Газообразные топлива. Особенность их применения. Преимущества и недостатки газообразных топлив при их эксплуатации

Газообразное топливо с каждым годом находит все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. В сельскохозяйственном производстве газообразное топливо широко используется для технологических (при отоплении теплиц, парников, сушилок, животноводческих и птицеводческих комплексов) и бытовых целей. В последнее время его все больше стали применять для двигателей внутреннего сгорания.

По сравнению с другими видами газообразное топливо обладает следующими преимуществами:

- сгорает в теоретическом количестве воздуха, что обеспечивает высокие тепловой кпд и температуру горения;

- при сгорании не образует нежелательных продуктов сухой перегонки и сернистых соединений, копоти и дыма;

- сравнительно легко подводится по газопроводам к удаленным объектам потребления и может храниться централизованно;

- легко зажигается при любой температуре окружающего воздуха;

- требует сравнительно небольших затрат при добыче, а значит, является по сравнению с другими более дешевым видом топлива;

- может быть использовано в сжатом или сжиженном виде для двигателей внутреннего сгорания;

- обладает высокими противодетонационными свойствами;

- при сгорании не образует конденсата, что обеспечивает значительное уменьшение износа деталей двигателя и т.п.

Вместе с тем газообразное топливо имеет также определенные отрицательные свойства, к которым относятся: отравляющее действие, образование взрывчатых смесей при смешении с воздухом, легкое протекание через неплотности соединений и др. Поэтому при работе с газообразным топливом требуется тщательное соблюдение соответствующих правил техники безопасности.

Применение газообразных видов топлива обусловливается их составом и свойствами углеводородной части. Наиболее широко применяются природный или попутный газ нефтяных или газовых месторождений, а также заводские газы нефтеперерабатывающих и других заводов. Основными составляющими компонентами этих газов являются углеводороды с числом углеродных атомов в молекуле от одного до четырех (метан, этан, пропан, бутан и их производные).

Природные газы из газовых месторождений практически полностью состоят из метана (82... 98 %), с небольшой примесью этана (до 6 %), пропана (до 1,5 %) и бутана (до 1 %). В попутных нефтяных газах содержание метана колеблется в более широких пределах (40... 85 %), но в них, кроме того, содержится этан и пропан (до 20 % каждый). Заводские газы содержат как парафиновые, так и олефиновые углеводороды, которые чаще всего используются как сырье для синтеза пластических масс и других веществ.

В горючих газах, кроме углеводородов, могут содержаться и другие компоненты, такие, как водород, оксиды углерода, азот, кислород, сероводород, пары воды и др. Входящие в состав газа неуглеводородные компоненты – водород, оксидуглерода (II) и др. – имеют невысокую теплоту сгорания, а некоторые из них (диоксид углерода, азот), не участвуя в сгорании вообще, снижают теплотворную способность топлива. Поэтому в зависимости от назначения газ специально очищают от нежелательных соединений.

Газообразное топливо по теплоте сгорания условно делят на три группы:

высококалорийное – с теплотой сгорания более 20 000 кДж/м3 (природные газы из газовых скважин и нефтяные, получаемые из скважин попутно с нефтью и при переработке ее);

среднекалорийное – с теплотой сгорания 10 000... 20 000 кДж/м3 (коксовый, светильный газы и др.);

низкокалорийное – с теплотой сгорания до 10 000 кДж/м3 (доменный, генераторный газы и др.).

В зависимости от физических свойств газы могут быть разделены на сжатые и сжиженные. Некоторые газы, обладающие низкой критической температурой, не переходят в жидкое состояние при обычной температуре даже под действием высокого давления. Так, метан до температуры –82 °С находится в газообразном состоянии. При температуре ниже –82 °С метан под воздействием небольшого избыточного давления превращается в жидкость, а при охлаждении до –161 °С метан сжижается уже в условиях атмосферного давления. Газы, которые имеют критическую температуру ниже обычных температур их применения, используют в основном в сжатом виде (при давлении до 20 МПа), поэтому их называют сжатыми газами. Сжиженные газы – это газы, критическая температура которых выше обычных температур их применения. Такие газы используют в сжиженном виде при повышенном давлении (до 1,5 … 2 МПа).

59. вязкостно-температурные свойства масел, их оценка. Расшифруйте и дайте рекомендации по применению марки масла. Классификация SAE и API

оцениваются: 1.показателями вязкости: мм2/с – система SAE –

пример 10(класс вязкости)W(зима)40(вязкость масла при температуре +10)

SAE классификация масел по вязкости, разработанная Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE), подразделяет масла на классы по текучести, т.е. способности масла течь и одновременно "прилипать" к поверхности металла. Она действует в Европе, США, Японии и других странах.

индекс вязкости – ИВ- условный показатель, характеризующий степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и является результатом сопоставления одного масла с двумя эталонами: достигается путем применения синтетич.масел

по API - API система классификации моторных масел (API Engine Service Classification System) развивалась с 1969 года в результате совместной работы API, ASTM и SAE. Система полностью изложена в стандартах ASTM D 4485 "Стандартная спецификация на качество эксплуатационных свойств моторных масел" (Standart Performance Specification for Performance of Engine Oils) и SAE J183 APR96 "Качество эксплуатационных свойств моторных масел и эксплуатационные классификации двигателей (за исключением энергосберегающих масел)" (Engine Oil Performance and Engine Service Classifications (Other than "Energy Conserving"). –

пример S(сервис бензиновый двигатель)J/C(дизеля)F(показатель качества от А до эф хороший)

трансмиссионные масла – ТМ-1 (-5), GL-1(-5) – для карданных передач, редукторов, задних и передних мостов, рулевого управления. Пятые для гипоидных передач

60. Классификация моторных масел и основные требования к их эксплуатационным свойствам. Соответствие отечественных и зарубежных моторных масел.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

Производители моторных масел и двигателестроители используют для обозначения характеристик масел и областей их применения одни и те же обозначения, принятые в классификациях:

- SAE (Общество автомобильных инженеров),

- API (Американский институт нефти),

- ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей),

- ILSAC (Международный комитет по стандартизации и одобрению смозочных материалов).

Моторные масла классифицируют по трем основным признакам: вязкостно-температурные свойства, область применения и уровень эксплуатационных свойств, наличие или отсутствие энергосберегающих свойств. Надежность работы двигателя во многом определяется выбором масла с оптимальной вязкостью. В широком диапазоне условий эксплуатации, наиболее эффективны масла с пологой вязкостно-температурной характеристикой (т.е. масла, вязкость которых в наименьшей степени меняется при изменении температуры масла).

Для обеспечения минимального износа деталей двигателя лучше использовать масла большей вязкости. Однако чрезмерное повышение вязкости увеличивает потери на трение, что приводит к повышенному расходу топлива. Снижение исходной вязкости как правило улучшает прокачиваемость масел при низких температурах, которая характеризует способность масла своевременно поступать к местам смазки при пуске двигателя. Чем лучше прокачиваемость, тем ниже износ деталей двигателя при пуске и выше КПД за счет уменьшения расхода топлива. Поэтому конструкторы стремятся к выбору оптимальной величины вязкости масла в зависимости от типа двигателя и условий его эксплуатации.

Основными путям повышения "литровой мощности" в современных и перспективных двигателях являются: повышение степени сжатия в цилиндрах двигателя, оптимизация состава топливно-воздушной смеси (например, прямого впрыска топлива под высоким давлением) и введение наддува воздуха. Однако это приводит к росту тепловых и механических нагрузок на детали двигателя и условия работы масла существенно ужесточаются. Интенсивный контакт масла с прорывающимися в картер газами увеличивает скорость его окисления. Воздействие горячих газов и нагретых поверхностей на пленку масла на деталях цилиндро-поршневой группы приводит к образованию высокотемпературных углеродистых отложений (нагаров и лаков). Закоксовывание поршневых канавок может привести к уменьшению подвижности поршневых колец, с появлением повышенного износа и задира поверхности гильзы цилиндра, а в конечном итоге - к поломке поршневых колец с потерей компрессии двигателя.

 

В целях облегчения веса двигателя конструкторы прибегают к уменьшению емкости систем смазки, что приводит к возрастанию кратности циркуляции масла и интенсификации его окисления. Эффективное снижение скорости образования нагаров и лаков в системе смазки двигателя возможно только в том случае, когда масло обладает достаточно высокими моюще-диспергирующими и антиокислительными свойствами.

Для увеличения надежности и обеспечения высокого ресурса работы двигателя необходимо, чтобы моторные масла имели высокий уровень противоизносных и противозадирных свойств.

Для снижения коррозионного износа деталей цилиндро-поршневой группы и вкладышей коленчатого вала, вызываемого кислыми продуктами сгорания топлива, моторные масла должны обладать нейтрализующим действием.

Требования к маслу определяются не только типом двигателя, конструктивными особенностями агрегатов, но и условиями эксплуатации, а также качеством топлива. Так, при работе на непрогретом двигателе и (или) некачественном топливе, в результате неполного сгорании топлива происходит попадание продуктов неполного сгорания в картер с последующим окислением и загрязнением масла. В результате этого в условиях конденсации влаги в картере двигателя может значительно повышаться образование низкотемпературных отложений (шлама). Предотвратить шламообразование в картере двигателя можно за счет применения масел с высокими диспергирующими свойствами.

Надежность двигателей в значительной степени зависит от способности моторных масел сохранять свои эксплуатационные свойства при обводнении, что особенно характерно для масел, используемых в судовых дизелях.

Современные масла должны сохранять эксплуатационные свойства длительное время (от 500 до 2000 моточасов работы двигателя, примерно 12-45 тыс. км пробега). Срок смены масел должен быть увязан со сроками смены фильтрующих элементов и режимами технического обслуживания автомобилей. При этом должен обеспечиваться низкий расход масла на угар.

Условия работы масел в двигателях различных типов и конструкций могут сильно различаться, что затрудняет выбор масла для конкретного двигателя. Для облегчения выбора масел, исходя из условий эксплуатации и особенностей техники разработаны классификации масел.

Классификации и системы обозначений моторных масел

В основу отечественной системы обозначений моторных масел, предусмотренной ГОСТ 17479.1-85, положены сведения о принадлежности масла к одному из классов вязкости и группе эксплуатационных свойств.

Классификации моторных масел по вязкости

Вязкость - важнейшая характеристика моторного масла. Российский ГОСТ 17479.1 разделяет масла в зависимости от величины кинематической вязкости при различных температурах на следующие вязкостные классы.

летние масла - 8*, 10, 12, 14, 16, 20, 24;

зимние масла - 3з, 4з, 5з, 6з, 6, 8*;

всесезонные масла - обозначаются дробным индексом (например, 5з/12, 6з/14 и т.д.).

Для всех сортов нормируются пределы кинематической вязкости при 1000С, а для зимних и всесезонных сортов дополнительно нормируется величина кинематической вязкости при -180С*1 (табл.1). Для всесезонных масел, цифра в числителе характеризует зимний класс, а в знаменателе - летний; буква "з" указывает на то, что масло - загущенное, т.е. содержит загущающую (вязкостную) присадку. Так, всесезонное масло класса вязкости 5з/12 по кинематической вязкости при 1000С соответствует летнему маслу класса 12, а при минус 180С - зимнему маслу класса 5з.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

В то же время, современные отечественные моторные масла вполне выдерживают сравнение с зарубежными аналогами той же потребительской категории. Причем ведущие российские производители фасованных масел, такие как "ЛУКОЙЛ", "Славнефть", "Башкирская нефтехимическая компания", "Сибирская нефтяная компания", "Сиданко" и другие, маркеруют продукцию как по ГОСТ 17479, так и по международным стандартам SAE и API, что облегчает оценку уровня их качества в сравнении с зарубежным.

Из отечественных минеральных масел популярен "ЛУКОЙЛ-СТАНДАРТ", фактически это то же самое, что и Shell Special 10 W 30, а стоит значительно дешевле.

Масла "ЛУКОЙЛ-СУПЕР", минеральные и полусинтетические, гораздо лучше по вязкости, чем "ЛУКОЙЛ-СТАНДАРТ", а стоят также недорого.

Моторное масло "ЛУКОЙЛ-СТАНДАРТ" производства ОАО "Нефтяная компания «ЛУКОЙЛ» Моторное масло LUXOIL производства ОАО "Пушкинский завод" Моторное масло ТНК супер оил производства ОАО "Рязанский НПЗ ТНК" Моторное масло марки ЮКОС производства ООО "Новокуйбышевский завод масел и присадок"

Наиболее дорогие отечественные моторные масла, "ЛУКОЙЛ СУПЕР" SG/SD, ТНК Супер Ойл в принципе ничем не хуже соответствующих по классу импортных масел (из минеральных и полусинтетики), однако в области синтетических масел - лидеры все-таки пока остаются иностранцы.

Олнако, в настоящее время на рынке наблюдается устойчивый рост спроса на российские масла. Практически все отечественные нефтяные компании освои освоили выпуск масел уровня качества по API SF/CC классов вязкости по SAE от 5W-30 до 20W-40 - соответствующих современным требованиям ОАО "АВТОВАЗ" к моторным маслам. Эти масла могут применяться для смазки бензиновых двигателей и безнаддувных дизелей европейских, американских и японских автомобилей выпуска до 1989 г., где заводом-изготовителем техники рекомендованы масла группы SF/CC.

При этом на общем фоне выделяются высоким качеством и современным оформлением тары и этикеток фасованные масла "ЛУКОЙЛ-Супер", "Яр-Марка ХД Экстра","Доперойл НД Ультра", "Уфалюб НД Экстра", "Ангрол ХД Экстра", "Омск Ойл НД Экстра" и др. Уровень качества этих масел соответствует требованиям ОАО "АВТОВАЗ" к перспективным моторным маслам, требованиям API SG/CD и CF-4/SG, АСЕА А2-96, Е1-96 и Е2-96, листов 227.1 и 228.1."Мерседес-Бенц".

Жесткая конкуренция на рынке современных отечественных моторных масел обязывает российские нефтяные компании постоянно совершенствовать свою продукцию, изготавливать масла по самым передовым технологиям с использованием эффективных российских присадок и присадок фирм "Shell ", "Exxon", "Lubrizol", "Ethil", "Chevron" - лидеров в своей области, в связи с чем можно ожидать в ближайшее время освоение выпуска масел мирового уровня качества и другими российскими нефтяными компаниями.

61. Особенности применения масел в трансмиссиях автомобилей. Основные требования. Расшифруйте и дайте рекомендацию по применению масла (ТМ-5-18) (ТМ-3-18)

Трансмиссионные масла предназначены для применения в узлах трения агрегатов трансмиссий легковых и грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, тепловозов, дорожно-строительных и других машин, а также в различных зубчатых редукторах и червячных передачах промышленного оборудования.

Трансмиссионные масла представляют собой базовые масла, легированные различными функциональными присадками.

В качестве базовых компонентов используют минеральные, частично или полностью синтетические масла.

Общие требования

В агрегатах трансмиссий смазочное масло является неотъемлемым элементом конструкции. Способность масла выполнять и длительно сохранять функции конструкционного материала определяется его эксплуатационными свойствами. Общие требования к трансмиссионным маслам определяются конструкционными особенностями, назначением и условиями эксплуатации агрегата трансмиссии.

Трансмиссионные масла работают в режимах высоких скоростей скольжения, давлений и широком диапазоне температур. Их пусковые свойства и длительная работоспособность должны обеспечиваться в интервале температур от -60 до +150 °С. Поэтому к трансмиссионным маслам предъявляют довольно жесткие требования..

Основные функции трансмиссионных масел:

предохранение поверхностей трения от износа, заедания, питтинга и других повреждений;

снижение до минимума потерь энергии на трение;

отвод тепла от поверхностей трения;

снижение шума и вибрации зубчатых колес, уменьшение ударных нагрузок;

масла не должны быть токсичными.

Для обеспечения надежной и длительной работы агрегатов трансмиссий смазочные масла должны обладать определенными характеристиками:

иметь достаточные противозадирные, противоизносные и противопиттинговые свойства;

обладать высокой антиокислительной стабильностью;

иметь хорошие вязкостно-температурные свойства;

не оказывать коррозионного воздействия на детали трансмиссии;

иметь хорошие защитные свойства при контакте с водой;

обладать достаточной совместимостью с резиновыми уплотнениями;

иметь хорошие антипенные свойства;

иметь высокую физическую стабильность в условиях длительного хранения.

Все эти свойства трансмиссионного масла могут быть обеспечены путем введения в состав базового масла соответствующих функциональных присадок: депрессорной, противозадирной, противоизносной, антиокислительной, антикоррозионной, противоржавейной, анти-пенной и др.

По классификации ГОСТ 17479.2-85 масла маркируют по уровню напряженности работы трансмиссии и классу вязкости. Например, в маркировке масла ТМ-5-18 ТМ означает начальные буквы русских слов "трансмиссионное масло", первая цифра - группа масла по эксплуатационным свойствам, вторая цифра - класс вязкости масла. Чем выше класс по эксп свойствам тем больше присадок используется в масле. То есть большим нагрузкам может противостоять масло. Трансмиссионные масла класса вязкости 18

Эти вязкие масла по объемам производства и потребления наиболее широко представлены в ассортименте трансмиссионных смазочных материалов. В основном, они представляют собой минеральные масла остаточного происхождения с композицией присадок.

Область применения охватывает все грузовые и легковые автомобили, тракторы, дорожно-строительные машины и другие виды мобильной техники, а также некоторые виды тяжелых редукторов промышленного оборудования. Эти масла, в основном, объединены ГОСТ 23652-79.