Определение температуры вспышки в закрытом тигле

Цель лабораторной работы - изучение принципа определения температуры вспышки топлива.

Теория

Определение температуры вспышки используют для оценки качества нефтепродуктов и для классификации производства, помещений и установок по степени пожарной опасности.

Температура вспышки - это минимальная температура, при которой пары топлива, нагреваемые в закрытом тигле, образуют с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует огнеопасность нефтепродукта при его транспортировании, хранении и заправке. Температура вспышки в закрытом тигле должна быть для дизельного топлива летнего не ниже 40°С, зимнего - не ниже 35°С и арктического - не ниже 30°С. Чем выше температура вспышки, тем меньше пожарная опасность топлива.

Сущность метода заключается в определении самой низкой температуры топлива, при которой в условиях испытания над его поверхностью образуется смесь паров с воздухом, которая вспыхивает при поднесении пламени, но не способна к дальнейшему горению.

Если испытуемый нефтепродукт содержит более 0,05% воды, его обезвоживают. Тигель прибора промывают бензином Б-70 и тщательно высушивают. Испытуемый нефтепродукт и тигель должны иметь температуру не менее чем на 20°С ниже предполагаемой температуры вспышки.

Нефтепродукт наливают в тигель до метки, закрывают крышкой, вставляют термометр и помещают тигель в нагревательную баню. При анализе нефтепродуктов с температурой вспышки до 50° С нагревательная баня должна быть предварительно охлаждена до комнатной температуры (20±5°С).

Прибор помещают в таком месте, где нет заметного движения воздуха и где свет настолько затемнен, что вспышка хорошо видна. Для лучшей защиты от движения воздуха и влияния света прибор окружают щитом из листовой кровельной стали, окрашенным с внутренней стороны черной краской. Перед определением записывают барометрическое давление.

Оборудование и инструменты

Установка

Аппарат для определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле показан на рис. 3.3. Тигель 5, крышка 3, заслонки 2 и мешалки 4 аппарата изготовлены из латуни. На крышке расположен пружинный механизм 7 перемещения заслонки и термометр 4. В комплект аппарата входят воздушная баня. Тигель из гнезда бани вынимают с помощью ухвата. На внутренней стороне тигля выполнен круговой уступ, указывающий уровень испытуемого дизельного топлива. Три отверстия трапецеидальной формы в крышке закрывают заслонкой 2. При вращении заслонки рукояткой отверстие открывается, к нему подносится лучина. В первоначальное положение заслонка возвращается под действием принудительного механизма, расположенного в рукоятке перемещения заслонки. Дизельное топливо перемешивается мешалкой с лопастями, приводимой во вращение механическим приводом от руки испытателя;

Рисунок 15. Аппарат для определения температуры вспышки
1 - термометр; 2 - заслонка; 3 - крышка - переходная муфта термометра; 4 - мешалка; 5 - тигель; 6 - штифт крышки; 7 - пружинный механизм

частота вращения мешалки 90..120 мин^-1. Аппарат снабжен регулятором скорости нагревания.

Электрическое питание аппарата происходит от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц; мощность, потребляемая аппаратом, не более 1000 Вт.

Для контроля вспышки дизельного топлива используют стеклянный термометр типа ТН-1 №1 со шкалой от 0°С до +170 °С.

Приложение 1

 

Таблица 5 - Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305-82)

 

Показатели	Норма для марок
Л		А
Цетановое число, не менее
Фракционный состав: 50% перегоняется при температуре, ^0С, не выше 90% перегоняется при температуре (конец перегонки) ^0С, не выше
Кинематическая вязкость при 20°С, мм^2/с	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0
Температура застывания, 0С, не выше, для климатической зоны: умеренной холодной	-10 -	-35 -45	- -55
Температура помутнения, ^0С, не выше, для климатической зоны: умеренной холодной	-5 -	-25 -35	- -
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже: для тепловозных, судовых дизелей и газовых турбин для дизелей общего назначения
Массовая доля серы, %, не более, в топливе: вида I вида II	0,20 0,50	0,20 0,50	0,20 0,40
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более	0,01	0,01	0,01
Содержание фактических смол, мг/100 см топлива, не более
Кислотность, мгКОН/100 см^3 топлива, не более
Плотность при 20°С, кг/м^3, не более

 

Примечание. Для топлив марок Л, 3,А: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды отсутствие, испытание на медной пластинке - выдерживают.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Подготовка к исследованиям

1. Откройте шкаф и возьмите одну из канистр с топливом. Топливо для дизелей общего назначения (приложение 1).

2.Часть выбранного топлива залейте в тигель 3. Поместите канистру с топливом обратно в шкаф.

4. Вставьте тигель в аппарат для определения температуры вспышки

5. Закройте тигель крышкой.

6. Подключите газовый шланг к отверстию на крышке тигля.

7. Укрепите на крышке стеклянный термометр.

8. Переведите тумблер в положение "ВКЛ"; регулятор подачи газа - в положение "ОТКРЫТ"; тумблер запальника - на максимум. Можете приступать к исследованиям.

Рисунок.16. Канистры с различными видами топлива

.

Рисунок. 17. Тигель

 

Рисунок. 18. Взятие образца топлива

 

Рисунок.19. Аппарат для определения температуры вспышки

 

 

Рисунок. 20. Стеклянный термометр (ТН-1 №1)

 

Рисунок. 21. Крышка тигля

1 - мешалка; 2 - корпус; 3 - заслонка; 4 - газовая горелка;

5 - отверстие для подвода газа; 6 - отверстие для термометра;

7 - пружинный механизм

Рисунок. 22. Аппарат для определения температуры вспышки в собранном состоянии

 

Исследование нефтепродуктов

1. Нефтепродукт в собранном приборе нагревают следующим образом: при анализе нефтепродуктов с температурой вспышки до 50°С температуру повышают регулятором нагрева со скоростью 1°С в 1 мин при непрерывном перемешивании с начала и до конца определения. При анализе нефтепродуктов с температурой вспышки от 50°С до 150°С начальный нагрев ведут со скоростью 5-8°С, а при анализе нефтепродуктов с температурой вспышки выше 150°С - со скоростью 10-12°С в 1 мин при периодическом перемешивании.

Когда нефтепродукт нагревается до температуры на 20°С ниже предполагаемой температуры вспышки, нагрев ведут так, чтобы температура повышалась на 1°С в 1 мин.

При температуре на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки начинают проводить испытание на вспышку через 1°С для нефтепродуктов с температурой вспышки до 50°С и через 2°С - для нефтепродуктов с температурой вспышки выше 50°С. При этом нефтепродукт непрерывно перемешивают вращением мешалки (в этой лабораторной работе данное действие происходит автоматически через гибкую передачу от аппарата). Только в момент испытания на вспышку перемешивание прекращают. Поворотом пружинного рычага открывают окно крышки тигля, и подносят зажженную лучину к отверстию (в этой лабораторной работе данное действие происходит автоматически от постоянно горящей газовой горелки, окно крышки тигля открывается пользователем с помощью пружинного механизма). Окно крышки открывают на 1 сек. Если вспышка не произошла, то продукт вновь перемешивают, повторяя операцию через 1-2°С.

За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении первого синего пламени над поверхностью нефтепродукта. Расхождение между параллельными определениями температуры вспышки в закрытом тигле не должны превышать следующих величин: при температуре вспышки до 50°±1°С; при температуре вспышки выше 50°С±2°С.

2. Температура нагревания отражается в верхнем углу монитора. Температурный момент вспышки зафиксируйте в таблице 3.1.

3. Выключите прибор тумблером в положение «ВЫКЛ», регулятор нагрева переведите в нулевое положение (в данной лабораторной работе подача газа и запальник отключатся автоматически).

4. Разберите прибор в обратной последовательности.

5. Откройте крышку канистры для отработанного топлива. Слейте топливо, закройте крышку.

6. Приступайте к следующим исследованиям в той же последовательности, указанной в подразделе 4.1.

Рисунок. 23. Канистра для отработанного топлива

 

Обработка результатов

При давлении выше или ниже 101,325 кПа (760 мм рт. ст.) вводят поправку на стандартное давление. Ее определяют по формуле:

 

или

(1)

где и р— фактическое барометрическое давление, соответственно кПа и мм рт. ст.

Можно также воспользоваться поправками, приведенными в табл.3.1.

Температуру вспышки с поправкой вычисляют алгебраическим сложением найденной температуры и поправки. За результат испытаний принимают среднее арифметическое двух последовательных определений.

 

(2)

 

где t–температура воспламенения испытуемого ДТ;
t^*– поправка на барометрическое давление.

По окончании вычислений делается вывод о пригодности к применению данного образца топлива и о характере работы двигателя на этом топливе.

 

Таблица 6 - Поправка на барометрическое давление

 

Давление, кПа	Давление, мм рт. ст.	Температурная поправка, °C
84,8…88,4	636…663	+4
88,5…92,1	664…691	+3
92,2…95,7	692…718	+2
95,8…99,4	719…746	+1
103,2…106,8	774…801	-1

Отчет

Отчет должен включать в себя:

1. Название лабораторной работы.

2. Цель лабораторной работы (студент должен сформулировать самостоятельно).

3. Приборы и материалы (рисунок, название и описание).

4. Порядок выполнения работы.

 

Результаты испытания

№ опыта	Температура вспышки	Поправка на барометрическое давление	Температура вспышки с поправкой на барометрическое давление	Температура вспышки по ГОСТ

6. Контрольные вопросы

1. Назначение определения температуры вспышки.

2. Что такое температура вспышки топлива?

3. Что характеризует температура вспышки нефтепродукта?

4. Какая температура вспышки в закрытом тигле характерна для дизельного топлива?

5. В чем заключается сущность метода определения температуры вспышки топлива?

 

Лабораторная работа № 5