Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема 4. Эксплуатационные свойства и использование дизельного топлива
4.1 Требования, предъявляемые к дизельному топливу Дизельные двигателя по сравнению с карбюраторными имеют следующие преимущества: высокая экономичность, применение в качестве топлива более широких фракций нефти, лучшая приемистость и возможность перехода на режим с нагрузкой без полного прогрева, надежность и долговечность в эксплуатации. Рабочий процесс отличается от рабочего процесса карбюраторного двигателя приготовлением и воспламенением топливовоздушной смеси. В дизельном двигателе топливо непосредственно впрыскивается в камеру сгорания, где находится воздух с высокой температурой и где практически одновременно происходят образование топливовоздушной смеси и ее самовоспламенение. Степень сжатия у дизельных двигателей составляет 14 - 20, коэффициент избытка воздуха 1,4 - 1,5. Дизельное топливо, кроме общих, должно отвечать следующим требованиям: – иметь хорошие смесеобразующие свойства и воспламеняемость; – обладать соответствующей вязкостью; – иметь хорошую прокачиваемость при различных температурах окружающей среды; – не содержать сернистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды.
4.2 Условие сгорания топлива Для того, чтобы топливо самовоспламенялось, оно должно быть нагрето до определенной температуры, называемой температурой самовоспламенения. Она зависит от химического состава топлива и от внешних условий (давления, состава рабочей смеси, типа камеры сгорания). Наличие ароматических углеводородов в дизельном топливе, обладающих высокой устойчивостью к образованию перекисных соединений, вызывает увеличение периода задержки самовоспламенения, а вследствие этого жесткую работу двигателя. Свойство дизельного топлива, характеризующее легкую или жесткую работу двигателя, оценивают по его самовоспламеняемости. Эту характеристику определяют путем сравнения работы стандартного двигателя на испытуемом и на эталонном топливах. Оценочным показателем служит цетановое число топлива. Цетановое число дизельного топлива представляет собой процентное (по объему) содержание цетана в смеси с альфаметилнафталином, которое по самовоспламеняемости равноценна испытуемому в стандартном двигателе топливу. Цетан обладает малым периодом задержки воспламенения. Его цетановое число принято за 100 ед. Альфаметилнафталин представляет собой ароматический углеводород, обладающий большим периодом задержки воспламенения и вызывает очень жесткую работу двигателя. Цетановое число его условно принято за 0 ед. Например, самовоспламеняемость испытуемого топлива равноценна самовоспламеняемости смеси, состоящей из 45% цетана и 55% альфаметилнафталина, то цетановое число топлива будет равно 45 ед. Цетановое число определяют по совпадению вспышек на одноцилиндровой установке ИТ9-ЗМ, работающей по принципу самовоспламенения топлива от сжатия (ГОСТ 3123-87). Конструкция установки обеспечивает изменение степени сжатия в пределах от 7 до 23. Сначала пускают двигатель и устанавливают стандартный режим работы, после чего переводят на испытуемое топливо. Изменяя степень сжатия, добиваются начала самовоспламенения топлива в ВМТ. Затем подбирают такую смесь цетана с альфаметилнафталином, чтобы она при этих же условиях самовоспламенялась строго в ВМТ. Процентное содержание цетана в этой смеси показывает цетановое число испытуемого топлива.
Для получения дизельного топлива лучше использовать нефти алканового и алканоцикланового оснований, в дистиллятах которых содержание ароматических углеводородов относительно невысоко. Цетановое число дизельного топлива должно быть не менее 45 ед. Применение топлива с меньшим цетановым числом приводит к увеличению периода задержки самовоспламенения и возникновению жесткой работы двигателя, выше 50 ед. нецелесообразно из-за уменьшения полноты сгорания топлива. Для повышения цетанового числа дизельного топлива к нему прибавляют специальные высокоцетановые компоненты, например, соответствующие фракции жидкого топлива, получаемого в результате синтеза из оксида углерода и водорода. Для этого также вводят в топливо специальные присадки - перекиси углеводородов, нитросоединения - нитроалканы, изопропилнитрат. Однако при этом снижается стабильность топлива при хранении. На процесс сгорания топлива значительное влияние оказывает конструктивные и эксплуатационные факторы. Положительное влияние оказывают повышение степени сжатия, а, следовательно, температура и давление воздуха в цилиндре двигателя. При этом снижается период задержки самовоспламенения, и двигатель работает более мягко.
Увеличение угла опережения впрыска топлива отрицательно сказывается на периоде задержки самовоспламенения, так как топливо поступает в менее сжатую и нагретую среду, и работа двигателя будет более жесткой. Если впрыскивание происходит очень рано, то за счет воспламенения и преждевременного сгорания части топлива может развиться значительное давление до прихода поршней в ВМТ. Это вызывает потерю мощности двигателя. Форма камеры сгорания должна обеспечивать интенсивное вихреобразование при сжатии воздуха, обеспечивающее сокращение времени нагрева и испарения впрыснутого топлива. В качестве материала для поршней лучше использовать чугун, а не алюминий, так как он обладает меньшей теплопроводностью, и его температура будет выше, что способствует уменьшению периода самовоспламенения.
4.3 Смесеобразующие свойства дизельного топлива При впрыскивании топлива в среду сжатого воздуха, которая нагрета до температуры 600 - 700°С, часть топлива самовоспламеняется, и процесс горения с выделением теплоты начинается еще до окончания цикловой подачи топлива. Образование топливовоздушной смеси протекает при более высокой температуре, чем в карбюраторном двигателе, которая повышается вследствие частичного совмещения процессов образования и сгорания топливовоздушной смеси. Образование рабочей смеси в дизельном двигателе зависит от ряда факторов, основными из которых являются: температура и давление в камере сгорания, надежность подачи и степень распыливания топлива при впрыске, физико-химические свойства топлива. Температура и давление в камере сгорания зависят от степени сжатия, охлаждения двигателя, частоты вращения коленчатого вала, наличия наддува. Надежность подачи топлива является необходимым предварительным условием правильного смесеобразования и сгорания. Механческие примеси даже в небольшом количестве забивают фильтрующие элементы, вызывают износ плунжерных пар, корпуса и иглы распылителя форсунок, изготовленных с высокой точностью. Износ прецизионных деталей приводит к снижению давления и цикловой массовой подачи топлива, уменьшению давления впрыскивания, утечки топлива из-под иглы распылителя форсунок, что практически полностью нарушает работу двигателя. Содержание механических примесей в дизельном топливе не допускается (ГОСТ 6370-59). Присутствие воды в топливе снижает надежность топливоподачи, ухудшает пуск двигателя, а при эксплуатации в зимнее время нарушает топливоподачу из-за образования в трубопроводах кристаллов льда. Поэтому содержание воды в дизельном топливе не допускается. Под низкотемпературными свойствами топлив понимается их способность обеспечить работоспособность системы топливоподачи при отрицательных температурах. Монотонное повышение вязкости с уменьшением температуры характерно для ньютоновских жидкостей. При определенной низкой температуре вязкость становится большой и наступает вязкостное застывание.
Склонность топлив к образованию кристаллов и потере подвижности оценивают по температурам помутнения, кристаллизации и застывания. Температурой помутнения называют температуру, при которой теряется физическая однородность топлива вследствии образования микрокристаллов наиболее высокоплавких углеводородов и воды. Эта температура определяется по ГОСТ 5066-56, и значение ее у летнего топлива должно составлять не выше -5°С, зимнего -35°С. Температура кристаллизации - температура, при которой кристаллы в топливе обнаруживаются невооруженным глазом. Температура застывания – температура, при которой происходит сращивание кристаллов и топливо теряет подвижность. Зимнее топливо должно иметь температуру застывания не выше -45°С, летнее -10°С (ГОСТ 20287-74). Для улучшения низкотемпературных свойств проводят частичную депарафинизацию топлива, применяют депрессоры (депрессорные присадки), которые препятствуют увеличению и сращиванию кристаллов. Под распыливанием топлива понимают разделение его на мельчайшие частицы для создания наилучших условий смесеобразования и испарения. При струйном распыливании топливо попадает в среду сжатого воздуха, имеющего вихреобразное движение. Под действием кинетической энергии, сообщенной при впрыскивании, оно достаточно полно перемешивается с воздухом и испаряется. На качество смесеобразования при этом влияют степень распыливания и длина струи впрыскиваемого топлива. При увеличении давления впрыскивания возрастает скорость струи и уменьшается диаметр капель. На тонкость и однородность распыливания топлива оказывают влияние также противодавление в цилиндре, диаметр сопла форсунки, вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Увеличение противодавления или повышение плотности среды, в которую впрыскивается топливо, улучшают распыливание. В двигателях с вихревыми камерами процесс смесеобразования протекает лучше за счет более полного сгорания топлива. В вихревой камере топливо самовоспламеняется и частично сгорает, образующиеся продукты выходят в основную камеру, где интенсивно перемешиваются с воздухом и догорают. Скорость испарения впрыснутого топлива возрастает с улучшением качества распыливания. При применение топлива, имеющего плохую испаряемость и выкипающего при высоких температурах, скорость испарения может уменьшится настолько, что топливо не успеет перейти в газообразное состояние, т.е. полностью не сгорит. При этом увеличивается расход топлива, повышается износ деталей цилиндропоршневои группы из-за смывания несгоревшим топливом масла со стенок гильз цилиндров.
Испаряемость топлива оценивается фракционным составом. Для пуска двигателя желателен облегченный фракционный состав вследствие недостаточно высокой температуры и пониженного давления сжатого воздуха в цилиндрах двигателя. На пуск двигателя оказывает влияние также цетановое число. Чем выше цетановое число, тем легче осуществляется пуск двигателя. Пусковые свойства дизельного топлива оцениваются температурой выкипания 50% топлива. Данная фракция должна перегоняться у марок топлива Л (летнее), 3 (зимнее) при температуре не выше 280°С, А (арктическое) - 255°С. 95% топлива марки Л должно перегоняться при температуре не выше 360°С, 3 - 340°С, А -330°С. Фракционный состав дизельного топлива определяют также, как карбюраторного (ГОСТ 305-82). Определяют также температуру вспышки (ГОСТ 6336-75). Под температурой вспышки понимают ту минимальную температуру, до которой необходимо нагреть топливо, чтобы пары, образующиеся над его поверхностью, возгорались при поднесении открытого пламени. Значение ее у топлива марки Л должно быть не ниже 40°С (3 - 35°С, А - 30°С). Одно из важнейших требований к качеству дизельного топлива – легкая прокачиваемость при различных температурах окружающей среды. Это качество зависит от вязкости и температуры застывания. В свою очередь вязкость зависит от температуры. Например, зимнее топливо при температуре 20°С имеет вязкость 6,36сСт, при минус 20°С - 50,92сСт. При повышении вязкости дизельное топливо хуже проходит через топливные фильтры, в результате чего снижается подача топлива. Распыливание топлива ухудшается с увеличением последней. Оптимальная кинематическая вязкость дизельного топлива составляет 3 - 8сСт при 20°С (рис. 4).
Использование топлива с вязкостью меньше указанных значений недопустимо, так как оно одновременно служит смазывающей жидкостью для приборов системы питания. Кинематическую вязкость определяют по ГОСТ 33-66 с помощью капиллярных вискозиметров ВПЖ-1, ВПЖ-2 и Пинкевича.
4.4 Нагарообразующие свойства топлива На процесс нагарообразования в дизельном двигателе оказывают влияние следующие качества топлива: неполнота сгорания из-за тяжелого фракционного состава и повышенной вязкости; наличие в топливе высокомолекулярных смолисто-асфальтовых соединений, непредельных углеводородов, сернистых соединений и механических примесей; повышенная зольность. Массовая доля серы в топливе определяется по ГОСТ 19121-73 и должна составлять в летнем и зимнем топливах не более 0,2 - 0,5%, арктическом - 0,4%. Содержание в топливе активных сернистых соединений не допускается и определяется по ГОСТ 6321-69 испытанием на медной пластинке.
Наличие механических примесей в топливе не допускается и определяется по ГОСТ 6370-59. Зола нежелательная часть дизельного топлива. Зольность топлива определяется по ГОСТ 1461-75 и допускается не более 0,01%. Она представляет собой минеральный остаток после сжигания топлива при температуре 800 - 850°С. Для оценки склонности топлива к нагарообразованию используют показатель коксуемости. Его удобно применять для сравнительной оценки различных партии топлива. Коксуемость топлива определяется по ГОСТ 19932-74. По стандарту допускается не более 0,05%. На практике определяют коксуемость остатка, получаемого после отгона из колбы 90% топлива. Коксуемость 10% остатка допускается не более 0,3%. Косвенно показатель коксуемости топлива можно оценивать по содержанию в нем смол. Концентрация фактических смол в топливе определяется по ГОСТ 8489-85 и допускается для летнего топлива не более 30 мг, зимнего и арктического - 40 мг на 100 см. К лако- и нагарообразованию склонны непредельные углеводороды. Их содержание можно оценить по йодному числу. Это число равно количеству йода, выраженному в граммах, которое вступает в реакцию со 100 г топлива. Йодное число определяют по ГОСТ 2070-55. Оно не должно превышать 6 г на 100 г топлива.
4.5 Коррозионные свойства топлива Основным фактором, обуславливающим коррозию, является содержание в топливе водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот, воды и сернистых соединений. По требованию ГОСТ 305-82 в дизельном топливе содержание водорастворимых кислот, щелочей и воды не допускается. Органические кислоты оказывают слабое коррозионное действие на детали цилиндропоршневой группы и материалы емкостей для хранения и перекачивания топлива. Содержание их оценивают по показанию кислотности. По стандарту кислотность дизельного топлива должна быть не более 5 мл КОН на 100 см3. Особенно сильное влияние на повышение коррозионных износов оказывают содержащиеся в топливе сернистые соединения. В зоне высоких температур, где конденсация влаги ограничена или отсутствует, преобладает газовая коррозия от воздействия сернистых SОз или серных SОз ангидридов. В области пониженных температур, где возможны конденсация влаги и образование сернистой и серной кислот, преобладает кислотная коррозия. Отрицательное действие сернистых соединений в еще большей степени проявляется в условиях пониженных температур. Активность действия их в топливе проверяют испытанием на медной пластинке согласно ГОСТ 6321-69. Наличие активных сернистых соединений в топливе, обуславливающих сильную коррозию деталей цилиндропоршневой группы и емкостей для хранения, не допускается. Для снижения коррозионного воздействия этих соединений топлива на детали двигателя используют антикоррозионные покрытия на верхних компрессионных кольцах и верхней части гильз цилиндров, что значительно снижает их износ.
4.6 Марки и виды дизельных топлив В зависимости от условий применения устанавливаются три марки дизельного топлива (ГОСТ 305-82): – Л (летнее) - рекомендуемое для использования при температуре окружающего воздуха 0°С и выше; – 3 (зимнее) - рекомендуемое для применения при температуре окружающего воздуха минус 20°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35°С) и минус 30°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45°С); – А (арктическое) - рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50°С и выше. По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида: 1. Массовая доля серы не более 0,2%; 2. Массовая доля серы не более 0,5% (для марки А не более 0,4%). В условное обозначение топлива марки Л входят доля серы и температура вспышки, топлива марки 3 - массовая доля серы и температура застывания, топлива марки А- массовая доля серы. Примеры условного обозначения: 1. Топливо летнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой вспышки 40°С - топливо дизельное Л-0,2-40 ГОСТ 305-82; 2. Топливо зимнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания -35°С - топливо дизельное 3-0,2-35 ГОСТ 305-82; 3. Топливо арктическое с массовой долей серы 0,4% - топливо дизельное А-0,4 ГОСТ 305-82.
|
|||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-01-08; просмотров: 106; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.218.196.182 (0.041 с.) |