Дизельное топливо

Министерство образования  и науки РФ

Волгоградский государственный технический  университет

 

 

 

Кафедра «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»

 

 

 

 

Семестровая работа по «Химмотологии»

на тему:

«Дизельное топливо»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Ст. Гр.

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2013 
Содержание:

 

1. Характеристика дизельных топлив. Маркировка.                                              3 

2. Эксплуатационные требования  к качеству дизельного топлива.                      6

3. Свойства и показатели дизельного  топлива, влияющие на работу

двигателя.                                                                                                                    8

    3.1 Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива

в цилиндры двигателя                                                                                              8

    3.2 Низкотемпературные свойства ДТ улучшаются двумя способами.          10        

    3.3 Физическая и химическая стабильность дизельного топлива                    11

4. Свойства и показатели дизельного топлива, влияющие на

смесеобразование.                                                                                                     14

    4.1 Испаряемость дизельного топлива.                                                              14

    4.2 Плотность и поверхностное натяжение дизельного топлива.                   15

5. Свойства и показатели дизельного  топлива, влияющие     

на самовоспламенение и процесс сгорания.                                                          16

    5.1 Воспламеняемость дизельного топлива.                                                   16

    5.2 Цетановое число дизельного топлива.                                                        17

Список использованной литературы:                                                                    21

 

 

1. Характеристика дизельных  топлив. Маркировка.

 

Дизельное топливо –  это нефтяная фракция, основу которой  составляют углеводороды с температурой кипения 200…350˚С.

Это прозрачная и более  вязкая, чем бензин, жидкость желтого или светло-коричневого цвета (в зависимости от содержания в ней смол). С плотностью 0,8…0,83 кг/м3.

Для автомобильных дизельных  двигателей выпускаются топлива  на базе керосиновых, газойлевых и соляровых  дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.

В силу этого ДТ по своему химическому составу представляет сложную смесь: алканов (от 10 до 40%), циклоалканов (20…60%) и ароматических соединений (14…30%) и их производных. С повышением температуры кипения фракции содержание ароматических углеводородов может увеличиваться до 40-47%. Средняя молекулярная масса ДТ находится в пределах от 110 до 230.

Маркировка дизельных  топлив – характеризует сезонность или географическую область применения.

Л. – летнее, рекомендуемое  для эксплуатации при температуре  воздуха от 0˚С и выше.

З. – зимнее, рекомендуемое  для эксплуатации при температуре  окружающего воздуха минус 20 С  и выше (при этом температура застывания ДТ не выше минус 35˚С), а также минус 30 С и выше (при этом температура застывания топлива не выше минус 45˚С).

А. – арктическое, рекомендуемое  для эксплуатации при температуре  воздуха минус 50˚С и выше.

По содержанию серы дизельные  топлива подразделяются на два вида:

массовая доля серы не более 0,2%

массовая доля серы не более 0,5% (а для марки А. не более 0,4%).

В условное обозначение  топлива марки:

- Л. Должны входить  массовая доля серы и температура  вспышки топлива;

- З. должны входить  массовая доля серы и температура застывания топлива;

- А. должны входить  только массовая доля серы.

Например, Л. – 0,2 – 40 обозначает топливо летнее с массовой долей  серы до 0,2% и температурой вспышки 40˚С;

З. – 0,2 – 35 обозначает топливо  зимнее, с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 35˚С;

А. – 0,4 – обозначает топливо  арктическое, с массовой долей серы 0,4%.

Топлива для умеренной  климатической зоны имеют более  высокую температуру помутнения и застывания, а топлива для  холодных климатических зон –  более низкую. рекомендуемое для эксплуатации при температуре воздуха от 0 С и выше. алканов (от 10 до 40%)овых дистилляторов прямой перегон, рекомендуемое для

Топливо арктическое  имеет температуру застывания минус 55˚С.

Для экспортных топлив, содержание серы не должно превышать 0,1%, фактических смол 25 мг на 100 см3, а зольность не более 0,008%.

Непредельных углеводородов  в дизельных топливах практически  нет.

В некоторые сорта  дизельных топлив практически добавляют 20% каталитического газойля с  содержанием ароматических углеводородов.

Экологически чистые дизельные топлива производят из гидроочищенных газойлевых фракций  прямой гонки и вторичных процессов. Они не имеют антиокислительных  присадок и содержат в себе общей  серы не более 0,05%. Такие топлива  без антиокислительных присадок имеют низкую химическую стабильность и непригодны для длительного хранения.

Для улучшения качества дизельных топлив на нефтеперерабатывающих  заводах добавляют присадки: изопропилнитрат  и циклогексилнитрат с целью  повышения цетанового числа.

В прямогонных фракциях, в зависимости от перерабатываемой нефти, содержание серы колеблется в пределах:

- для сернистых нефтей  от 0,8 до 1,0%;

- в гидроочищенном  компоненте от 0,08 до 0,1%.

Городские дизельные  топлива с улучшенными экологическими показателями имеют присадки:

- летом антидымные (ЭФАП-Б)  или импортныую Лубризол 8288;

- зимой депрессорную  – сополимер этилена с винилацетаном.

В городских топливах экологические свойства, такие как  дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30…50% по сравнению с топливами без присадок. Они также отвечают европейским требованиям по содержанию серы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Эксплуатационные  требования к качеству дизельного  топлива.

 

В дизельных двигателях сложные процессы смесеобразования и сгорания топлива происходят в течении очень малого промежутка времени. Угол поворота коленчатого вала за этот период соответствует только 20˚. Поэтому, чем будет быстроходнее двигатель, тем время этого процесса будет меньше.

Если сравнивать бензиновый и дизельный двигатели, то в бензиновом двигателе при равной частоте вращения коленчатого вала на процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси приходится в 10…15 раз больше времени.

Исходя из такого явления, происходящего в цилиндрах дизельного двигателя, к качеству дизельного топлива предъявляются специфические требования, такие как:

Хорошая прокачиваемость  как условие бесперебойной и  надежной работы ТНВД;

Обеспечение тонкого  распыла и хорошего смесеобразования;

«Мягкий» пуск дизельного двигателя;

Полное сгорание рабочей  смеси в цилиндрах и при этом работа двигателя должна быть «мягкая»;

Предотвращение нагорообразования  на клапанах, поршнях и поршневых  кольцах;

Недопущение зависания  игл и закоксовывания распылителей фарсунок;

Отсутствие коррозионного  воздействия на детали двигателя, топливоподающую систему, топливопроводы и топливные баки;

Высокая химическая и  физическая стабильность.

Таким образом, надежная и экономичная работа дизельного двигателя обеспечивается при выполнении следующих условий:

Дизельное топливо для  двигателя подобрано правильно;

Оптимальный угол опережения впрыска установлен верно;

Во время рабочего хода рабочая смесь сгорает полностью.

Если эти главные  условия не будут соблюдаться, то мощность дизельного двигателя будет  падать, дымность темного выхлопа  увеличиваться, а удельный расход топлива возрастет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Свойства  и показатели дизельного топлива,  влияющие на работу двигателя.

 

3.1 Свойства и показатели  ДТ, влияющие на подачу топлива  в цилиндры двигателя

 

Свойства и показатели ДТ, влияющие на подачу топлива в цилиндры относятся:

Вязкость топлива;

Температурные свойства топлива;

Физическая и химическая стабильность топлива.

 

Вязкость – это  показатель, определяющий прокачиваемость  топлива по системе питания. Для  ДТ различных марок вязкость бывает от 1,8 до 6,0 мм2/с. сели вязкость будет выше или ниже этих пределов, то работа топливоподающей аппаратуры нарушится, после чего нарушится смесеобразование и сгорание дизельного топлива.

Если вязкость ДТ –  низкая, то смесеобразование ухудшается, и становится некачественным из-за неполного использования воздуха.

Если вязкость ДТ –  высокая, то смесеобразование также  ухудшается из-за медленного испарения  крупных капель топлива, которые  испаряются медленно и оседают на металле. Процесс горения нарушается. Топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование. КПД – падает.

С ростом температуры  индекс вязкости топлива (ИВ) понижается, а при ее уменьшении – возрастает.

Рисунок. Изменение индекса  вязкости (ИВ) дизельного топлива в зависимости от температуры.

 

Лучшими свойствами обладает топливо со средней вязкостью  от 2,5 до 4,0 мм2/с при 20˚С. Это топливо  сохраняет свои свойства при отрицательной  температуре, т.к. текучесть его трубопровода не изменяется.

Однако, чем выше вязкость ДТ будет при 20˚С, тем значительнее его изменение будет при понижении температуры. Поэтому, в зависимости от марки топлив применение его будут определять условия. Так для:

Летних ДТ вязкость должна быть 3,0…6,0 мм2/с;

Зимних ДТ – 1,8…5,0 мм2/с;

Арктических ДТ – 1,5…4,0 мм2/с.

Таким образом, вязкость ДТ в значительной степени предопределяет протекание рабочего процесса в цилиндрах  двигателя, а следовательно, его  эффективность и экономичность.

Низкотемпературные свойства ДТ.

Эти свойства зависят от:

Группового состава;

Фрикционного состава.

Парафиновые (алканы) и  ароматические (арены) – это наихудшие  группы.

Цикланы – это лучшая группа.

Все углеводороды, входящие в состав ДТ, имеют высокую температуру  кристаллизации. Особенно это относится  к парафиновым углеводородам. В холодную погоду они видны невооруженным глазом в виде кристалликов. Это все сковывает подвижность ДТ и образуется каркас.

Эту потерю подвижности  называют застыванием ДТ. Такое топливо  становится непригодным к эксплуатации.

Поэтому начало кристаллизации углеводородов характеризуется температурой помутнения, а потеря подвижности ДТ называется температурой застывания.

При температуре помутнения вязкость уменьшается незначительно. Однако, кристаллы, проникая через фильтры, образуют непроницаемую пленку и подача топлива прекращается.

Чаще всего это проявляется  при пуске и проверке двигателя.

Но бесперебойная подача обеспечивается при температуре  помутнения топлива тогда, когда  еще она будет ниже на 5…10˚С от окружающего воздуха.

Температура застывания наступает тогда, когда ДТ теряет текучесть.

Установлено, что температура  помутнения обычно колеблется от -7 до -13˚С, а температура застывания наступает  от -12 до -19˚С.

Разница между температурой помутнения и застывания составляет от 50 до 15˚С в зависимости от химического состава топлива.

Есть показатель, который  определяет температуру фильтруемости, которую определяют путем прямой фильтрации топлива при заданной температуре.

Температура предельной фильтруемости для летнего ДТ равна – 5˚С, а для зимнего ДТ – 25˚С.