Детонационная стойкость бензинов

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 14Следующая ⇒

Детонационная стойкость определяет способность топлива к нормальному горению, не сопровождаемому процессами взрывного характера - детонацией. Явление детонации связано с накоплением в объеме горения активных частиц - перекисей, способных при критической концентрации привести к взрывному распаду их с последующим самовоспламенением топлива, а затем к возникновению ударной волны и сгоранию оставшейся смеси со сверхзвуковой скоростью.

Антидетонационные свойства бензинов зависят от их химического состава. Наименьшей склонностью к детонации обладают изоалканы и ароматические углеводороды, наибольшей - алканы нормального строения, способные легко окисляться с образованием перекисных соединений. Алканы и нафтеновые углеводороды занимают в этом ряду промежуточное положение.

Оценка антидетонационных свойств бензинов производится по октановому числу методом сравнения их с двумя эталонными соединениями: 2, 2, 4-триметилпентаном (изооктаном), стойкость которого условно принята за 100 пунктов, и н-гептаном с нулевой стойкостью. Октановое число (о. ч.) бензина равно процентному содержанию изооктана в смеси с н-гептаном, которая при стандартных условиях испытания детонирует так же, как и испытуемый бензин. Обычно применяют два метода для определения октановых чисел - моторный и исследовательский. Октановое число бензина, найденное по исследовательскому методу, несколько выше октанового числа, определенного по моторному методу. Эта разница называется чувствительностью (она зависит от химического состава топлива). [13]

Одним из путей повышения детонационной стойкости бензинов является добавление присадок и высокооктановых добавок.

Определение детонационной стойкости осуществляется на специальных установках типа УИТ-85. Эти установки достаточно объемны и дорогостоящи. Ввиду больших габаритов двигателей им также необходим отдельный фундамент, так что такие установки обычно устанавливают на первых этажах или в подвальных помещениях.

Относительно доступным вариантом определения детонационной стойкости топлив являются портативные октанометры марки Shatox (рис. 19). Принцип их действия заключается на определении диэлектрических свойств топлив с учетом температуры топлива. Данные октанометры крайне просты в работе: достаточно залить нефтепродукт в измерительный стакан и выбрать на экране дисплея необходимый анализ. Таким образом, весь анализ будет длиться не более 1 минуты. Но следует иметь в виду, что такой экспресс-метод будет давать менее точные значения октановых чисел, чем установки УИТ-85.

Рисунок 19 - Октанометр

Существуют некоторые аналитические зависимости для определения детонационной стойкости бензинов. Так, для расчета октанового числа (по моторному методу) прямогонных бензинов фракции н.к. - 200°С получено уравнение:

(16)

Для бензинов с о.ч. больше 62 рекомендуется уравнение (17), по которому о.ч. определяется в зависимости от плотности бензина и температуры его выкипания 10 и 90 %-ного отгона (t_10% и t_90%):

(17)

Фракционный состав бензинов

Данный показатель характеризует испаряемость топлива. Испаряемость бензинов должна быть такой, чтобы обеспечивалось создание смеси паров с воздухом, которую можно было бы воспламенить с помощью электрической искры. Причем смесь должна быть воспламеняема на всех режимах работы двигателя при любых климатических условиях. Топливо для двигателей с зажиганием от искры должно иметь такую испаряемость, которая обеспечивала бы легкий запуск двигателя при низких температурах, быстрый прогрев двигателя, его хорошую приемистость к переменам режима, равномерное распределение топлива по цилиндрам и полноту его сгорания (t_10%, t_50%, t_90%, t_{97, 5%}).

За пусковые свойства в стандарте на автобензины отвечают показатели температур начала перегонки t_нк и при отгоне 10 % об., соответственно t_10%. Температуру перегонки 50 % об., т.е. t_50% бензина лимитируют, исходя из требований к приемистости двигателя и времени его прогрева. Приемистость двигателя - это его способность обеспечить быстрый разгон автомобиля до нужной скорости после резкого открытия дросселя. Время прогрева двигателя охватывает время с момента его пуска до достижения плавной работы. Чем быстрее прогревается двигатель, тем меньше непроизводительные затраты времени, расход бензина и износ деталей двигателя.

Приёмистость — быстрота изменения режима работы поршневого или газотурбинного двигателя в сторону увеличения оборотов. Может быть однозначно охарактеризована временем приёмистости — то есть временем, прошедшим от начала движения органом управления двигателем до выхода двигателя на установившийся повышенный режим работы.

Полноту испарения топлива оценивают температурой перегонки 90 % об. и температурой конца кипения. При высоких значениях этих температур тяжелые фракции бензина не испаряются во впусковом трубопроводе двигателя, а поступают в цилиндры в жидком состоянии. Эта жидкая часть бензина испаряется в камере сгорания не полностью и протекает в картер, ухудшая качество смазочных материалов. Кроме того, увеличивается склонность бензинов к нагарообразованию.

Определение фракционного состава топлив проводят по ГОСТ 2177-99 в специальном аппарате. Хотя условия испарения топлива в двигателях резко отличаются от условий перегонки в стандартном аппарате, была найдена определенная связь между нормируемыми температурами при стандартной разгонке и поведением топлива в двигателе.

Студент должен по ГОСТ 2177-99 определить фракционный состав исследуемого бензина, обратить внимание на нормируемые показатели: температуру начала кипения, температуры, при которых отгоняется 10, 50, 90 и 97% объемов от загрузки бензина. Полученные экспериментальные данные сравнить с требованиями ГОСТ на автомобильные и авиационные бензины и сделать соответствующий вывод.

Для получения достоверных результатов перегонки топлива необходимо точно соблюдать все указания стандартной методики (особенно скорость разгонки) и применять стандартную аппаратуру.

Методика определения фракционного состава бензина.

Этот метод называется разгонкой по Энглеру (рис. 20), который состоит из разгонной колбы Энглера 1, холодильника 3 и мерного цилиндра 7.

В чистую сухую колбу 1 с помощью мерного цилиндра 7 наливают 100 мл бензина. Затем в шейку колбы вставляют на хорошо пригнанной пробке термометр 2 с градуировкой от 0 до 360°С. При этом ось термометра должна совпадать с осью шейки колбы, а верх ртутного шарика находится на уровне нижнего края отводной трубки в месте ее припая. Протирают трубку холодильника 3 и соединяют с ней отводную трубку колбы при помощи пробки. Отводная трубка должна входить в трубку холодильника на 25-40 мм и не касаться ее стенок. При разгонке бензина ванну холодильника заполняют льдом и заливают водой, поддерживая температуру от 0 до 5°С. При разгонке высококипящих продуктов (дизельного топлива) охлаждение проводят проточной водой. В собранном приборе колба должна стоять на асбестовой прокладке 8 строго вертикально. Мерный цилиндр, ставят под нижний конец трубки холодильника так, чтобы трубка холодильника входила в цилиндр не менее, чем на 25 мм, но ниже метки 100 мм. При перегонке бензина мерный цилиндр помещают в стеклянный сосуд с водой и, чтобы он не всплывал, на его ножку кладут подковообразный груз. Отверстие закрывают ватой.

Рисунок 20 – Стандартный аппарат для разгонки нефтепродукта:

1 - колба; 2 - термометр; 3 - трубка холодильника; 4, 6 - патрубки для ввода и вывода воды; 5 - ванна холодильника; 7 - мерный цилиндр; 8 - асбестовая прокладка; 9 - кожух.

Для нагрева колбы используется газовая горелка или электрический нагреватель с реостатом, позволяющим регулировать нагрев. После сборки прибора начинают равномерно нагревать колбу. Нефтепродукт испаряется, конденсируется в холодильнике и поступает в мерный цилиндр. Для соблюдения стандартных условий разгонки необходимо регулировать нагрев таким образом, чтобы от начала обогрева до падения первой капли дистиллята в приемник прошло не менее 5 и не более 10 минут и скорость перегонки составляла приблизительно по 2 капли в секунду. По термометру фиксируют температуру начала кипения (в момент падения первой капли) и температуру отгона определенных количеств нефтепродукта (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 97%). Далее полученные результаты разгонки сравнивают с показателями ГОСТов на бензины и устанавливают соответствие испытуемого бензина какой-либо марке.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров - это давление, развиваемое парами, находящимися над жидкостью в условиях равновесия с жидкостью при определенной температуре. [7]

Топливо не должно образовывать газовых пробок в топливоподающей системе. Для обеспечения этого требования в бензинах при 37, 8°С контролируется давление насыщенных паров, которое не должно превышать показателей, нормируемых в ГОСТ на автомобильный и авиационный бензин. Определение давления насыщенных паров топлива производится в герметичной стандартной металлической " бомбе" (рис. 21) путем замера давления по манометру при 37, 8°С и соотношении жидкой и паровой фаз 1: 4.

Студент проводит исследования по ГОСТ 1756-2000 и полученные результаты сравнивает с требованиями ГОСТ на бензины.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒