Эксплуатационные свойства и использование дизельных топлив

Самостоятельная работа № 4

Дизельные топлива предназначены для дизельных двигателей и являются нефтяными фракциями, выкипающими при температуре от 200 до 350 °С.

Топливо для дизельных двигателей должно удовлетворять требованиям, по его бесперебойной подаче, хорошему распыливанию и смесеобразованию, легкости воспламенения, плавному и полному сгоранию. Важным требованиям является и то, чтобы топливо не вызывало коррозии деталей двигателя.

Процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизельных двигателях происходят за очень короткий промежуток времени, который соответствует 15…20° поворота коленчатого вала. Это примерно в 10 раз меньше чем в карбюраторных двигателях. Образование горючей смеси происходит непосредственно в цилиндре двигателя.

Качество смесеобразования и сгорания топлива зависит от давления и температуры сжатого воздуха, концентрации паров топлива и воздуха, тонкости распыла, испаряемости и химического состава топлива. Химический состав топлива является решающим фактором, определяющим температуру самовоспламенения, период задержки самовоспламенения и скорость распространения пламени в горючей смеси.

Дизельное топливо состоит из трёх углеводородов:

– парафиновых;

– нафтеновых;

– ароматических.

Наиболее склонны к окислению и самовоспламенению парафиновые углеводороды, более устойчивы нафтеновые и самые стойкие к окислению ароматические углеводороды.

Оценкой самовоспламеняемости дизельного топлива служит цетановое число, которое определяют на одноцилиндровом четырехтактном двигателе с переменной степенью сжатия по методу совпадения вспышек, путем сравнения самовоспламенения испытуемого дизельного топлива с эталонными топливами.

Цетановое число дизельного топлива равно процентному содержанию (по объему) цетана в искусственно приготовленной смеси с альфаметилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу. Например, если самовоспламеняемость испытуемого топлива равноценна смеси, состоящей из 45% цетана и 55% альфаметилнафталина, то цетановое число топлива равно 45. Чем выше цетановое число, тем меньше период времени от момента впрыска топлива в цилиндр до его самовоспламенения.

Цетановое число дизельного топлива влияет также и на другие показатели работы двигателя: пусковые характеристики, максимальное давление сгорания, удельный расход топлива, температуру отработавших газов, нагарообразование в двигателе, дымность и запах отработавших газов. С увеличением цетанового числа топлива показатели работы двигателя улучшаются.

Дизельные топлива различных марок, вырабатываемые отечественной промышленностью, имеют значения цетановых чисел отражённые в табл. 2:

Таблица 2

Значения цетановых чисел дизельных топлив

Марка дизельного топлива	Цетановое число
Л	47…51
З (-35 °С)	45…49
З (-45 °С)	40…42
А	38…40

Повышение цетанового числа свыше 50 единиц не оказывает существенного влияния на работу дизельного двигателя. Таким образом, углеводородный состав топлива влияет решающим образом на задержку его воспламенения в двигателе.

В зависимости от климатических зон страны и условий эксплуатации техники стандартом предусмотрен выпуск дизельного топлива трех марок:

Л – летнее;

З – зимнее;

А – арктическое.

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

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

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

По содержанию серы дизельное топливо подразделяется на два вида: первый — содержание её не более 0,2%, второй — не более 0,5% для топлива марок Л и З, и не более 0,4 — для арктического топлива.

Обозначение дизельного топлива по ГОСТу: для летнего топлива в обозначение входят цифры, соответствующие содержанию серы в процентах и температуре вспышки; в марке зимнего топлива указывается содержание серы в процентах и температура застывания; для арктического топлива — только содержание серы в процентах.

Важной эксплуатационной характеристикой дизельного топлива являются низкотемпературные свойства, которые характеризуют подвижность топлива при отрицательных температурах. В дизельном топливе содержатся парафиновые углеводороды, которые при высокой температуре находятся в растворенном состоянии, а при её понижении выкристаллизовываются. Низкотемпературные свойства оцениваются температурами помутнения и застывания.

Температурой помутнения называют температуру, при которой меняется фазовый состав топлива, так как наряду с жидкой фазой появляется твёрдая. При этом топливо мутнеет из-за выделения микроскопических кристаллов льда (если в топливе имеется вода) и твердых углеводородов. Температура, при которой топливо полностью теряет свою подвижность называется температурой застывания. Температура застывания ниже температуры помутнения на 5…10 °С.

При помутнении дизельное топливо не теряет текучести. Размеры кристаллов таковы, что они проходят через элементы фильтров грубой очистки и не проходят через элементы фильтров тонкой очистки, на которых образуется тонкая парафиновая пленка.

При понижении температуры выпавшие кристаллы парафиновых углеводородов начинают сращиваться, образуя пространственную решетку, внутри ячеек которой находятся углеводороды топлива. При температуре застывания кристаллическая структура настолько упрочняется, что топливо теряет текучесть и приобретает студнеобразный вид.

Для обеспечения нормальной работы дизельного двигателя необходимо, чтобы температура застывания топлива была на 8…12° ниже температуры окружающего воздуха.

Минимальную температуру, при которой пары топлива, нагреваемого в закрытом тигле, образуют с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени, называют температурой вспышки. Температура вспышки характеризует огнеопасность нефтепродукта при его транспортировании, хранении, заправке.

Температура вспышки в закрытом тигле, для дизелей общего назначения, должна быть не ниже: для летнего топлива Л — 40 °С, для зимнего З — 35 °С, для арктического А — 3 °С. Чем выше температура вспышки, тем меньше его пожарная опасность.

Вопросы для самопроверки

1. Основные требования, предъявляемые к качеству дизельных топлив?

2. Какое влияние оказывает вязкость дизельных топлив на работу двигателей?

3. Что называется цетановым числом и как оно определяется?

4. Причины нагарообразования в дизельных двигателях и меры борьбы с ними.

5. Что называется температурой воспламенения и самовоспламенения?

6. Марки топлив для дизелей.

7.

Дата добавления: 2015-07-13