5301

Комплексная оценка основных свойств дизельного топлива

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Комплексная оценка основных свойств дизельного топлива Цель работы: изучить стандартные методы определения основных показателей качества, ассортимент дизельных топлив. Теоретическое введение. Дизельное топливо - нефтяная фракция, основу которой...

Русский

2012-12-06

511.5 KB

76 чел.

Комплексная оценка основных свойств дизельного топлива

Цель работы: изучить стандартные методы определения основных показателей качества, ассортимент дизельных топлив.

Теоретическое введение.

Дизельное топливо – нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения от 200 до 350 ºС.

По внешнему виду дизельное топливо – прозрачная жидкость, окрашенная от желтого до светло-коричневого цвета. Дизельное топливо легче воды и в ней практически не растворяется. Различают дизельное топливо летнее (л), зимнее (з), арктическое (А). Температура воздуха до -50 ˚С для арктического топлива, для зимнего топлива – (-35 ˚С), а для летнего – выше 0 ˚С.

От качества дизельного топлива зависят надежность работы двигателя и, следовательно, расходы на его обслуживание и ремонт. Знание свойств дизельного топлива и умение правильно его применять являются звеньями, определяющими эффективность использования дизельных автомобилей и рентабельность автотракторных предприятий.

Важнейшие эксплуатационные требования, предъявляемые к дизельным топливам:

  •  хорошее смесеобразование в широком диапазоне температур;
  •  сохранение подвижности (текучести) до возможно низких температур;
  •  обладание минимальным коррозионным воздействием на металл;
  •  отсутствие механических примесей и воды;
  •  минимальная склонность к образованию отложений;
  •  достаточная химическая стабильность;
  •  смазывание и минимальные износы топливной аппаратуры;
  •  оптимальная вязкость и самовоспламеняемость.

Поршневые двигатели с воспламенением горючей смеси от сжатия (дизели) являются самыми экономичными. Высокая экономичность обусловлена заполнением воздухом цилиндра в такте сжатия, поэтому степень сжатия может быть более высокой, чем в двигателях с принудительным воспламенением. Процессы испарения и смесеобразования в дизеле зависят от таких свойств топлива, как вязкость, плотность, фракционный состав, давление насыщенных паров, поверхностное натяжение, теплоёмкость.

Увеличение вязкости топлива приводит к укрупнению капель в факеле, ухудшению испарения топлива. Топливо с большой вязкостью догорает в ходе такта расширения, снижая экономичность двигателя и повышая дымность отработанных газов. Топливо с малой вязкостью ухудшает смесеобразование, так как укороченный факел не позволяет полностью использовать объём камеры сгорания и не весь воздух участвует в процессе смесеобразования, что ведёт к перерасходу топлива и неполному сгоранию.

Плотность дизельного топлива влияет на смесеобразование, как и вязкость. С повышением плотности увеличивается дальнобойность факела, снижается экономичность и увеличивается дымность отработанных газов.

Практическая часть.

Исходные данные

Образец дизельного топлива ГОСТ 305-82

Марки   Л-0,2-40 ГОСТ 305-82

Цетановое число не менее 45

Температура застывания – не выше -10 ºС

Массовая доля серы  0,2 %

Концентрация фактических смол мг на 100 см3 топлива, не более 40

Коксуемость 10%-ного остатка (мг на 100 см3 топлива)   0,2%.

  1.  Оценка дизельных топлив по внешним признакам.
  2.  Цвет светло-коричневый.
  3.  Прозрачность: прозрачный.
  4.  Наличие воды: отсутствует.
  5.  Наличие механических примесей: отсутствуют.

Заключение.

     Образец  соответствует требованиям ГОСТ305-82 ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ.

  1.  Определение плотности дизельного топлива ареометром

Цель работы: научиться определять плотность бензина.

Аппаратура:

1.Стеклянный цилиндр.

2.Нефтеденсиметр с ценой деления 0,0005 г/см3 (0,5 кг/м3) .

Схема установки (рис. 2).

                                                   

                         Рис. 2. Определение плотности бензина нефтеденсиметром

                           а – нефтеденсиметр; б – замер плотности топлива

Последовательность выполнения.

Для определения плотности дизельного топлива стеклянный цилиндр устанавливают на прочный горизонтальный стол. По стеклянной палочке осторожно наливают в него дизельное топливо, причем температура топлива не должна отклоняться от температуры в помещении, где производят измерение, более чем на 5°С.

Далее чистый и сухой нефтеденсиметр медленно погружают в топливо до момента свободной плавучести.

Отсчет производят по верхнему краю мениска (рис.2).

Температуру топлива определяют термометром.

Плотность дизельного топлива принято указывать при температуре +20 0С.

Если температура дизельного топлива момент определения его плотности отличалась от указанной, следует ввести температурную поправку.

Температурная поправка определяется по формуле:

ρ20 = ρt + γ(t – 20),

где ρ20 – плотность при температуре +20°С;

ρt – плотность при температуре замера;

t – температура топлива к моменту замера;

    γ – температурная поправка.

Результаты испытания:

  •  Температура дизельного топлива к моменту замера t = 23̊ С;
  •  Температура помещения 20 С;
  •  Плотность топлива при температуре испытания .
  •  Температурная поправка

Приведение полученной плотности к плотности при температуре 20̊С :

ρ20 = ρt + γ(t – 20) = 748 + 0,000844(23-20) = 748,002532  .

Заключение.

В соответствии с ГОСТ305-82 ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ плотность образца соответствует требованиям, не более 860  .

3. Определение кинематической и расчет динамической вязкости дизельного топлива при t = 20 С

Цель работы

  1.  Изучить методику определения кинематической вязкости.
  2.  Определить кинематическую и рассчитать динамическую вязкость топлива.

Введение

Вязкость топлива должна быть такой, чтобы обеспечить минимальное подтекание топлива через зазоры и смазку прецизионных пар топливного насоса, это ограничивает минимально допустимый уровень вязкости дизельных топлив. Топливо с высоким уровнем вязкости обычно имеет плохие низкотемпературные свойства, и его применение при отрицательных температурах воздуха вызывает осложнения при подаче топлива в двигатель.

Определив значение кинематической вязкости, можно судить о пригодности топлива к работе в данных условиях.

Вязкость, или внутреннее трение, – свойство жидкости противостоять перемещению ее частиц под действием внешней силы.

Кинематическую вязкость (υ) вычисляют как произведение измеренного времени истечения τ и постоянной вискозиметра (с). Единицей кинематической вязкости является м2/с или мм2/с, равная 10-6м2/с, можно применять с Ст – сантистокс.

Динамическую вязкость (η) вычисляют как произведение кинематической вязкости топлива и плотности при той же температуре.

В системе СИ единицей динамической вязкости является Паскаль·секунда (Па·с), допускается применять сантипуаз (сП = мПа·с); мПа=10-3Па.

Определение вязкости осуществляется в капиллярном вискозиметре ВПЖ – 2.

Приборы, оборудование, материалы

  1.  Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-2 с малым коэффициентом температурного расширения (рис.4).
  2.  Штатив для закрепления вискозиметра в строго вертикальное положение.
  3.  термостат или баня с терморегулятором.
  4.  термометры ртутные стекляные лабораторные с ценой деления шкалы 0,1 ºС при температуре до +150 ºС.
  5.  секундомер.
  6.  дистиллированная вода.

Рис. 4. Схема установки для определения кинематической вязкости: 1 – вискозиметр типа ВПЖ-2; 2 – термометр; 3 – термостат; 4 – нагревательное устройство; 5 – испытуемый нефтепродукт

Последовательность выполнения работы

Заполнить вискозиметр испытуемым топливом. Для этого на отводную трубку а надеть резиновый шланг, зажав пальцем колено в и, повернув вискозиметр, опустить колено с в сосуд с жидкостью, поднять жидкость с помощью груши до метки М2, при этом в жидкости не должны образовываться пузырьки воздуха. Когда уровень жидкости достигнет метки М2, достать вискозиметр из сосуда и быстро перевернуть в нормальное положение, снять с внешней стороны конца колена с избыток жидкости, надеть на колено с резиновую трубку. Заполненный вискозиметр установить в термостат так, чтобы расширение е было ниже уровня жидкости в термостате и выдержать 30 минут до достижения заданной температуры.

С помощью груши заполнить топливом колено с до одной трети высоты расширения д, отсоединить резиновую грушу и при свободном истечении исследуемого топлива точно определить время опускания мениска жидкости от метки М1 до метки М2. Измерение повторить два раза. Полученные данные записать в таблицу.

Результаты испытания

Таблица 1.2

Исходные данные

Время истечения топлива, с

Расчетные данные

Постоянная вискозиметра, мм/с2

Температура определения t, ºС

ср

υ, мм2 

, МПаС

1

0,009460

20

2013

1840,5

17,41

13023,57

2

0,009460

20

1668

1840,5

  1.  Среднее арифметическое время истечения топлива:

ср= .

  1.  Кинематическая вязкость топлива при 20 ºС (20), мм2/с:

20 = С  ср=  .

  1.  Динамическая вязкость топлива, в МПаС:

20 = 20  20 =       ,

где 20 – плотность топлива при 20 ºС.

Заключение.

В соответствии с ГОСТ305-82 ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ кинематическая вязкость образца не соответствует требованиям; для летнего дизельного топлива кинематическая вязкость при 20 ºС   3,0 – 6,0 мм2/с.

  1.  Определение температуры застывания помутнения и начала кристаллизации. ГОСТ 20287-74.

Цель работы: определить температуру помутнения, начала кристаллизации и застывания дизельного топлива марки  ГОСТ.

Ведение.

Одним из показателей низкотемпературных свойств дизельного топлива является температура застывания, т.е. наивысшая температура, при которой топливо или другой нефтепродукт в приборе, наклоненном под углом 45º, в течение 1 минуты не обнаруживает подвижности.

Температура застывания дизельного топлива является условной величиной и служит ориентиром для определения возможных условий применения топлив.

Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив достигают двумя способами. Первый связан с удалением из топлива высокоплавких алкенов нормального строения с помощью цеолитов. Второй – добавление в дизельное топливо депрессорных присадок, которые значительно снижают температуру застывания, не изменяя температуру помутнения.

Нарушение работы топливоподающей системы дизелей при низких температурах возможно вследствие выпадения кристаллов льда. Но так как растворимость воды в дизельных топливах меньше её растворимости в бензинах и керосинах, то осложнения, вызванные низкотемпературными свойствами дизельных топлив, относятся только к периоду пуска дизеля.

Аппаратура, материалы

Прибор для определения температуры застывания нефтепродуктов (рис.7), спирт этиловый, охлаждаемый твердой углекислотой.

Последовательность

выполнения

В пробирку 1 с внутренним диаметром 20  мм налить до метки испытуемое топливо (метка наносится на наружной поверхности пробирки на 30 мм от дна пробирки.). Термометр 1 центрируется и крепится в пробирке 4 с помощью пробки 2, при этом его ртутный резервуар должен занимать центральное место в объеме налитого топлива, пробирку вставляют в стеклянную пробирку 5 с помощью резиновой пробки большего диаметра.

Собранный прибор вертикально погрузить в емкость с охлаждающей смесью (спирт-сырец, охлажденный твердой углекислотой.). Температура охлаждения смеси должна быть ниже ожидаемой температуры застывания топлива на 5 ˚С. По мере понижения температуры топлива необходимо периодически доставать прибор из ванны и, отклонив его на 45º от вертикали, наблюдать за положением уровня топлива в приборе. Если наступает смещение уровня за срок меньше 1 минуты, то следует продолжать охлаждение, повторяя указанный способ контроля; остановиться на той температуре, при которой впервые после многократных проверок с наклоном прибора на 45º не будет обнаружено в течение 1 минуты смещения уровня топлива в пробирке.

Найденную таким способом наивысшую температуру, соответствующую потере текучести нефтепродуктом, следует считать температурой застывания.

Результаты испытания.

Реактивы для приготовления охладительной смеси: лед, поваренная соль.

Температура охладительной смеси, -10˚С.

Температура начала испытания, 23 ˚С.

      Температура помутнения -7˚С.

      Температура замерзания -10˚С.

Заключение.

В соответствии с ГОСТ305-82 ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ температура помутнения не соответствует требованиям: для летнего дизельного топлива -5 ˚С. Температура застывания соответствует требованиям ГОСТа.

  1.  Определение цетанового числа (ЦЧ) дизельного топлива

ЦЧ определяет воспламеняемость дизельного топлива при работе двигателя и характеризует нормальную или жесткую (при очень резком нарастании давления в камере сгорания) работу дизеля. Чем выше ЦЧ, тем лучше воспламеняемость топлива (ЦЧ по ГОСТ 305-82 не менее 45 ед.). При более низком цетановом числе происходит жесткая работа дизеля, а при слишком высоком (более 60…65 ед.) – преждевременное воспламенение, которое приводит к перерасходу топлива, падению мощности и более дымной работе дизеля.

Цетановое число зависит от содержания и строения углеводородов, входящих в состав дизельного топлива. Цетановые числа алканов нормального строения самые высокие. Углеводороды с одной или несколькими боковыми цепями обладают меньшими цетановыми числами. Увеличение числа углеродных атомов в молекулах углеводородов ведёт к увеличению цетанового числа. С увеличением содержания ароматических углеводородов цетановое число дизельных топлив уменьшается. Цетановые числа высококипящих фракций дизельного топлива выше цетанового числа низкокипящих.

Углеводороды, имеющие высокие цетановые числа, имеют низкую детонационную стойкость.

ЦЧ = 60 – ОЧ/2 – эмпирическая зависимость цетанового числа (ЦЧ) топлива от его октанового числа (ОЧ). Чем ниже октановое число, тем выше цетановое и наоборот. Для увеличения цетанового числа в топливо вводят специальные присадки.

Цетановое число характеризует пусковые свойства дизельных топлив: с увеличением цетанового числа пуск двигателя облегчается. При значительной разнице фракционного  состава тяжёлое топливо с высоким цетановым числом хуже по пусковым свойствам лёгкого топлива с более низким цетановым числом.

Цетановое число определяют на одноцилиндровых установках с изменяемой степенью сжатия путем сравнения воспламеняемости испытуемого топлива с эталонной смесью, состоящей из цетана и альфаметилнафталина.

Имеется также множество расчетных формул определения ЦЧ, например, по плотности 20 и вязкости 20:

ЦЧ = (20 + 17,8)1,5879/20.   

Заключение.

Цетановое число образца топлива соответствует требованиям ГОСТа.

Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы изучили стандартные методы определения основных показателей качества, получили не соответствующие требованиям ГОСТ305-82 ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ кинематическую вязкость, температуру помутнения


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57361. Число і цифра 3. Порівняння чисел у межах 3. Написання цифри 3. Порівняння довжини й товщини предметів 35.5 KB
  Скільки всього тварин Хто стоїть першим Хто стоїть останнім Хто стоїть під номером 1 Хто стоїть під номером 2 Назвіть сусідів їжачка. Хто сусід праворуч білочки Хто сусід ліворуч жирафа Хто є найвищим Хто є найнижчим Хто стоїть посеред тварин Гра Покажи не помились.
57362. Склад числа 3. Прямі й криві лінії. Трикутник 34 KB
  Мета: на основі об’єднання двох груп предметів розглянути склад числа 3; познайомити з кривими лініями трикутником; вдосконалювати навички усної лічби; розвивати логічне мислення.
57363. Число і цифра 4. Написання цифри 4. Порівняння чисел у межах 4 33 KB
  Мета: показати як утворити число 4 шляхом додавання 1 до попереднього числа; ознайомити з цифрою 4 вчити писати цю цифру; розвивати логічне мислення увагу. Утворення числа 4 Проводиться вивчення аналогічно вивченню числа...
57365. Лічба предметів. Повторення складу чисел 3 і 4. Порівняння чисел у межах 4 36.5 KB
  Кожна тваринка перед тим як виступити запропонує нам завдання. Цікаві завдання клоуна Першим виступати буде клоун. Готуючись до виступу клоун поспішав і переплутав всі завдання. Завдання 1 Порахувати зелені кульки у клоуна.
57366. Число і цифра 5. Написання цифри 5. Порівняння чисел у межах 5. Попереднє і наступне число. Порядкова і кількісна лічба 37.5 KB
  Мета: показати утворення числа 5 ознайомити з цифрою 5; вчити писати цифру 5; вдосконалювати навички лічби в межах 5 розвивати вміння порівнювати числа в межах 5; розвивати логічне мислення увагу спостережливість.
57367. Порівняння чисел у межах 5. Попереднє і наступне числа. Склад числа 5. Монета 5 к. Написання цифр 34.5 KB
  Мета: продовжувати роботу над формуванням вміння порівнювати числа; закріплювати знання попереднього й наступного чисел вміння їх визначати; ознайомити з новою монетою 5 к. Порахувати числа від 1 до 5.