА1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. 1.1 Оптимальный уровень качества ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. Под качеством топлив и смазок понимается совокупность свойств, обусловливающих пригодность нефтепродуктов для использования. В составе химмотологии обрела стройность и методологическую базу научная область, объединяющая методы количественной оценки качества нефтепродуктов- квалиметрия. Многие требования к качеству АЭМ тесно связаны между собой. Поэтому количественное выражение этих требований имеет оптимум. Под «оптимальным уровнем качества» АЭМ имеют в виду такой уровень, при котором максимально удовлетворяются требования потребителя при min затратах на их производство и потребление. Оптимальный уровень качества находят не только для совокупности свойств, входящих в понятие «качествоАЭМ», но и для каждого свойства в отдельности. При этом уровень качества АЭМ будет зависеть от уровня каждого свойства в отдельности и значимости его в общем понятии качества. Естественно, что не все свойства равноценны при оценке уровня качества нефтепродукта. Как правило, наиболее важный показатель используют при маркировке АЭМ(у масел в маркировке- вязкость, у ОЖ- температура застывания; у бензинов- ОЧ и т.д.). 1.Качество смеси можно рассчитать по следующей зависимости: К СМ. =100/(Х/ К1 + Y/К2 +…+ Z/Кn), где К СМ.- качество смеси; К1, К2, …, Кn – качество 1-го, 2-го, …, n-го компонентов; Х, Y, Z – количество 1-го, 2-го, …, n-го компонентов в %; 100- 100%- количество смеси в %.Х+ Y+ Z=100 2.Если известны Х, Y, Z – количества в абсолютных единицах(н-р, масса в кг, объем в л и т.п.), то качество смеси К СМ. =VСМ./(Х/ К1 + Y/К2 +…+ Z/Кn), где VСМ.- количество смеси в абсолютных единицах (н-р, масса в кг, объем в л и т.п.); Х+ Y+ Z=VСМ; Пример. Вычислить плотность ρt и ОЧ (октановое число) смеси, состоящей из следующих компонентов: 1). А-76 ГОСТ 2084-77: 60%; ρt=725 кг/м3; 2).Аи- 92 ГОСТ 2084-77: 30%; ρt=0,752 г/см3; 3).Аи- 95 ГОСТ 2084-77: 10%; ρt=0,758 кг/л; Решение. В данной задаче под качеством понимается, во- первых, плотность, во- -вторых,октановое число. 1) Выразим плотности всех компонентов в кг/м3: ρt=0,752 г/см3 =752кг/м3; ρt=0,758 кг/л =758кг/м3. 2)Определим плотность смеси при температуре t(в данной задаче плотности всех компонентов даны при одной и той же температуре t): ρtсм. =100/(60/725 + 30/752 + 10/758)=734 кг/м3
3) Определим ОЧИ смеси: ОЧИсм.= 100/(60/80 + 30/92 + 10/95)=84,65 (Аи-85). Ответ:плотностьсмеси ρtсм.=734 кг/м3; ОЧИсмеси = 85. ЛЕКЦИЯ 4.(продолж.) 13.10.11.
Уровень основных свойств АЭМ является сложной функцией и формируется с учётом следующих факторов: 1.требований потребителей; 2.технических возможностей и затрат в нефтеперерабатывающей промышленности; 3.экономического эффекта от использования в эксплуатации; 4.взаимного влияния отдельных свойств, входящих в понятие «качество топлив и смазок»: Некоторые свойства находятся в противоречии между собой, т.е. улучшение одного приводит к ухудшению другого(н-р, добавление низкокипящих компонентов в бензин улучшает пусковые свойства, но увеличивает склонность бензина к образованию паровых пробок в двигателе)- необходимо находить оптимум. Каждое свойство АЭМ характеризуют количественно либо абсолютным, либо относительным показателем. При относительной оценке сопоставляют значение данного показателя нефтепродукта с показателем эталона. Для оценки качества продукции определены три группы количественных показателей: 1) Единичные- по ним оценивают одно свойство изделия(коррозионная активность топлив, моющая способность масел и др.); 2) Комплексные- характеризуют изделие с различных взаимосвязанных сторон и включают несколько единичных показателей; 3) Интегральные- отражают соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции и суммарных затрат на её создание и эксплуатацию или потребление(по существу характеризует оптимальный уровень качества нефтепродуктов). 1.2.Физико-химические свойства моторных нефтепродуктов. Нефть - основной традиционный источник получения моторных нефтепродуктов. Нефть - это природная горючая маслянистая жидкость, обладающая слабой флюоресценцией и специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли, которая представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава, поэтому говорить о константах нефти невозможно (состав и свойства нефти могут существенно изменяться). Но тем не менее для характеристики нефти определение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение в отношении ее состава и товарных качеств.По свойствам нефть немного легче воды и практически в ней не растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нет определенной температуры кипения. Среди определенных свойств нефти нет цвета - она варьирует от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной, а по свойствам плотности различают легкую (0,65-0,87 г/см3), среднюю (0,871-0,910 г/см3) и тяжелую (0,910-1,05 г/см3) нефть. Теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг (10 400-11 000 ккал/кг). Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. Сырая нефть и ее характеристики Важнейшими характеристиками свойств сырой нефти являются: плотность, содержание серы, фракционный состав, а также вязкость и содержание воды, хлористых солей и механических примесей. Относительная плотность = масса соединения/ масса воды
По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе сырой нефти инефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различно. Более высокая плотность сырой нефти указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая - на большее содержание парафиновых углеводородов. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его качество. Наиболее качественными и ценными являются легкие сорта сырой нефти (российская Siberian Light). Чем меньше плотность сырой нефти, тем легче процесс ее переработки нефти и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов. Нефть, как и любая жидкость, при определенной температуре закипает и переходит в газообразное состояние. Различные компоненты нефти переходят вгазообразное состояние при различной температуре. Так, температура кипения метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С, пентана 36,1°С. Легкие нефтикипят при 50…100°С, тяжелые – при температуре более 100°С. Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с для различных не́фтей, добываемых в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше). Удельная теплоёмкость 1,7—2,1 кДж/(кг∙К); удельная теплота сгорания (низшая) 43,7—46,2 МДж/кг; диэлектрическая проницаемость 2,0—2,5; электрическая проводимость [удельная] от 2∙10−10 до 0,3∙10−18 Ом−1∙см−1. Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35[5] до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТЕЙ Существуют две теории происхождения нефти: биогенная и абиогенная.Сторонники первой – органики – считают, что нефть образовалась в осадочном чехле земной коры в результате глубокого преобразования животных ирастительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие – неорганики – доказывают, что нефть образовалась в мантии земли неорганическим путем.Ответ на этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точках образуется нефть? ОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ Органическая концепция начинает развиваться после создания работы М.В.Ломоносова о нефти. Он писал: «Увериться можем о происхождении сих горючихподземных материй из растущих вещей их легкостью». Сторонники органической концепции также спорили о том, что явилось исходным веществом для нефти:растения или животные? Победили те, кто утверждал: и растения, и животные.Другим предметом спора было место залегания нефти. Одни ученые считали, что нефть залегает там же, где и образовалась, другие, что нефть образовалась водном месте, а скопилась в другом. Победила вторая точка зрения. Органическая концепция в своем развитии опирается на геологические наблюдения. Так, 99,9% известных скоплений нефти приурочено к осадочнымтолщам. Поэтому ученые считают, что нефть является продуктом процесса осадонакопления. Было установлено, что залежи нефти находятся в линзахпроницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами. Интересными оказались результаты исследования осадочных пород. Так, в глине в 2…4 раза больше органического вещества, чем в песке. Данное органическое вещество (ОВ) подразделяется на три фракции: битумоиды, гуминовые кислоты и кероген. Битумоиды сходны по составу с нефтями взалежах. Они составляют до 10…15 % ОВ. Битумоиды на 5…55 % состоят из углеводородов. Поэтому чем больше углеводородов в осадке, тем богаче эти породы битумоидами. ОВ состоит на 15…20% из гуминовых кислот.Нерастворимое осадочное органическое вещество называется керогеном. Керогенсходен по составу с бурым углем. ОВ состоит на 70…80 % из него.Битумоиды рассеянного ОВ подобны липоидам – жирам, состоящим из длинных углеродных цепей. Отсюда сделан вывод: липоиды, синтезируемые организмами, являются источником битумоидов в осадках. В настоящее время можно считать доказанной возможность образования углеводородов из липоидов, белков и углеводов. Липоиды по своему химическому составу стоят ближе всего к соединениям, входящим в состав нефти. Некоторые ученые полагают, что уже само механическое накопление углеводородов, попадающих из живого вещества в осадок, может привести к образованию нефти. На процесс происхождения нефти также влияют горные породы. Так, алюмосиликаты, из которых состоит глина, являются катализаторами в процессе образования нефти. И именно в глинистых породах происходит преобразование рассеянного ОВ. С позиций современной органической концепции нефть образуется следующим образом. Моря и озера населены планктоном. После его отмирания остатки растений иживотных организмов падают на дно, образуя толстый слой ила. После этогоначинается биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмы приограниченном доступе кислорода перерабатывают белки, углеводы и т.д. При этом образуются метан, углекислый газ, вода и немного углеводородов. Даннаястадия происходит в нескольких метрах от дна моря. Затем осадокуплотняется: происходит диагенез. Начинаются химические реакции междувеществами под действием температуры и давления. Сложные веществаразлагаются на более простые. Биохимические процессы затухают. Сувеличением глубины растет содержание рассеянной нефти. Так, на глубине до1,5 км идет газообразование, на интервале 1,5…8,5 км идет образование жидких углеводородов–микронефти–при температуре от 60 до 160°С. А набольших глубинах при температуре 150…200°С образуется метан. По мереуплотнения илов микронефть выжимается в вышележащие песчаники.Этопроцесс первичной миграции. Затем под влиянием различных сил микронефтьперемещается вверх по наклону. Это вторичная миграция, которая являетсяпериодом формирования самого месторождения. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ Существует несколько вариантов концепции неорганического происхождениянефти. Наиболее последовательной является минеральная (карбидная) гипотезаД.И.Менделеева. Он доказывает, что при образовании нефти главным остатком разложения является уголь, а в Пенсильвании и Канаде нефтьвстречается в девонских и силурийских пластах,не заключающих угля. Изживотного жира нефть также не могла произойти, так как они бы дали многоазотистых соединений, которых мало в нефти. Причем запасы нефти огромны, идля их образования потребовалось бы много жиров. Менделеев полагает, чтовода, проникая глубоко в землю и встречая там углеродистое железо,реагирует с ним и дает окислы и углеводороды (пары нефти). Они поднимались до холодных слоев и давали нефть и, если бы не было препятствий,поднимались бы на поверхность. Сторонники органической концепции признают, что Менделеевым «впервые серьезно и научно был поставлен вопрос о генезисе нефти».Так Д. И. Менделеев впервые обратил внимание на то, что нефть является важнейшим источником химического сырья, а не только топливом; он посвятил ряд работ происхождению и рациональной переработке нефти. Ему принадлежит известное высказывание: «Нефть — не топливо, топить можно и ассигнациями» (полагая, что целлюлоза ассигнаций — возобновляемый и менее ценный источник сырья, чем нефть). В 1950г.профессор Кудрявцев выдвинул магматическую гипотезу образования нефти. Кудрявцев считает, что в мантии Земли при высокой температуре образуются углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Вследствиеперепада давления они перемещаются ближе к земной поверхности. В результате понижения температуры радикалы реагируют между собой и с водородом, образуябольшое количество простых и сложных углеводородов. К ним примешиваются углеводороды, полученные из окиси углерода и водорода. Дальнейшее движение углеводородов, обусловленное огромным перепадом давлений и разностью давлений нефти и воды, происходит по заполненным водой трещинам и приводит их на поверхность или в ловушки(часть природного резервуара, в которой может установиться равновесие между газом, нефтью и водой). Существует и космическая гипотеза неорганического происхождения нефти. Согласно данной гипотезе, Земля при остывании и формировании ее как планеты захватила водород из первичной газовой материи. Этот водород, перемещаясь по глубинным разломам на поверхность, вступает в реакцию с углеродом жидкой магмы и образует нефтяные углеводороды. Неорганическая концепция, так же как и органическая, опирается на наблюдения. Так, известно около30 залежей нефти, приуроченных к изверженным и метаморфическим породам. Подсчитано, что ежегодно вулканы выбрасывают около 3,3Ч105 т углеводородов. Для доказательства карбидной теории на чугун действовали соляной и серной кислотами, и был получен водород и смесь углеводородов, имеющих запах нефти. В настоящее время господствующей является органическая концепция. Она отличается большей стройностью, зрелостью и завершенностью суждений. Врамках неорганической концепции существует несколько гипотез, подчас взаимоисключающих друг друга.Различного типа залежи нефти в гидравлически незамкнутых (1—3) и замкнутых (4—6) ловушках: 1 — пластовые сводовые нефтяные и газонефтяные залежи; 2 — массивная сводовая газонефтяная залежь; 3 — нефтяная залежь в выступе палеорельефа, первичного (напр., рифа) или вторичного (эрозионного); 4 — нефтяная залежь, экранированная стратиграфическим несогласием; 5 — нефтяная залежь в ловушке первичного (фациального, литологического) выклинивания коллектора;6 — тектонически экранированная залежь нефти; а — нефть; б — газ; в — вода.
Дата добавления: 2014-01-13; Просмотров: 594; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |