Для студентов заочной формы обучения

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Методические указания по выполнению контрольных работ

для студентов заочной формы обучения

Факультет промышленного менеджмента и инновационных технологий

Специальность 190601 – «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Направление подготовки 190600.62 – «Эксплуатация транспортно-

технологических машин и комплексов»

Профиль подготовки «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Вологда

УДК 629.113/115:62-72

Эксплуатационные материалы: методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения.- Вологда: ВоГТУ, 2013.- с.

Методические указания составлены для студентов заочной формы обучения факультета промышленного менеджмента и инновационных технологий специальности 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» и направления подготовки 190600.62 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (профиль подготовки «Автомобили и автомобильное хозяйство») по дисциплине «Эксплуатационные материалы». Также могут быть использованы студентами очной формы обучения для самостоятельной работы.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составители: Мальцева С.Б., канд. техн. наук, доцент

Агафонова Н.И., канд. хим. наук, доцент

Шишкина О.Н.

Рецензент Кузнецова О.Б., канд. хим. наук, доцент кафедры химии

Вологодского государственного педагогического университета

Введение

В настоящих методических указаниях приведено содержание дисциплины «Эксплуатационные материалы», даны основные формулы, необходимые для решения задач, с пояснениями к ним, рассмотрены примеры решения задач. Для студентов заочной формы обучения по полным учебным программам предложены контрольные задания по двум контрольным работам, а для студентов, обучающихся по сокращенным учебным программам – по одной контрольной работе.

В Приложениях приводятся справочные материалы.

Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения 4 и 5 курсов, обучающихся по полным учебным программам и 3 курса, обучающихся по сокращенным учебным программам специальности 190601 – «Автомобили и автомобильное хозяйство», а также для студентов 2 курса, обучающихся по полным и сокращенным учебным программам направления подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (профиль подготовки «Автомобили и автомобильное хозяйство»).

Настоящие методические указания также могут быть использованы студентами очной формы обучения для самостоятельной работы.

Цели и задачи дисциплины

Цель изучения данной дисциплины состоит в получении студентами знаний по организации рационального применения эксплуатационных материалов – топлива, смазочных материалов, пластичных смазок, технических жидкостей, неметаллических материалов при эксплуатации автомобилей, а также мер по их экономии, что особенно важно в условиях сокращения энергетических ресурсов.

В задачи дисциплины «Эксплуатационные материалы» (ЭМ) входят изучение основных сведений по производству и применению топлив и масел, пластичных смазок, технических жидкостей и неметаллических материалов, используемых на автомобильном транспорте, рассмотрение свойств и требований, предъявляемых к их качеству. Кроме того, в курсе рассматриваются вопросы, связанные с влиянием топливо-смазочных материалов (ТСМ) на надежность, долговечность, экономичность работы двигателей и других агрегатов автомобилей, выявление особенностей и путей экономии ТСМ. В задачи курса входят также изучение рекомендаций по применению ЭМ и их влиянию на экологию окружающей среды.

Для изучения дисциплины ЭМ студент должен знать химию, устройство автомобилей, двигателей внутреннего сгорания, техническую эксплуатацию автомобилей.

1. Содержание дисциплины

1.1. Производство топлив и смазочных материалов

О задачах научных направлений – химмотологии и трибоники; перспективы развития.

Нефть как основной источник получения топлив и смазочных материалов (ТСМ). Влияние химического состава нефтей на показатели качества ТСМ. Основные способы получения топлив и масел из нефти (прямая перегонка, деструктивная переработка нефтяного сырья – крекинг-процессы, риформинг и другие процессы). Очистка топлив. Приготовление товарных сортов топлив.

Сырьевые ресурсы и основные методы получения альтернативных видов топлив.

Влияние качества ТСМ на технико-экономические показатели автомобильного транспорта и технической эксплуатации автомобильного транспорта.

1.2. Топлива для двигателей внутреннего сгорания

Автомобильные бензины.

Теплота сгорания топлив. Понятие «условного топлива». Требования к качеству бензинов. Особенности применения бензинов в различных климатических зонах страны. Свойства бензинов, влияющие на его подачу из топливного бака в смесеобразующую систему и на смесеобразование. Детонационная стойкость. Методы оценки детонационной стойкости бензинов.

Присадки к бензинам. Назначение, свойства и эффективность использования. Антидетонационные присадки и механизмы их действия. Особенности применения этилированных бензинов.

Влияние свойств бензинов на надежность и экономичность работы двигателей в различных эксплуатационных условиях. Склонность бензинов к образованию отложений в двигателе и их влияние на его работу. Стабильность бензинов. Коррозионная агрессивность бензинов.

Стандарты на отечественные и зарубежные автомобильные бензины. Рекомендации по применению. Возможность замены и смешения бензинов различных марок.

Дизельные топлива.

Требования к качеству дизельных топлив. Свойства топлива, обеспечивающие бесперебойную подачу.

Низкотемпературные свойства дизельных топлив. Облегчение пуска двигателей при помощи пусковых жидкостей и устройств, облегчающих пуск дизелей в зимнее время. Самовоспламеняемость дизельных топлив. Методы оценки самовоспламеняемости топлив. Способы повышения самовоспламеняемости топлив. Влияние цетанового числа на рабочий процесс дизеля. Склонность дизельных топлив к образованию отложений. Химическая стабильность топлив. Коррозионность дизельных топлив. Изменение качества топлива при хранении и транспортировке. Оценка огнеопасности дизельных топлив. Присадки к дизельным топливам.

Особенности применения дизельных топлив различного фракционного состава – утяжеленного фракционного состава (УФС), расширенного фракционного состава (РФС), широкого фракционного состава (ШФС).

Марки дизельных топлив. Особенности применения газоконденсатных топлив. Технические условия на газоконденсатные топлива.

Газообразные топлива.

Применение газообразных топлив на автомобильном транспорте.

Классификация газообразных топлив. Требования, предъявляемые к газообразным топливам для автомобильных двигателей. Свойства сжиженных и сжатых газов (теплота сгорания, критическая температура, температура кипения, коррозионность, нагарообразующая способность, детонационная стойкость). Особенности применения и экономические показатели работы двигателей на газообразном топливе. Токсичность и взрывоопасность газообразных топлив и продуктов их сгорания. Стандарты на сжатые (КПГ) и сжиженные (ГНС) газы. Перспективы и рекомендации по применению газообразных топлив на автомобилях. Масштабы производства газобаллонных автомобилей и особенности их эксплуатации. Зарубежный опыт применения газообразных топлив на автомобильном транспорте.

Возможные заменители традиционных топлив.

Основные свойства и рекомендации по применению возможных заменителей традиционных топлив (синтетические спирты, водород, аммиак, вода как добавка к топливу).

1.3. Смазочные материалы для двигателей, агрегатов трансмиссий
и других механизмов автомобилей

Моторные масла.

Требования, предъявляемые к моторным маслам. Основные физико-химические показатели качества масел: плотность, температура застывания, кислотное и щелочное числа, содержание механических примесей и воды, вязкостно-температурные свойства и их оценка. Теоретические основы старения масел. Склонность масел к образованию нагара и осадка. Химическая стабильность и моющие свойства масел. Присадки, улучшающие показатели качества моторных масел. Изменения свойств моторных масел при работе двигателей. Расход и сроки замены масел. Диагностика состояния двигателя по показателям работавшего масла. Классификация и ассортимент моторных масел. Рекомендации по применению моторных масел. Взаимозаменяемость масел.

Масла для агрегатов трансмиссий.

Особенности работы масел в агрегатных трансмиссиях. Требования, предъявляемые к трансмиссионным маслам. Свойства масел: низкотемпературные, вязкостно-температурные, противоизносные, противозадирные, антиокислительные и другие. Присадки к трансмиссионным маслам и механизм их действия. Изменение свойств масел в трансмиссии при их работе. Классификация трансмиссионных масел. Марки трансмиссионных масел, рекомендации их применения по климатическим зонам и назначению; взаимозаменяемость; сроки смены. Свойства и маркировка масел, применяемых в гидромеханических трансмиссиях автомобилей.

Синтетические масла.

Роль синтетических масел в улучшении обеспечения автомобильного транспорта маслами. Основные показатели качества масел: вязкостно-температурные, низкотемпературные, термическая стабильность, смазывающая способность. Перспективы применения синтетических масел на автомобилях.

Пластичные смазки.

Функции, выполняемые пластичными смазками. Требования, предъявляемые к ним. Способы получения пластичных смазок. Классификация смазок по видам применяемых загустителей. Основные эксплуатационные свойства смазок и методы их оценки (температура каплепадения, коллоидная стабильность, эффективная вязкость, предел прочности).

Маркировка пластичных смазок и рекомендации по их применению, экономии и взаимозаменяемости.

Нормирование смазочных материалов.

Основные принципы нормирования расхода смазочных материалов (СМ). Корректирование норм расхода СМ. Планирование потребности в СМ.

1.4. Организация рационального применения ТСМ

Нормативные материалы, регламентирующие качество ТСМ.

Основные мероприятия по экономии ТСМ – повышение качества; организация учета расхода; контроль качества свежих работающих масел (организация лабораторий в условиях АТП); мероприятия по сохранению качества СМ; сбор и регенерация отработавших масел, рекомендации по их применению.

1.5. Технические жидкости

Охлаждающие жидкости.

Требования, предъявляемые к охлаждающим жидкостям, и их основные физико-химические свойства: теплоемкость и теплопроводность, температура застывания, кипения и воспламенения, коррозионная агрессивность.

Виды охлаждающих жидкостей. Вода как охлаждающая жидкость. Понятие о жесткости воды. Образование накипи и ее влияние на работоспособность двигателя. Способы удаления накипи из системы охлаждения. Способы умягчения воды.

Охлаждающие низкозамерзающие жидкости: основные свойства, маркировка, рекомендации по применению, замене и технике безопасности.

Тормозные жидкости.

Требования к жидкостям для гидравлических приводов тормозных систем и их эксплуатационные свойства. Марки и ассортимент тормозных жидкостей, рекомендации по их применению.

Марки жидкостей для амортизаторов и рекомендации по их применению.

Пусковые жидкости.

Назначение, состав, виды жидкостей, рекомендации по их применению.

1.6. Неметаллические конструкционно-ремонтные материалы

Пластичные материалы

Классификация и состав пластмасс. Теплопластичные и термоактивные пластмассы. Основные физико-химические свойства пластмасс. Особенности применения пластмасс на автомобилях.

Клеящие материалы.

Понятие о клеящих материалах. Разновидности клеев. Особенности применения клеящих материалов на автомобилях и их марки.

Лакокрасочные материалы.

Назначение, основные свойства лакокрасочных материалов, классификация по составу и назначению, марки.

Резины, обивочные, уплотнительные и изоляционные материалы.

Требования и основные показатели качества резины, применяемой для изготовления шин. Состав резины, ее свойства. Характеристика составных частей резиновой смеси. Ткани и другие материалы, применяемые при изготовлении шин.

Обивочные, уплотнительные и изоляционные материалы, применяемые на автомобиле.

1.7. Охрана труда и окружающей среды при использовании
эксплуатационных материалов

Токсичность, огнеопасность и взрывоопасность ЭМ.

Концентрационные и температурные пределы взрываемости и самовоспламеняемости паров жидких и газообразных топлив в воздухе. Статическое электричество и меры борьбы с ним при хранении, выдаче и транспортировании жидких и газообразных топлив. Техника безопасности и пожароопасности при приеме, хранении и выдаче ЭМ.

2. Основные формулы, необходимые для решения задач
в контрольных работах

2.1. Сгорание топлива в двигателе

Для определения теплот сгорания топлива используются формулы Д.И.Менделеева. Теплота сгорания ( ) топлива равна сумме теплот, полученных при сгорании его отдельных компонентов.

Для жидких топлив:

(2.1.1)

(2.1.2)

(2.1.3)

, (2.1.4)

где – высшая теплота сгорания, т.е. количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива, включая теплоту, выделившуюся при конденсации воды, которая образуется за счет сгорания водорода, входящего в состав топлива, кДж; – количество теплоты, выделившейся при сгорании 1 кг топлива, не учитывает теплоту, выделившуюся при конденсации паров воды, кДж; C, H, O, S, – элементарный состав топлива, % (масс.); W – количество воды, содержащееся в топливе, % (масс.); 2512,08 – количество теплоты, затрачиваемой для превращения 1 кг воды в пар, кДж; q – масса паров воды, образующаяся при сгорании 1 кг топлива, кг.

Коэффициенты показывают, какая теплота может быть получена при сгорании 1% того или иного элемента топлива. Коэффициенты учитывают затрату части энергии на разрушение химических связей в сложных соединениях топлив (при расчетах теплот сгорания допустимо округление коэффициентов до целых единиц).

Расчет количества кислорода воздуха, необходимого для сгорания топлива.

(2.1.5)

где – количество кислорода (кг), необходимое теоретически на сгорание 1 кг топлива;

(2.1.6)

– количество воздуха (кг),необходимое теоретически для сгорания 1 кг топлива;

(2.1.7)

– объем воздуха (м³), необходимый теоретически для сгорания 1 кг топлива.

Избыток или недостаток воздуха в горючей смеси характеризуется – коэффициентом избытка воздуха:

Нормальная смесь

Богатая смесь

Бедная смесь

; , (2.1.8)

где – действительная масса (или объем) воздуха в смеси; – теоретически необходимая масса (или объем) воздуха в смеси.

В производственных условиях обычно определяют по анализу количественного состава продуктов сгорания.

100 = СО₂ + СО + О₂ + SO₂ +N₂ , (2.1.9)

где СО₂ , СО, О₂ , SO₂ ,N₂ – компоненты продуктов сгорания топлива в двигателе, % (объем.).

N₂ = 100 – (СО₂ + СО + О₂ + SO₂). (2.1.10)

Если в отработавших газах есть СО, то

(2.1.11)

Если полное сгорания, то

[1] (2.1.12)

или [5]. (2.1.13)

Теплоту сгорания горючей смеси можно рассчитать по формуле:

. (2.1.14)

Для газообразных топлив.

(2.1.15)

, (2.1.16)

где СО, Н₂, СН₄, С_nH_m – количество компонентов топлива, % (объем.), измеренное при Т=273⁰К, р=101,3 кПа.

Если топливо влажное (присутствуют пары воды):

, (2.1.17)

где 0,805 – масса 1 м³ водяного пара, кг; d – содержание паров воды в 1 м³ газа, кг.

, (2.1.18)

где СО,Н₂, С_nH_m, О₂ – содержание компонентов топлива, % (объем.); 21 – содержание кислорода в воздухе, % (объем.).

2.2. Исправление качества ТСМ, снижение которого произошло
при хранении и транспортировке.

2.2.1. Соотношение нефтепродуктов, необходимых для смешения при исправлении показателей: октановое и цетановые числа топлив, фракционный состав, плотность, содержание серы, фактических смол, кислотное число – определяется следующим образом:

Соотношение нефтепродуктов, необходимых для смешения, определяют по формуле:

, (2.2.1)

где – масса нефтепродукта, имеющего запас качества по исправляемому показателю; – масса нестандартного нефтепродукта; Х – значение показателя, которое нужно получить после смешения; Х_А – значение показателя нефтепродукта, имеющего запас качества; Х_Б – значение показателя качества нестандартного нефтепродукта.

При необходимости получить искомую пропорцию в процентах по массе пользуются формулой:

. (2.2.2)

2.2.2. Для исправления вязкости нефтепродуктов необходимо пользоваться формулой:

, (2.2.3)

где Х – искомая кинематическая вязкость смеси, мм²/с; Х_А, Х_Б – кинематическая вязкость компонентов, вовлекаемых в смесь, при этом Х_А – большая величина по значению вязкости, мм²/с; Р_А, Р_Б – доля компонентов в смеси, % (масс); К – поправочный коэффициент, его значения приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Значения поправочного коэффициента К при определении
вязкости смеси моторных масел

Соотношение компонентов, % масс	Значение коэффициента К
А – масло с запасом качества	Б – масло, имеющее ухудшенный показатель
		––

2.3. Определение жесткости воды

Жесткость (Ж) воды измеряется в миллимолях эквивалентов ионов кальция и магния на литр воды (ммоль экв/л).

Один ммоль экв/л жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/л ионов кальция (Са²⁺) или 12,16 мг/л ионов магния (Mg²⁺).

Ж_О = Ж_В + Ж_П , (2.3.1)

где Ж_О – общая жесткость обуславливается содержанием в воде всех растворимых солей кальция и магния; Ж_В – временная (карбонатная) жесткость, зависит от количества растворенных в воде кислых солей Са и Мg – Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂. Эти соли при температуре выше 80 – 85⁰С разлагаются и выпадают в осадок в виде накипи и шлака.

Реакции протекают по следующей схеме:

Са(HCO₃)₂ СаCO₃ + CO₂ + Н₂О

Ж_П – постоянная (некарбонатная) жесткость зависит от количества растворенных в воде солей: CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄, CaSiO₃, MgSiO₃ и др.. Эти соли при кипячении воды в осадок не выпадают, если их концентрация не превышает предела насыщения. Общую жесткость воды можно посчитать по формуле:

. (2.3.2.)

3. Задания для контрольных работ

3.1. Контрольная работа № 1

1. Нефть как сырье для производства топлив и масел.

2. Групповой состав нефти. Влияние химического состава нефти на свойства получаемых топлив и масел.

3. Современные методы получения топлив и смазочных материалов их нефти, очистка нефтепродуктов.

4. Общие требования к моторным топливам и их основные эксплуатационные свойства.

5. Классификация топлив. Эксплуатационные свойства топлив.

6. Автомобильные топлива. Марки, состав, характеристики качества.

7. Автомобильные бензины. Эксплуатационные требования к свойствам.

8. Свойства бензинов прямой и деструктивной переработки. Ассортимент бензинов.

9. Карбюрационные свойства бензинов (плотность, вязкость, испаряемость, давление насыщенных паров, низкотемпературные).

10. Испаряемость бензинов. Пусковые свойства. Прогрев, приемистость, износ и экономичность работы двигателя.

11. Нормальное и детонационное сгорание бензина в двигателе внутреннего сгорания. Калильное зажигание.

12. Сгорание бензина в двигателе. Основные характеристики.

13. Сущность детонационного горения топлива. Внешние признаки. Антидетонаторы.

14. Детонация. Антидетонационные свойства бензинов. Октановое число.

15. Характеристика процессов горения бензина в двигателе. Теплота сгорания. Коэффициент избытка воздуха.

16. Влияние качества бензина на работу двигателя и расход бензина.

17. Автомобильные бензины. Марки, состав, характеристики качества.

18. Пути повышения детонационной стойкости бензинов.

19. Свойства бензинов, влияющие на образование отложений в двигателе.

20. Фракционныый и групповой состав бензинов. Горючая смесь.

21. Воспламеняемость и горючесть бензинов. Закономерности процессов воспламенения и горения, характеристики этих процессов.

22. Классификация эксплуатационных свойств автомобильных бензинов.

23. Меры борьбы с количественными и качественными потерями бензина.

24. Детонация. Причины. Методы борьбы с данным явлением.

25. Характеристика коррозионной активности бензинов, защитных свойств топлив.

26. Влияние свойств бензинов на надежность и экономичность работы двигателя.

27. Присадки к бензинам. Назначение, свойства и эффективность использования. Антидетонационные присадки и механизм их действия.

28. Влияние свойств бензинов на надежность и экономичность работы двигателей в различных эксплуатационных условиях. Стабильность бензинов.

29. Ассортимент бензинов.

30. Дизельные топлива. Эксплуатационные требования к свойствам.

31. Показатели и свойства дизельного топлива, влияющие на подачу и смесеобразование.

32. Нормальное и жесткое сгорание дизельного топлива в двигателе внутреннего сгорания. Оценка самовоспламеняемости топлива. Цетановое число.

33. Самовоспламеняемость дизельных топлив. Методы оценки самовоспламеняемости. Способы повышения самовоспламеняемости топлив. Влияние цетанового числа на рабочий процесс дизеля.

34. Коррозионные свойства дизельного топлива. Изменение качества топлива при хранении и транспортировке.

35. Низкотемпературные свойства дизельных топлив.

36. Влияние свойств дизельного топлива на образование отложений в двигателе.

37. Меры борьбы с количественными и качественными потерями дизтоплива.

38. Влияние строения углеводородов на свойства полученных топлив (бензинов и дизтоплив).

39. Совместимость топлив с материалами. Закономерности протекания коррозии.

40. Сгорание топлива в дизеле. Характеристики процесса. Охарактеризуйте фазы горения дизельного топлива.

41. Ассортимент дизельных топлив.

42. Влияние качества дизельного топлива на работу двигателя и его расход.

43. Современные и перспективные дизельные топлива.

44. Испаряемость, воспламеняемость и горючесть дизельного топлива.

45. Характеристика воспламеняемости и горючести дизельного топлива.

46. Самовоспламеняемость дизельных топлив. Цетановое число.

47. Свойства дизельных топлив, влияющие на образование отложений в двигателе.

48. Коррозионные свойства дизельных топлив.

49. Дизельные топлива. Марки, состав, характеристики качества.

50. Причины газовой и жидкостной сернистой коррозии деталей двигателей.

51. Сгорание топлива в быстроходных дизельных двигателях.

52. Причины нагарообразования в дизелях. Меры борьбы с нагарообразованием.

53. Естественные газообразные топлива.

54. Особенности применения и экономические показатели работы двигателей на газообразном топливе.

55. Свойства сжиженных газов (теплоты сгорания, критическая температура, коррозионность, нагарообразующая способность, температура кипения, детонационная стойкость).

56. Свойства сжатых газов.

57. Преимущества и недостатки газообразного топлива.

58. Газообразные топлива. Эксплуатационные требования к свойствам. Особенности применения.

59. Заменители нефтяных топлив.

60. Перспективные топлива для автомобилей. Общие характеристики и свойства.

61. При сгорании 2 кг топлива получено 93766,4 кДж теплоты и 2,9 кг паров воды. Определить максимально возможное количество теплоты (кДж), полученное при сгорании и элементарный состав топлива (% масс.), считая его углеводородным.

62. Определить количество воздуха ( кг. и м³), израсходованного при сгорании 20 кг. дизельного топлива состава: О=85,7%, Н=13,3%, S=0,67%, N=0,15%, остальное ‑ кислород. Состав отработавших газов: СО₂= 11,7%, О₂=3,7%, СО=0,5%, SO₂=0,9%.

63. Дизельное топливо, состоящее из смеси равных количеств углеводородов С₁₆Н₃₄ и С₁₀Н₇СН₃, сгорело в двигателе с коэффициентом избытка воздуха =1,3. Определить теплоту сгорания (Q_высш., Q_низ.), L действительное и цетановое число.

64. При сжигании 1,5 кг топлива получено 70481,8 кДж теплоты и 2,1 кг паров воды. Определите максимально возможное количество теплоты и количество водорода, содержащегося в топливе.

65. Газовое топливо (Пермьнефть) имеет следующий состав: СН₄=38,7%, С₂Н₆=22,6%, С₃Н₈=10,7%, С₄Н₁₀=3,4%, остальное ‑ негорючие компоненты. Определить название газа, количество воздуха, необходимого для полного сгорания газа, и его теплоту сгорания.

66. Определить количество воздуха, израсходованного при сжигании 20 литров дизельного топлива С=85,4%, Н=13,2%, S=0,8%, О=0,6%, =0,825 г/см³, если анализ продуктов сгорания дал следующие результаты: СО₂=10,5%, О₂=5,1%, СО=0,4%, SO₂=0,85%.

67. Определить теплоту сгорания 3 л. нормальной смеси углеводорода С₉Н₁₂, имеющего плотность = 0,8618 г/см³.

68. Сколько выделилось теплоты при сжигании 5 м³ газа (месторождение Коми республика) следующего состава: СН₄ = 95,7%, С₂Н₆=1,9%, С₃Н₈=0,5%, С₄Н₁₀=0,4%, N=1,3%. Какой газ сгорел в горелке?

69. Определить количество воздуха (кг), израсходованного при сжигании 10 литров дизельного топлива и количество теплоты, которое при этом выделилось. Состав топлива: С=86,1%, Н=12.9%, S=0.57%, О=0,43%, =0,841 г/см³. Анализ продуктов сгорания дал следующие результаты: СО₂= 11,8%, О₂=6,2%, СО=0,5%, SO₂=0,83%.

70. Вычислить массу и объем воздуха, теоретически необходимого (при н.у.) для полного сгорания бензина массой 2 кг. Примерный состав бензина ( в массовых долях) : С=0,86, Н=0,14.

71. Октановое число бензина А‑76 оказалось в результате анализа 72 единицы. Сколько надо взять бензина АИ‑95, чтобы исправить исходный бензин?

72. Определить теплоту сгорания горючей смеси (кДж). Состав бензина С-85,1%, Н=14,7%, S=0,1%, О=0,1%. Состав отработавших газов: СО₂=10,2%, О₂=4%, СО=1,0%.

73. Определить массу и объем воздуха, израсходованного на сжигание 10 кг бензина состава: С=85,6%, Н=14,2%, S=0,1%, О=0,1%. Состав отработавших газов: СО₂=11,5%, О₂=3%, СО=1,0%.

74. Определить теплоту сгорания горючей смеси (кДж) трех литров углеводорода 2-метил-3-этилпентана, имеющего плотность = 0,7193 г/см³. Коэффициент избытка воздуха –1,3.

75. Состав нефтяного газа ( в объемных долях): СО₂=0,05, СО=0,08, Н₂=0,24, СН₄=0,40, С₂Н₄=0,06, N₂=0,17. Сколько выделилось теплоты при сжигании 10 м³ газа?

76. Анализом установлено, что октановое число бензина АИ‑93 по моторному методу составляет 83 единицы. Сколько и какого бензина необходимо добавить, чтобы исправить исходный бензин?

77. Вычислить массу и объем воздуха, теоретически необходимого (при н.у.) для полного сгорания 15 кг бензина состава (в массовых долях): С – 0,92; Н – 0,08.

78. Анализом установлено, что октановое число бензина А‑80 составляет 78 единиц. Сколько и какого бензина необходимо добавить для того, чтобы исправить исходный бензин?

79. При сгорании 5,6 кг топлива получено 262545,9 кДж тепла и 8,12 кг паров воды. Определить максимально возможное количество полученного теплоты в кДж и элементарный состав топлива, считая его углеводородным, выразив его в процентах.

80. Определить массу и объем воздуха, необходимого для сжигания 15 кг дизельного топлива. Состав его: С – 85,7%; Н – 13,3%; S – 0,67%; N – 0,15%; О – 0,18%. Состав отработавших газов: СО₂ – 12,1%, О₂ – 3,8%, СО – 0,8%, SO₂ – 0,1%.

81. Газовое топливо имеет следующий состав: СН₄ – 38,6%, С₂Н₆ – 22,8%, С₃Н₈ – 10,5%, С₄Н₁₀ – 3,4%, остальное – негорючие компоненты. Определить название газа, объем воздуха, необходимого для полного сгорания газа, теплоту его сгорания.

82. Состав топлива: С – 0,86; Н – 0,13; S – 0.006; О – 0,0043 (даны массовые доли). Плотность топлива ρ=0,841 г/см³. Продукты сгорания: СО₂ 11,8%; СО – 0,05%; О₂ – 6,2%; SO₂ – 0,83%. Определить объем воздуха (при н.у.), израсходованный на сжигание 20 м³ топлива и количество выделившейся теплоты.

83. При сжигании 4,5 кг топлива получено 105722,66 кДж теплоты и 6,3 кг паров Н₂О. Определить массовую долю водорода в топливе (топливо углеводородное) и Q_высш.

84. Сколько надо взять бензина АИ-98, чтобы исправить исходный бензин А-80, октановое число которого, как показал анализ, оказалось равным 77?

85. Определить количество воздуха, необходимого для полного сгорания 20 м³ газа следующего состава: СН₄ =92,0%; С_nН_m =2,0%; Н₂ =2,0% СО₂ =3,5%; N₂ =0,5%.

86. Определить действительно израсходованное количество воздуха в кг и м³ при сгорании 20 кг дизельного топлива состава: С=84,2%, Н=12,9%, S=0,80%, N=0,2%, остальное ‑ кислород. Состав отработавших газов СО₂= 12,6%, О₂=5,3%, СО=0,2%, SO₂=0,4%.

87. Определить теплоту сгорания 8 л. нормальной смеси углеводорода С₈Н₁₀, имеющего плотность = 0,740 г/см³.

88. При сжигании 3 кг топлива получено 129345 кДж теплоты и 3,9 кг паров воды. Определите максимально возможное количество теплоты и количество водорода, содержащегося в топливе, если считать топливо углеводородным.

89. Газовое топливо имеет следующий состав: пропан С₃Н₈=92%, С₄Н₁₀=3,0%, С₂Н₄=3,0%, остальные ‑ негорючие компоненты. Определить название газа, количество воздуха, необходимые для полного сгорания газа, и его теплоту сгорания.

90. Сколько выделилось тепла при сжигании 6 м³ газа следующего состава: СН₄=90,0%, С_nH_m=3,0%, Н₂=3,0%, СО₂=3,0%, N=1,0%. Какой газ сгорел в горелке ?

3.2. Контрольная работа № 2

91. Назначение смазочных материалов. Эксплуатационные требования. Виды трений.

92. Зависимость свойств смазывающих материалов от углеводородного сырья.

93. Получение масел из нефти.

94. Масла для двигателей. Понятие о трении и износе. Основные требования к качеству.

95. Моторные масла. Свойства. Эксплуатационные требования к качеству масел.

96. Процессы, происходящие с моторным маслом в работающем двигателе.

97. Физическая и химическая стабильность моторных масел. Старение, угар, смена.

98. Работа масел в узлах трения. Закоксовывание поршневых колец. Виды отложений.

99. Окисление масел. Термоокислительная стабильность. Моющие свойства. Противоизносные и антикоррозийные свойства.

100. Противоокислительные, противоизносные и диспергирующие свойства моторных масел.

101. Смазывающие и противокоррозионные свойства масел для поршневых двигателей.

102. Взаимозависимость изменений показателей качества масел и технического состояния двигателя.

103. Срабатываемость моторных масел.

104. Пути повышения экономии моторных масел, снижение расхода.

105. Классификация моторных масел.

106. Контроль качества и оценка старения моторных масел. Пути снижения расхода масла.

107. Пути улучшения эксплуатационных свойств моторных масел.

108. Контроль качества моторных масел. Браковочные показатели.

109. Старение, угар и смена моторных масел. Взаимозаменяемость масел.

110. Система смазки поршневых двигателей. Требования к качеству масел.

111. Трансмиссионные масла. Система смазки трансмиссий. Требования к качеству.

112. Трансмиссионные масла. Свойства. Эксплуатационные требования к качеству масел.

113. Сущность классификации трансмиссионных масел.

114. Влияние на эксплуатационные характеристики смазочных материалов вязкости, поверхностного натяжения, плотности, температуры. Индекс вязкости.

115. Склонность масел к образованию отложений.

116. Закономерности процессов образования отложений.

117. Роль присадок в улучшении качества работы масел (моторных и трансмиссионных).

118. Противоокислительные, диспергирующие, защитные и антикоррозиионые свойства масел.

119. Пути снижения расхода масел.

120. Оценка качества масел в процессе работы.

121. Синтетические масла. Особенности, свойства и применение.

122. Роль синтетических масел в улучшении обеспечения автомобильного транспорта маслами.

123. Влияние изменений свойств топливосмазочных материалов на работу автомобиля.

124. Пластичные смазки. Сведения о структуре, составе и принципах производства смазок. Назначение. Ассортимент.

125. Особенности строения и эксплуатационные свойства пластичных смазок.

126. Основные эксплуатационные требования к свойствам пластичных смазок. Методы их оценки. Ассортимент и применение.

127. Состав и коллоидная структура смазок. Назначение и классификация смазок.

128. Основы применения пластичных смазок. Назначение, классификация.

129. Назначение и классификация смазок. Требования к качеству смазок.

130. Свойства пластичных смазок.

131. Ассортимент пластичных смазок и их применение.

132. Антифрикционные и консервационные смазки. Назначение, классификация, подбор и совместимость.

133. Антифрикционные, консервационные и уплотнительные смазки. Требования и свойства

134. Масла для гидравлических систем. Эксплуатационные требования. Классификация.

135. Особенности работы масел в гидравлических передачах. Ассортимент. Взаимозаменяемость.

136. Жидкости для гидравлических систем. Марки, состав, характеристики качества.

137. Особенности работы масел в гидромеханических передачах. Ассортимент.

138. Тормозные и амортизаторные жидкости. Эксплуатационные требования. Ассортимент.

139. Тормозные жидкости. Эксплуатационные требования. Ассортимент.

140. Технические жидкости. Эксплуатационные требования. Назначение.

141. Охлаждающие жидкости. Условия применения и требования к качеству.

142. Этиленгликолевые охлаждающие жидкости. Достоинства и недостатки.

143. Вода как охлаждающая жидкость. Жесткость воды. Методы ее устранения.

144. Охлаждающие низкозамерзающие жидкости, основные свойства, маркировка, рекомендации по применению, замене и технике безопасности.

145. Антифризы. Эксплуатационные требования. Ассортимент.

146. Пусковые жидкости. Эксплуатационные требования. Ассортимент.

147. Коррозия автомобилей в процессе эксплуатации. Методы защиты.

148. Организация рационального применения топливо-смазочных материалов по экономии ТСМ.

149. Резины, обивочные, уплотнительные и изоляционные материалы, применяемые на автомобиле.

150. Пластические материалы. Классификация и состав пластмасс. Особенности применения пластмасс на автомобилях.

151. Определить марку моторного масла, если известны следующие данные: =11,2 сСТ, ИВ 95, щелочность 6,0 мг/г, зольность - 1,15%, температура вспышки 223 ⁰С, температура застывания ‑ (-19 ⁰С). В каких двигателях и в какое время года можно использовать данное масло?

152. В результате анализа установлено, что кинематическая вязкость моторного масла М‑10Г₂ равна 11,3 мм²/с (стандартного), а нестандартного ‑ 9,8 мм²/с. Чему будет равна вязкость смеси данных масел, взятых в соотношении 60:40 ? Можно ли ее использовать для эксплуатации ?

153. Определить индекс вязкости моторного масла, если известно, что кинематические вязкости его при 100⁰С и 50 ⁰С равны соответственно 11сСт и 60 сСТ. В каких двигателях и в какое время года можно использовать данное масло, если его зольность 1,3%, а щелочность составляет 7,5 мг/г.

154. Имеются два масла с одинаковой вязкостью при 100 ⁰С (10 мм²/с). Вязкость первого масла при 50 ⁰С ‑ 62 мм²/с, второго‑ 46 мм²/с. Какое масло более пригодно для зимней эксплуатации и какой у него индекс вязкости ?

155. Определить марку масла, если известны следующие данные: - 12,2 мм²/с, ИВ 90, щелочность 8,7 мг/г, зольность 1,1 %, температура вспышки 220 ⁰С , температура застывания ‑18 ⁰С . В каких двигателях и в какое время года можно использовать данное масло ?

156. Двигатель работает в зимних условиях, когда температура окружающего воздуха равна ‑ 30 ⁰С. Какое должно быть процентное содержание этиленгликоля в охлаждающей жидкости, чему равна плотность данного раствора?

157. Двигатель работает в зимних условиях, когда температура окружающего воздуха равна ‑20 ⁰С. Какое должно быть процентное содержание этиленгликоля в охлаждающей жидкости. Чему равна плотность данного раствора ?

158. Установлено, что кинематическая вязкость масла = 9 мм²/с, при 50 ⁰С ‑37 мм²/с. ИВ‑120, t⁰(вспышки) 160 ⁰С, температура застывания ‑20 ⁰С. Определить марку масла и его назначение.

159. Определить индекс вязкости моторного масла, если известно, что кинематические вязкости его при 100 ⁰С и 50 ⁰С равны соответственно 10сСт и 46 сСт. В каких двигателях и в какое время года можно использовать данное масло, если его зольность не более 0,9%, а щелочное число составляет 5,0 мг/г.

160. В результате анализа установлено, что кинематическая вязкость стандартного моторного масла М‑10В₂ при 100 ⁰С равна 11,4 сСт, а нестандартного ‑ 10,2 сСт. Сколько надо добавить стандартного масла к нестандартному для продолжения его эксплуатации.

161. Определить марку трансмиссионного масла, если известны следующие данные: =15 сСТ, ИВ 80, температура вспышки не ниже 180 ⁰С, температура застывания ‑ (-20 ⁰С). Где и когда можно использовать данное масло ?

162. Двигатель работает в зимних условиях, когда температура окружающего воздуха равна ‑40⁰С . Какое должно быть процентное содержание этиленгликоля в охлаждающей жидкости, чему равна плотность данного раствора ?

163. Имеются два масла с одинаковой вязкостью при 100 ⁰С (9 мм²/с). Вязкость первого масла при 50 ⁰С ‑ 40 мм²/с, второго ‑ 50 мм²/с. Какое масло более пригодно для зимней эксплуатации и какой у него индекс вязкости ?

164. Установлено, что кинематическая вязкость моторного масла = 8 сСТ, при 50 - 40 сСТ. ИВ‑95, температура вспышки 210⁰С, температура застывания ‑ (-30⁰С), щелочное число 4,6 мг/г, зольность – 0,90%. Определить марку масла и его назначение.

165. В результате анализа установлено, что кинематическая вязкость стандартного трансмиссионого масла ТМ‑3‑18 при 100 ⁰С равна 15 сСТ, а нестандартного ‑ 13,4 сСТ. Сколько надо добавить стандартного масла к нестандартному для продолжения его эксплуатации ?

166. Двигатель работает в зимних условиях, когда температура окружающего воздуха равна ‑ 15⁰С. Какое должно быть процентное содержание этиленгликоля в охлаждающей жидкости, чему равна плотность данного раствора?

167. При кипячении 250 мл. воды, содержащей гидрокарбонат кальция, выпал осадок массой 3,5 мг. Чему равна жесткость воды ?

168. В 4 литрах воды содержится 38 мг. Mg²⁺ и 108 мг. Са²⁺ . Вычислить общую жесткость воды.

169. Образец воды объемом 2 литра содержит 48,6 мг. гидрокарбоната кальция и 29,6 мг. сульфата магния. Какое количество Са²⁺ и Mg²⁺ содержится в 1 литре образца воды ? Чему равна общая жесткость воды ?

170. Какую массу гашеной извести надо прибавить в 2,5 литра воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 4,43 ммоль экв/л?

171. Чему равна временная жесткость воды, в 2 литрах которой содержится 0,146 г. гидрокарбоната магния ?

172. Определить жесткость минеральной воды “Нарзан”, если в объеме 4 литра содержится ионов кальция массой 1,5936 г. и ионов магния массой 0,3536 г.

173. Чему равна жесткость воды, если для ее устранения в воде объемом 20 литров добавлено карбоната натрия массой 3,71 г. ?

174. Определить карбонатную жесткость, если на осаждение карбонатов из 500 мл. воды израсходовано 0,265 г. карбоната натрия.

175. Определить временную жесткость воды, в 5 литрах которого содержится 0,405 г гидрокарбоната кальция.

176. Рассчитать жесткость воды, в 10 литрах которой содержится 4,44 г. хлорида кальция.

177. Определить массу гашеной извести которую необходимо добавить к 1000 л. воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 1,45 ммоль экв/л.

178. Чему равна жесткость воды, если для ее устранения в воде объемом 20 литров добавлено карбоната натрия массой 3,71 г.

179. Определите жесткость воды, если в 200 мл содержится кальция массой 20 мг. и иона магния массой 8 мг.

180. Минеральная вода содержит 0,3894 г/л ионов кальция и 0,0884 г/л ионов магния. Какова общая жесткость этой воды? Какова масса этих ионов в 5 л воды? Какие соли обуславливают жесткость минеральной воды?

3.3. Варианты контрольных работ

3.3.1. Варианты контрольных работ для студентов, обучающихся

по полным учебным программам

	Контрольная работа № 1	Контрольная работа № 2
Номер варианта	Номера заданий, относящихся к данным работам
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60	61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90	91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120	121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150	151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180

3.3.1. Варианты контрольных работ для студентов, обучающихся

по сокращенным учебным программам

Номер варианта	Номера заданий, относящихся к контрольной работе
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	1 2 3 5 7 9 10 11 13 14 15 18 20 25 29 30 31 33 35 36 38 41 44 48 55 56 57 58 59 60	61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90	91 92 95 97 100 101 105 108 112 113 114 117 120 121 122 123 125 126 127 130 134 138 140 141 143 145 146 147 149 150	151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180

4. Примеры решения задач

Пример 1.

При сжигании 1 кг топлива получено 43124 кДж теплоты и 1,3 кг паров воды. Определить максимально возможное количество теплоты (в кДж), полученное при сгорании (Q_выс), количество водорода, содержащегося в топливе, и состав топлива, если считать его углеводородным.

Решение.

1. Известно, что Q_низ.=Q_выс. -2512,08×q (кДж/кг) (2.1.4), следовательно, Q_выс. = Q_низ. + 2512,08×q. В нашей задаче Q_низ. = 43124 кДж/кг, а q=1,3 кг;

Q_выс. = 43124 + 2512,08×1,3=46389,7 (кДж/кг).

2. В состав 1 моля воды (H₂O) входит 2 моля атомов H

М(Н)=1 г/моль; М(Н₂О)=18 г/моль.

Составим соотношение:

18 г H₂O образуется из 2 г H

1,3×10³ х

x = m(H) = = 144 (г) = 0,144 кг.

Это масса водорода, содержащегося в топливе.

3. По условию задачи масса сгоревшего топлива 1 кг, в нем содержалось 0,144 кг водорода и, следовательно, 0,856 кг углерода, что составляет 14,4% водорода (Н) и 85,6% углерода (С) соответственно.

Пример 2.

Определить действительно израсходованное количество воздуха (L_дейст.) в кг и м³ при сгорании 15 кг дизельного топлива следующего состава:

С = 85,2%; Н = 13,7%; S = 0,74%; N = 0,1%; остальное - кислород.

Состав отработавших (выхлопных) газов:

СО₂ = 11,2%; О₂ = 4,6%; СО = 0,3%; SO₂ = 0,5%.

Решение.

1. Определим содержание кислорода в дизельном топливе:

О = 100 – (С + Н + S + N) = 100 – (85,2 + 13,7 + 0,74 + 0,1) = 0,26%.

2. Подсчитаем расчетное (теоретическое) количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг дизельного топлива (L_{теорет.}) по формуле (2.1.6):

. (кг/кг)

Расход воздуха в м³ может быть подсчитан так:

(м³/кг),

здесь 1,293 – масса 1 м³ воздуха (кг) (н.у.).

Он также может быть рассчитан по формуле (2.1.7):

, м³/кг.

3. Определим коэффициент избытка воздуха . Поскольку в отработавших газах есть СО, то для подсчета пользуемся формулой (2.1.11):

,

где - количество азота в отработавших газах, рассчитываем по формуле (1.7):

.

.

4. Подсчитываем L_дейст. (2.1.8):

L = L

*

L = (кг/кг)

**

L (м /кг).

Это для сжигания 1 кг дизельного топлива, а для 15 кг в 15 раз больше.

Пример 3

Определить теплоту сгорания нормальной горючей смеси, содержащей 5 л углеводорода , имеющего плотность г/см

Решение.

1. Определяем процентный состав топлива, найдя предварительно его молярную массу:

(г/моль)

Подсчитываем процентное содержание углерода в топливе (С) и водорода (Н):

112 г составляет 100%

96 х

х=С= =85,52 (%)

Н=100-85,52=14,48 (%)

2. Определим Q по формуле (2.1.2):

Q , кДж/кг

Для нашего случая:

Q (кДж/кг)

3. Определяем теоретически необходимое для горения количество воздуха L по формуле (2.1.6):

L (кг/кг).

4. Определяем Q (нормальной) по формуле (2.1.14). Для нормальной смеси

(кДж/кг).

5. Определяем массу сгоревшего углеводорода:

.

6. Рассчитываем общее количество теплоты:

q = (кДж).

Пример 4

Дизельное топливо, состоящее из смеси равных количеств углеводородов С Н и С Н СН , сгорело в двигателе с коэффициентом избытка воздуха . Определить теплоту сгорания (Q ,Q ), L и цетановое число

Решение.

1. Зная, из каких углеводородов состоит топливо, определяем процентное содержание углерода (С) и водорода (Н) в топливе:

(г/моль);

С=85,0%; Н=15,0%; М(С Н СН )= (г/моль);

С=93,0; Н=7,0%.

Средний состав:С=89,0%; Н=11,0%.

2. Определяем Q и Q по формулам Д. И. Менделеева (2.1.1) и (2.1.2):

(кДж/кг);

(кДж/кг).

3. Определяем L :

(кг/кг).