Показники властивостей дизельного палива, що впливають на його подачу та сумішоутворення

Система живлення дизеля складається з паливного бака, паливоперекачувального насоса, фільтра грубої та тонкої очистки, запобіжних фільтрів високого тиску, насоса високого тиску, трубопроводів (низького і високого тисків) та форсунок.

Прокачування палива, робота паливного насоса, зношування прецизійних пар і форсунок, для яких паливо одночасно є й мастилом, тонкість розпилення та повнота згоряння палива, його витрати, склад відпрацьованих газів значною мірою залежать від в'язкості дизельного палива, його низькотемпературних властивостей, наявності механічних домішок і води.

В'яжучі властивості. Вони характеризуються густиною, в'язкістю та поверхневим натягом палива.

За густиною марки дизельного палива різняться мало (коливання її при 20 °С не виходять за межу 830 кг/м3).

Поверхневий натяг при 20 °С лежить у межах 25...30 мН/м. Однак за в'язкістю та іншими властивостями марки дизельного палива можуть мати великі розбіжності.

В'язкість дизельного палива сильно залежить від температури (рис. 2.1); тому коли говорять про в'язкість, то обов'язкового відзна-I чають, при якій температурі вона визначалась. Із підвищенням температури в'язкість дизельного палива зменшується і навпаки.

Для сучасних швидкохідних дизелів найкращими вважаються кінематичні в'язкості (2,5...3)×10–6 м2/с при 20°С та (30...60)×10–6 м2/с – для тихохідних, тобто в'язкість дизельного палива приблизно в п'ять разів вища від бензину.

В'язкість дизельного палива впливає на його розпилення і, як наслідок, на процеси сумішоутворення та згоряння, а також на зношування прецизійних пар паливної апаратури. Якщо в'язкість палива недостатня, то кут його розпилення великий (рис. 2.2), а глибина поширення палива в камеру згоряння, навпаки, невелика, що погіршує процес сумішоутворення. Недостатня в'язкість палива погіршує мащення деталей паливної апаратури і зумовлює його витікання крізь зазори між прецизійними парами насоса, внаслідок чого потужність двигуна знижується. Якщо в'язкість палива велика, то кут конуса його розпилення зменшується, а глибина проникнення факела до камери згоряння збільшується (див. рис.2.2). При цьому частина палива осідає на стінках циліндра та днищі поршня і не згоряє, переходячи в лак та нагар. Це спричиняє димлення і збільшення витрати палива, а потужність двигуна зменшується.

Таким чином, в'язкість дизельного палива є одним із головних чинників, який характеризує експлуатаційні властивості палива, особливо в зимовий період. Із зниженням температури в'язкість дизельного палива зростає. При цьому ускладнюється його прогонність крізь паливопроводи, погіршуються фільтрація палива та пуск двигуна, що пов'язано з погіршенням розпилення і випаровуваності палива.

Однак в'язкість палива навіть при дуже низькій температурі не збільшується до значень, при яких утруднюється експлуатація двигуна.

Для забезпечення нормальної роботи дизелів у холодний період року зимові сорти палива виготовляють із зменшеною в'язкістю, тому із зниженням температури вона зростає незначно.

Низькотемпературні властивості. До цих властивостей дизельного палива належать температура помутніння та температура застигання.

Дизельне паливо має різні низькотемпературні властивості залежно від його хімічного складу. Паливо, у складі якого є багато нафтенових і ароматичних вуглеводнів, з охолодженням утрачає свою рухливість при температурі -55...-60 °С. Паливо, що складається з великої кількості н-парафінових вуглеводнів, має погані низькотемпературні властивості внаслідок кристалізації парафінів навіть при підвищених температурах. Кристали парафінів забруднюють систему живлення двигуна, особливо паливні фільтри, утворюючи на них тоненьку парафінову плівку, порушують, а частіше припиняють подачу палива. При цьому паливо втрачає свою прозорість, мутнішає внаслідок виділення мікроскопічних кристалів льоду (у паливі завжди є гігроскопічна вода) й, основне, твердих вуглеводнів. При помутнінні паливо не втрачає рухливості. Розміри кристалів такі, що вони проходять крізь елементи фільтрів грубої очистки.

Температурою помутніння дизельного палива називають температуру, при якій змінюється його фазовий склад, оскільки поряд із рідкою фазою з'являється тверда (температура, за якої рідкий нафтопродукт починає мутнішати).

Розміри кристалів залежать від швидкості охолодження палива. При тривалому охолодженні, як правило, утворюються великі крис-італи (10...40 мкм), а при швидкому – невеликі (4...10 мкм).

Виділення кристалів, незважаючи на "їхні маленькі розміри, становить серйозну небезпеку у зв'язку з тим, що вони можуть закупорити частково або повністю пори фільтрів і порушити подачу палива до насосів та форсунок.

Найчастіше це трапляється під час пуску і прогрівання двигуна. Із подальшим зниженням температури кристали парафіну починають зрощуватись, утворюючи просторові грати, всередині яких знаходиться рідка фаза палива, й воно втрачає рухливість.

Температура застигання дизельного палива – це температура, при якій воно втрачає рухливість. її визначають за допомогою стандартного приладу з нахилом під кутом 45° за 1 хв.

Температура застигання дизельного палива практичного значення не має у зв'язку з тим, що його подача припиняється вже при температурі помутніння палива. Проте, враховуючи можливі похибки при визначенні температури помутніння, а також великі труднощі, які виникають при її визначенні, прийнято давати експлуатаційну оцінку низькотемпературних властивостей дизельного палива за температурою його застигання.

Нормальна робота дизеля можлива за умови, коли температура застигання палива на 5...10 °С є меншою, ніж температура навколишнього повітря, або коли вона на 3...5 °С більша від температури його помутніння.

Для поліпшення низькотемпературних властивостей дизельного палива при його виготовленні з палива видаляють парафін, додають домішки, що зменшують температуру кристалізації, полегшують фракційний склад і зменшують в'язкість палива.

Процес видалення парафіну з палива, який дістав назву депарафінізації, полягає у виморожуванні з нього парафіну за дуже низьких температур. При цьому дістають паливо з добрими низькотемпературними властивостями, але самий процес дуже складний та знижує цетанове число палива, про що йтиметься нижче. Тому депарафінізацію використовують тільки для виготовлення арктичних сортів дизельного палива.

Для збереження цетанового числа на потрібному рівні проводять неглибоку депарафінізацію палива.

Більш простий і дешевий спосіб поліпшення низькотемпературних властивостей дизельного палива полягає у застосуванні депресорних присадок, які зменшують температуру його застигання на 10...15 °С, але температура помутніння палива при цьому майже не змінюється.

Щоб усунути небезпечність утворення кристалів льоду, до реактивного палива, наприклад, додають антильодотвірні домішки. З'єднуючись з гігроскопічною водою, вони утворюють незамерзаючу рідину.

Найпростішим та досить дешевим й ефективним способом здобуття дизельного палива з добрими низькотемпературними властивостями є розбавлення його гасовими фракціями. Цей спосіб широко застосовують для приготування зимових сортів палива, що мають полегшений фракційний склад, знижену в'язкість і низькі температури помутніння та застигання. Якщо зимові марки палива відсутні, то поліпшення низькотемпературних властивостей літніх марок можна досягти доданням в останні низькозастигаючих технічних гасів (фракцій реактивного палива).

В умовах України зимове дизельне паливо зовсім не потрібне. Досить при мінусових температурах повітря додавати в літнє дизельне паливо гас. При температурі до -25 °С додають до 10 % гасу, а при нижчій – до 25 %. При цьому температура застигання суміші знижується на 8... 10 °С.

Однак при значному розбавленні дизельного палива гасом зменшується цетанове число палива, що веде до жорсткої роботи двигуна, погіршення мастильних властивостей палива, у зв'язку з чим підвищується зношування плунжерних пар, збільшуються витрати палива й олив, підвищуються димність і токсичність відпрацьованих газів. Домішка звичайного гасу недопустима, оскільки він має погані низькотемпературні властивості (температура помутніння його дорівнює -12...-15 °С). Тому перед тим, як додавати гас, треба уточнити температуру його помутніння, яка має бути не вищою від -25 °С, інакше домішка гасу не дає ефекту.

Марку дизельного палива (сезонність його застосування) можна визначити експрес-аналізом, для чого готують холодну суміш із снігу або льоду з сіллю. У суху чисту пробірку заливають на 1/4 її висоти дизельне паливо, закривають щільно кіркою (або ватою) і встановлюють вертикально в холодну суміш.

Через 20 хв пробірку виймають із холодної суміші, протирають зовні від снігу та солі, переглядають уміст пробірки. Якщо паливо помутніло, тобто втратило свою прозорість (а тим більше – рухливість), то воно є літньої марки.

Дата добавления: 2014-01-03