Физико-химические свойства топлива

 

1. Плотность:

- легкие (в карбюраторных ДВС);

- тяжелые (в дизелях);

- моторные

- мазуты .

2. Элементарный состав углеводородного топлива можно записать применительно к массе горючей, рабочей и сухой.

- рабочая масса,

- горючая масса,

- сухая смесь.

В формулахприняты следующее условные обозначения: А – зола,

W – влага, S^р – общее содержание серы.

В среднем в 1 кг топлива содержится: 0, 87 кг (~87%)углерода, 0, 126 кг (~12, 6%) водорода, 0, 004 кг (~0, 4%) кислорода.

Наличие серы крайне нежелательно, т.к. образуется . В зависимости от содержания серы судовое топливо разделяется:

высокосернистое топливо ;

сернистое ;

малосернистое .

Наличие влаги и механических примесей – отрицательно влияет на работу топливной аппаратуры (коррозия и задиры).

В легких топливах влага и механические примеси должны отсутствовать. В тяжелых допускается содержание 0, 1% механических примесей, < 1% влаги.

3. Зольность – свойство топлива образовывать при сгорании золу (при сгорании солей и окислов кислот).

Допустимое количество золы:

- для легких 0, 01 0, 025%,

- для тяжелых 0, 025…0, 03%.

4. Теплота сгорания – количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг топлива.

Различают теплоту сгорания: низшую и высшую.

,

где r – теплота парообразования воды.

Среднее значение :

- для дизельного топлива 42, 5…44 МДж/кг;

- для мазут 40…41 МДж/кг.

5. Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части по отношению к другой.

- кинематическая: [1cСт=1мм²/c];

- динамическая: [Па с].

Кинематическая вязкость определяется при .

В технике используется понятие условной вязкости (при 50 и 80⁰С), обозначается как и определяется в приборе Энглера – это отношение времени истечения 200 мл испытуемого топлива ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20⁰С и через калиброванное отверстие.

Примерное соотношение стандартной и условной вякостей:

5 сСт ≈ 1, 39⁰ВУ,

10 сСт ≈ 1, 83⁰ВУ,

50 сСт ≈ 6, 62⁰ВУ.

Вязкость зависит от температуры и характеризуется температурно - вязкостной характеристикой.

 

6. Температура вспышки – это температура, при которой вспыхивают пары топлива при поднесении открытого пламени. Чем легче фракционный состав, тем температура вспышки меньше.

7. Температура воспламенения – температура, при которой пары топлива вспыхивают и горят не менее 5 секунд. Эта температура на 20…60⁰С выше температуры вспышки.

8. Температура самовоспламенения – минимальная температура топлива, при которой оно загорается без поднесения открытого пламени.

9. Для оценки качества воспламенения используют цетановое число, получаемое при смешивании в разных пропорциях двух эталонных углеводородов:

- цетан, имеющий минимальный период задержки самовоспламенения, его принимают за 100.

- альфаметилнафталин, имеющий максимальный период задержки самовоспламенения, его принимают равным 0.

Цетановое число – процентное по объему содержание цетана в смеси с альфаметилнафталином, при котором эта смесь имеет тот же период задержки самовоспламенения, что и испытуемое топливо.

Для дизельного топлива цетановое число равно 40…45.

Октановое число – определяется для топлив карбюраторных двигателей – бензинов.

Октановым числом называют процентное по объему содержание изооктана (С₈Н₁₈) в смеси с нормальным гептаном (C₇H₁₆), которое по детонационной стойкости равно испытуемому топливу.

Для бензина октановое число 72…100. Октановое число влияет на экономичность и ресурс двигателя.

10. Коррозионная активность – характеризуется его кислотностью [мг КОН на 100 мл топлива]. Для легких сортов она нормируется величиной 5…10 мг, для тяжелых сортов она не определяется.

11. Склонность к нагарообразованию – определяется содержанием смолистых веществ. Определяется для тяжелых сортов топлива, например, для флотского мазута она составляет 50-60%.

12. Коксуемость – свойство тяжелых углеводородов топлива под действием высоких температур без доступа воздуха образовывать твердый остаток – кокс (вызывает интенсивный износ).

 

Газообразное топливо

 

Метан – имеет максимальную теплоту сгорания 49кДж/кг. Требует больше воздуха на 20%, имеет низкую температуру вспышки, воспламеняется при 585⁰С. При концентрации от 5, 5…15% метан становится взрывоопасным.

Водород – экологически чистое топливо.

 

Твердое топливо

 

Теплота сгорания зависит от его возраста:

- торф,

- бурый уголь,

- каменный уголь,

- антрацит.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания называется стехиометрическим.

Коэффициент избытка воздуха: ,

где - количество (масса) поданного для сгорания воздуха; - стехиометрическое количество (масса).

 

Ассортимент топлива для СЭУ

 

По ГОСТ 305-82 топливо для высокооборотных ДВС делится на:

- летнее, при температуре использования Т> 0⁰С);

- зимнее (Т> -20⁰С);

- арктическое (Т> -50⁰С).

Обозначение сорта топлива:

Л-0, 2-61 – Л - летнее; 0, 2 – содержание серы; 61 – температура вспышки;

З-0, 2-35 – Зимнее; 0, 2 – содержание серы; 35 – температура замерзания.

Для малооборотных и среднеоборотных двигателей применяются сорта: ДТ – дизельное топливо; ДМ- дизельный мазут.

Газотурбинное топливо ГОСТ10433 (ТГВК. ТГ)

Бензиновые марки имеют в обозначении букву и число:

А – автомобильный;

Б – авиационный;

Цифра – октановое число;

И - исследовательский метод определения октанового числа (АИ-95)

Мазуты выпускаются по ГОСТ 10585 и имеют обозначение:

- флотский: 5; 10; 12 (Ф5, Ф10, Ф12), применяются в СОД и МОД.

- топочные: М40, М40В – средние мазуты;

М100, М100В – тяжелые мазуты.

 

Характеристики применяемых топлив

Характеристика топлива	Норма	ДТ	ТГВК	Ф12
Л	З
Цетановое число не менее			-	-	-
Плотность при 200С, кг/м3					-
Вязкость кинематическая сСт	3…6	1, 8…5	-	-	-
Температура вспышки, 0С
Температура застывания, 0С	-10	-35			-8
Вязкость условная, 0ВУ	-	-			-
Содержание серы, %	0, 2	0, 2	0, 5		0, 8
Зольность, %	0, 01	0, 01	0, 04	0, 01	0, 1
Содержание воды	отсутствует	отсутствует	0, 5	0, 2

 

Смазочные масла

 

Смазочные масла в СЭУ предназначены в основном для уменьшения трения в трущихся деталях и их охлаждения (отвода теплоты трения).

В СЭУ применяют:

1. Минеральные масла, получаемые из нефтепродуктов, подразделяются на:

- дистиллятные;

- остаточные;

- смешанные.

2. Синтетические масла – имеют лучшие характеристики, но они при этом существенно дороже.

Свойства масел:

1. Вязкость – оценивается индексом вязкости.

Чем ниже интенсивность изменения вязкости от температуры, тем выше индекс вязкости и большие нагрузки выдерживает масляный слой (85…95). Снижение вязкости на 20…25% считается предельной.

2. Маслянистость – характеризует способность масла образовывать прочную пленку на поверхности детали.

Показателем маслянистости служит индекс задира, который характеризует способность масляной пленки защищать трущиеся детали от повреждения.

3. Плотность при Т=20⁰С – составляет 892…967 кг/м³.

4. Температура застывания – 10…25⁰С (исключения - масла для холодильников).

5. Температура вспышки – характеризует способность масла образовывать взрывоопасные смеси с воздухом.

6. Температура воспламенения – зависит от марки масла – 180…270⁰С.

7. Кислотность – характеризует содержание в масле органических и других кислот

8. Термоокислительная стабильность – свойство масла противостоять окислению при повышенной температуре.

9. Удаление влаги из масел осуществляется в сепараторах с подогревом.

Присадки, улучшающие свойства масел:

1. Моющие – препятствуют слипанию мелких частиц нагара и удерживают их в взвешенном состоянии.

2. Антикоррозионные и антиокислительные – замедляют процесс окисления масел и защищают от коррозии.

3. Вязкостные – улучшают вязкостно-температурные характеристики

4. Присадки, понижающие температуру застывания.

5. Присадки, повышающие смазочную способность масел.

6. Противопенные.

Масла, применяемые в различных механизмах, СЭУ, классифицируются по следующим признакам:

1. По области применения:

- авиационные (для авиационных ГТД);

- моторные (для ДВС);

- турбинные (для паровых и газовых турбин;

- вакуумные (для холодильных машин);

- компрессорные (для компрессоров).

Выпускающиеся моторные масла делятся на 6 групп:

группа А – для нефорсированных двигателей (карбюраторных и дизельных двигателей) ГОСТ 17779;

группа Б – для малофорсированных двигателей;

группа В – для среднефорсированных двигателей (с присадками);

группа Г – высокофорсированные двигатели;

группа Д – масла для высокофорсированных двигателей, работающих в тяжелых условиях;

группа Е – для малооборотных дизелей, работающих на тяжелом топливе.

Масла групп Б, В, Г имеют дополнительные индексы: Б₁ – для карбюраторных двигателей, Б₂ – для дизельных, при отсутствии индекса – масло универсальное.

2. По вязкости, сСт, при 100⁰С.

Маркировка и область применения масел:

- М10В₂ – моторное, 10-вязкость сСт, среднефорсированный дизель;

- Тп-30, Тп-46; " п" – наличие дополнительных присадок; в паротурбинных установках;

- МС-20, в авиационных газотурбинных установках;

- К-12 компрессорные, для компрессоров низкого давления; К-19 - для компрессоров высокого давления;

- густые смазки – жировой и синтетический солидол марок Ж и С – в малонагруженных узлах;

- Специальные масла для холодильников: ХА-20, ХМ-35 – для аммиачных холодильников; ХФ-12, ХФ-16 – для фреоновых холодильников.

Судовые котельные установки

 

Котельная установка – это установка, предназначенная для получения пара нужных параметров (перегретого или влажного) или горячей воды.

Водяной пар используется для главных двигателей (паровые турбины или машины), а также для нагревания воды топлива и других сред в различных теплообменных аппаратах.

На судах с ДВС и ГТУ пар предназначен для обеспечения санитарно- бытовых нужд (хозяйственных, технологических).

В любом случае источником теплоты в любом котле служит теплота сгорания топлива.

Классификация котлов

1. По назначению

- главные – вырабатывают пар высоких параметров (давление и температура) для главных паровых турбин;

- вспомогательные (топливные и утилизационные) - вырабатывают влажный насыщенный пар или горячую воду. Вырабатываемый пар может быть использован для обеспечения хозяйственных, технологических нужд, средств пожаротушения, для пропаривания цистерн танкеров.

Утилизационные котлы в качестве источников тепловой энергии используют теплоту отходящих газов от ДВС или ГТД.

2. По конструктивному исполнению:

- водотрубные

- газотрубные

В водотрубных котлах – вода и пароводяная смесь движется внутри труб. В газотрубных котлах – дымовые газы перемещаются по трубам, а вода омывает эти трубы снаружи.

3. По принципу движения воды и пароводяной смеси.

- с естественной циркуляцией (только из - за разности плотностей горячей и холодной воды);

- с принудительной циркуляцией (циркуляция обеспечивается при помощи специального насоса).

Главные и вспомогательные котлы, как правило, выполняются водотрубными с естественной циркуляцией, а утилизационные - газотрубные с принудительной циркуляцией.

4. По давлению в топке:

- котлы с вентиляторным дутьём

- с наддувом - с компрессорным дутьем.

5. В зависимости от кратности циркуляции воды в котле.

К – кратность циркуляции, :

где: D_П – паропроизводительность котла, кг/ч; G_K – количество воды, поступившей в котёл, кг/ч;

К = 1 – прямоточный котёл (самый лучший по массогабаритным характеристикам);

К = 10 – котлы с многократной принудительной циркуляцией.

На практике предпочтительнее использовать котлы с малой кратностью циркуляции с К = 1.15 1.3.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: