Лабораторные работы. Свойства топлив к поршневым

ДВИГАТЕЛЯМ

 

Лабораторная работа №1

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА

Цель работы: оценить первичные признаки качества бензина по показателям: внешний вид, плотность, испытание на медной пластинке, установить соответствие исследуемого бензина соответствующим стандартам.

Теоретические положения

Внешний вид. По стандарту в бензине не допускается наличие мутности, взвешенных и осевших на дно посторонних примесей, в том числе и воды.

     Цвет. Неэтилированные бензины бесцветны. Этилированные бензины специально окрашивают: бензин А-76 в жёлтый; АИ-93 оранжево-красный; АИ-98 жёлтый цвет.

Иногда неэтилированные бензины обладают желтоватым цветом, вызванным наличием в них смолистых веществ.

Посторонние примеси, попадающие в бензин при транспортировке,
хранении, приемоотпускных   операциях вместе   со смолистыми и нагарообразующими веществами увеличивают интенсивность накопления высокотемпературных отложений. Кроме того, абразивные частицы повышают скорость изнашивания деталей двигателя.

Мутность бензина говорит о присутствии в нем воды. Количество воды, находящейся в свободном состоянии, зависит от условий транспортировки, хранения и может быть значительным. Вода теоретически (если она во взвешенном состоянии) улучшает процесс сгорания и повышает детонационную стойкость бензина, а практически вызывает сильную коррозию всех элементов топливной системы. Вода вызывает перебои в работе двигателя, а в зимнее время может вызвать остановку двигателя из-за обледенения карбюратора и замерзания в магистралях топливной системы.

Цвет бензина служит первичным признаком определения качества. Бензин либо бесцветен, либо имеет бледно-желтый цвет, обусловленный в основном присутствием антидетонаторов.

В бензиновых двигателях не допускается наличие растворимых кислот и щелочей.

Антидетонаторы - специальные присадки повышающие октановое число.
Наибольшее распространение сегодня получили оксигенаты, маргенецсодержащие, железосодержащие антидетонаторы.

Антидетонационные присадки.                             Таблица 2

Тип добавки или присадки	Ограничение концентрации	Причина ограничения	Макс, прирост ОЧ^1
Оксигенаты	15%	Относительно низкая теплота сгорания и высокая агрессивность по отношению к резинам	4-6
Свинецсодержащие	0,17 г Рb/л	Высокий уровень токсичности и нагарообразования в камере сгорания	8
Марганецсодержащие	50 м г Мn/л	Повышенный износ и нагарообразование на свечах зажигания и в камере сгорания	5-6
Железосодержащие	38 м г Fe/л	Повышенный износ и нагарообразование на свечах зажигания и в камере сгорания	3-4
Ароматические амины	1-1,3%	Осмоление деталей двигателя и топливной системы. Увеличение износа деталей ЦПГ^2	6

 

Массовая доля серы. Общее содержание серы характеризует суммарное количество всех сернистых соединений в топливе, которые при сгорании образуют кислородные соединения серы SO₂, SO₃. При взаимодействии с водой образуются сернистая и серная кислоты, вызывающие коррозию и способствующие процессам образования отложений и износу двигателя.

Экспериментальными работами установлено, что при увеличении серы с 0,05 до 0,10% износ деталей двигателя возрастает в 1,5-2,0 раза, а при повышении количества серы до 0,20 % - еще вдвое.

Основная масса сернистых соединений, содержащихся в нефти, при получении топлива перегоняется с углеводородами, выкипающими при температуре выше 200°С. Поэтому общее количество серы в бензине редко превышает 0,05%.

Коррозионная активность моторных топлив и наличия активной среды. Требования ГОСТ предусматривают полное отсутствие активной серы. Однако при производстве бензинов из нефти с высоким содержанием серы полное удаление серы весьма затруднительно. Поэтому в нормах ГОСТ на бензин допускается сравнительно небольшое содержание в нем серы, не превышающее 0,15%.

Некоторые соединения серы, вызывающие особенно сильную коррозию металлов и в частности меди и ее сплавов, в бензинах и других топливах совершенно не допускаются. Эти соединения условно называют активной серой.

К активной сере относятся – элементарная сера S₂, меркаптаны (соединения вида RSH) и сероводород H₂S.

Бензины и другие топлива, содержащие активную серу, к применению не допускаются. Проверка бензина на отсутствие в нем активной серы производится методом испытания на медную пластинку.

При наличии в бензине активной серы медная пластинка покрывается темным налетом (от серо-стального до черного цвета в зависимости от содержания активной серы). В этом случае бензин или другое топливо бракуется и к эксплуатации не допускается.

Приняты два метода испытания топлив на медную пластинку – стандартный и ускоренный. По стандартному методу испытание длится 3 часа при температуре +50⁰С, при ускоренном методе – 18 мин при температуре 100⁰С.

Плотность бензина. Плотность при температуре 20°С должна находится в заданном диапазоне. Плотность бензина относится к температуре 20°С и к плотности воды при температуре 4°С, принятой за единицу. Плотность обозначается ρ.

Превышениеплотности как-либо на работе двигателя не сказывается и важна только при транспортировке и определении стоимости, так как оптом продается по весу, а в розницу - по объему, но может служить критерием определения качества.

Как известно, фонды на автомобильный бензин устанавливаются в весовых единицах, отоваривание и учёт на нефтебазах и при оптовых перевозках также производится в весовых единицах. Розничная продажа бензина и его отпуск при заправке баков транспортных средств производится в литрах. Утвержденные нормы расхода бензина автотранспортом устанавливаются также в литрах.

Следовательно, система учёта и отчётности, а также расчёты при составлении заявок на снабжение должны предусматривать перевод количества бензина из весовых единиц в объемные и обратно. Кроме того, контроль наличия и остатков в ёмкостях автомобильных заправочных станций (АЗС) также невозможен без чётко налаженного перевода весовых единиц измерения в объёмные.

Для пересчёта количества бензина в объёмных единицах в весовые достаточно умножить объёмное количество бензина, замеренное при какой-либо температуре, на плотность бензина при той же температуре, т.е.

G_T = V_T*ρ_t,

где G_T – количество бензина в весовых единицах, (кг); V_T – количество бензина в объёмных единицах, (л); ρ_t – плотность бензина при той же температуре, (г/см³).

Или при обратном пересчёте и тех же обозначениях V_T = G_T*/ρ_t.

Практическое определение плотности бензина при данной температуре и приведение её к заданной температуре составляет основное целевое назначение работы.

    Плотность измеряется массой тела, заключённой в единице его объёма и имеет размерность в системе СГС г/см³ (ГОСТ 3900-47), в системе СИ кг/м³.

Плотность не следует смешивать с удельным весом, который представляет собой отношение веса тела к весу воды в том же объёме. За единицу массы принята масса воды объёмом 1см³ при +40С. Следовательно, удельный вес, отнесённый к воде, имеющей температуре +40С, численно равен плотности. В системе СИ удельный вес имеет размерность н/м³.

Если же удельный вес отнесен к воде, имеющей другую температуру, как в некоторых старых стандартах к 15⁰С или 20⁰С, то он численно не равен плотности.

По действующему стандарту плотность обозначается буквой ρ_t, где t – температура бензина.

Удельный вес обозначается буквой , где t₁ – температура бензина, t₂ – температура воды, к которой отнесён удельный вес (например , , и т.д.).

Плотность бензина принято указывать при температуре +20⁰С. Если температура бензина в момент определения его плотности отличалась от указанной (рис.3), следует ввести температурную поправку.

Средние температурные поправки плотности нефтепродуктов.

Таблица 3

Замеренная плотность неф- тепродуктов	Температур- ная поправка на 1^0С	Замеренная плотность неф- тепродуктов	Температурная поправка на 1^0С
0,720 – 0,7299	0,000870	0,820 – 0,8299	0,000738
0,730 – 0,7399	0,000857	0,830 – 0,8399	0,000725
0,740 – 0,7499	0,000844	0,840 – 0,8499	0,000712
0,750 – 0,7599	0,000831	0,850 – 0,8599	0,000699
0,760 – 0,7699	0,000818	0,860 – 0,8699	0,000686
0,770 – 0,7799	0,000805	0,870 – 0,8799	0,000673
0,780 – 0,7899	0,000792	0,880 – 0,8899	0,000660
0,790 – 0,7999	0,000778	0,890 – 0,8999	0,000647
0,800 – 0,8099	0,000765	0,900 – 0,9099	0,000633
0,810 – 0,8199	0,000752	0,910 – 0,9199	0,000620

Аппаратура и реактивы

1.Воронки делительные вместимостью 50-100 мл.

2.Мерный цилиндр на 10 мл.

3.Пробирки из бесцветного стекла.

4.Пипетки.

5.Вода дистиллированная по ГОСТ 5607-53, проверенная на нейтральность.

6.Фенолфталеин по ГОСТ 5850-51, 1%-ный спиртовой раствор.

7.Метилоранж 0,02%-ный водный раствор.

8.Химический штатив.

9. Пластинки из электролитной меди.

10. Автомобильные бензины марок: АИ-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98.

11. Термометр.

12. Набор ареометров (нефтеденсиметров) по ГОСТ 1284-41 с ценой деления 0,0005 г/см³ или 0,001 г/см²; ГОСТ 1289-41.

 

Порядок проведения работ