Дизельное топливо
Дизельное топливо, предназначенное для быстроходных дизелей, должно удовлетворять следующим основным требованиям:
бесперебойно поступать в цилиндры дизеля в любых условиях эксплуатации;
образовывать в камере сгорания двигателя топливовоздушную смесь, способную своевременно воспламеняться и полностью сгорать; обеспечивать мягкую, без стуков, работу дизельного двигателя; не вызывать значительной коррозии деталей двигателя; образовывать как можно меньше нагара на деталях двигателя; не содержать механических примесей и воды.
Основные свойства дизельного топлива
Весовая плотность (отношение массы топлива к его объему) дизельного топлива зависит от его фракционного состава и колеблется в пределах 820—890 кг/м2 (0,82—0,89 г/см3). Плотность измеряют при температуре +20° С. Если плотность была определена при другой температуре, то полученные данные приводят к температуре +20° С по формуле:
где pf — плотность при температуре окружающей среды, кг/м3 (г/см3);
к — температурная поправка на 1° С; для топлива плотностью 0,84—0,89 г/см3 к=0,00073, для топлива плотностью 0,84—0,86 г/см3 к=0,00070.
Плотность не является оценочным показателем качества топлива, поэтому в ГОСТ ее значение не приводится. Однако при эксплуатации дизелей необходимо знать величину весовой плотности, так как топливный насос отмеряет по объему требуемое количество топлива. Позтому его весовое количество, а следовательно количество тепловой энергии, зависит не только от объема топлива, впрыснутого в цилиндр, но и от плотности топлива.
Существует следующая зависимость между весовым количеством поданного топлива Q и объемным V :
где рt — плотность топлива, кг/м3 (г/см3) при температуре t; t — температура впрыснутого топлива, °С.
При определении производительности топливных насосов следует иметь в виду, что плотность дизельного топлива колеблется и пределах 0,82—0,89, поэтому в данные замеров следует вносить соответствующие поправки.
Элементарный состав дизельного топлива
Топливо состоит из углеводородов и небольшого количества кислорода, азота и серы. Элементарный состав топлива следует знать для определения состава продуктов сгорания, подсчета требуемого количества воздуха и оценки других показателей работы двигателя. В дизельном топливе содержится в среднем 85,5—86,0% углерода, 12,5—13% водорода и других элементов 1-2%.Вязкость дизельного топлива
Под вязкостью понимается свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одного слоя жидкости относительно другого. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. В технических условиях на дизельное топливо указывается кинематическая вязкость. Единицей кинематической вязкости является стокс. Вязкостью в один стокс обладает жидкость с плотностью 1 г/см3, в которой для относительного перемещения со скоростью 1 см/сек двух слоев площадью в 1 см2, отстоящих один от другого на расстоянии 1 см, требуется сила в 1 дину. Кинематическая вязкость топлива обычно выражается в сотых долях стокса— сантистоксах (сст).
Вязкость является важным показателем качества дизельного топлива. Она влияет на качество распыливания и смесеобразования. Чем больше плотность дизельного топлива, тем больше его вязкость, тем более крупные капли топлива получаются при впрыске форсункой и тем больше дальнобойность струи. Прокачиваемость дизельного топлива ухудшается при низких температурах с увеличением вязкости.
При повышении температуры вязкость уменьшается (рис. 11). В связи с этим увеличивается утечка дизельного топлива через неплотности в прецизионных парах насоса и форсунки и уменьшается его подача. На рисунке 12 показано влияние вязкости топлива на коэффициент подачи при среднем давлении впрыска 30 Мн/м2 (300 кГ/см2). При повышении давления вязкости топлива увеличивается (рис. 13). В момент впрыска топлива в цилиндр вихрекамерного дизельного двигателя оно сжимается до двухсот и более атмосфер, вязкость его возрастает по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении.
Для обеспечения постоянства мощностных и экономических показателей желательно, чтобы при нагреве или охлаждении дизеля во время эксплуатации вязкость дизельного топлива изменялась как можно меньше.
Зависимость производительности насоса от температуры топлива показана на рисунке 14. Эти свойства топлива необходимо учитывать при регулировке топливной аппаратуры.
Фракционный состав. Для нормального протекания рабочего процесса в дизеле топливо, поступившее в камеру сгорания, прежде чем воспламениться, должно перейти из жидкого в парообразное состояние. Испаряемость влияет на период задержки воспламенения топлива, его сгорание в двигателе, пусковые качества и экономичность двигателя.
Рис. 11. Зависимость вязкости v и плотности р топлива от его температуры t.
Рис. 12. Зависимость коэффициента подачи nн от вязкости топлива при давлении впрыска топлива Pнф.пр= 300 кГ/см2:1 — при 400 оборотах коленчатого вала в минуту; 2 — при 1000 оборотах коленчатого вала в минуту.
Поэтому в ГОСТ 305—62 указывается, что температура, при которой выкипает 96% дизельного топлива, должна быть не выше 360° С, иначе наблюдается повышенное нагарообразование.
По ГОСТ 4749 — 49 топлива делятся: на арктическое ДА, предназначенное для использования при температуре окружающего воздуха ниже минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 300° С; дизельное зимнее ДЗ — для использования при температуре выше минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 335 °С и дизельное летнее ДЛ — для использования в теплое время года, температура выкипания 90% не превышает 350 °С.
По ГОСТ 305 — 62 топлива делятся на арктическое А, зимнее 3 и летнее Л (табл. 1).
Рис. 13. Зависимость вязкости дизельного топлива от давления Р (n' — вязкость при давлении Р; n — начальная вязкость при атмосфер, ном давлении).
Рис. 14. Зависимость величины подачи топлива за цикл qц от темцературы tT топлива в головке насоса.
Температура вспышки дизельного топлива — это температура, до которой необходимо нагреть топливо в нормальных условиях, чтобы пары над его поверхностью вспыхнули при поднесении пламени. Она указывает на степень пожарной опасности данного вида дизельного топлива. В стандартах указывается, что для арктических сортов дизельного топлива температура вспышки должна быть не ниже плюс 30—35 °С, для зимних — не ниже плюс 35—50 °С, для летних плюс 40—60 °С.
Температура застывания дизельного топлива — это температура, при которой топливо в определенных условиях испытания теряет текучесть и загустевает. Для эксплуатации в различных условиях желательно, чтобы температура застывания была как можно ниже. Если температура застывания высокая, то зимой забиваются фильтры и топливопроводы, ухудшается запуск двигателя, затрудняется перекачивание топлива на нефтебазах и при заправке тракторов. В стандартах указывается, что температура застывания должна быть для летних сортов топлив не выше минус 10 °С. Для зимних — не выше минус 35—45 °С, для арктических — не выше минус 55—60 °С.
Коксообразование
При сгорании топлива в двигателе образуется нагар и отложения кокса, которые вызывают закоксовывание форсунок, поршневых колец и других деталей. Наличие смол в дизельном топливе вызывает дополнительный износ деталей двигателя (рис. 15). Коксуемость топлив зависит от их химического состава, степени очистки, наличия смолистых отложений. Способность топлив к коксо- и смолообразованию определяется лабораторным методом: взвешиванием остатка пробы топлива после выпаривания. Чем меньше остаток, тем выше качество топлива. По ГОСТ 305—62 допускается содержание фактических смол в дизельном топливе не более 60 мг на 100 мл топлива. По ГОСТ 4749—49 содержание фактических смол в топливе не оговаривается.Содержание серы в дизельном топливе
Дизельные топлива изготовляют из нефти, содержащей серу. В процессе производства топливо не удается полностью освободить от присутствия серы. При сгорании топлива в дизельном двигателе образуются сернистый и серный газы и тем больше, чем больше содержание серы в дизельном топливе. В зонах низких температур газы образуют с парами воды сернистую и серную кислоты, а в зонах высоких температур возникает газовая коррозия металла.
Рис. 15. Зависимость износа поршневых колец от содержания смол в дизельном топливе.
Рис. 16. Зависимость износа поршневых колец от содержания серы в дизельном топливе.
Нагар и коксующиеся отложения в двигателе при наличии серы в топливе приобретают повышенную твердость и более высокие абразивные свойства. Все это вызывает повышенный износ деталей дизельного двигателя (рис. 16).
Если в топливе содержится серы более 0,2%, то для устранения ее вредного действия топливо применяют в тех двигателях, в которых используют дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339, АзНИИ-7 или ВНИИНП-360. Содержание серы в дизельном топливе допускается не более 1 %.
Кислотность дизельного топлива
В процессе производства дизельного топлива используют минеральные кислоты и щелочи, которые при последующей очистке топлива не удается удалить полностью. Присутствие этих кислот в топливе вызывает коррозию деталей двигателя и топливной аппаратуры. Кислотность дизельного топлива оценивается количеством КОН в мг, предназначенным для нейтрализации 100 мл топлива. Стандартом допускается кислотность не более 5 мг КОН на 100 мл.Зольность дизельного топлива
При сгорании топлива образуется зола, в которой содержатся минеральные вещества. Попадание их между трущимися поверхностями вызывает износ деталей дизельного двигателя. Содержание золы определяют выпариванием топлива.Механические примеси представляют собой частички песка, глины, окалины и кокса. Они засоряют фильтрующие элементы, вследствие чего нарушается нормальная работа топливной аппаратуры. Особенно большую опасность представляют механические примеси из кварца, так как они вызывают абразивный износ прецизионных деталей топливного насоса и форсунок. Поэтому содержание механических примесей в дизельном топливе по ГОСТ не допускается.
Вода в дизельном топливе содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Частички воды заполняют поры хлопчатобумажных фильтров и прекращают доступ топлива к насосу. Кроме того, ухудшается пропускная способность бумажных фильтров при обводнении. При температуре ниже нуля частички воды, содержащиеся в топливе, замерзают и в виде мелких кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры.
Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры, поэтому она не должна содержаться в дизельном топливе.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com