Определение давления насыщенных паров бензина

Цель работы: по результатам, полученным при выполнении работы,

определить класс испаряемости бензина, сделать вывод о его испаряемо-

сти, пусковых свойствах и соответствии стандарту.

Приборы и реактивы

Аппарат для определения давления насыщенных паров (рис. 14), хо-

лодильник, приспособление для переливания топлива, термометры, термо-

стат, испытуемое топливо, вода дистиллированная.

Краткие теоретические сведения

Давление, развиваемое парами топлива в момент равновесия между

жидкой и паровой фазами, называют давлением насыщенных паров

Оно определяет процесс испарения топлива. Чем больше давление,

тем быстрее испаряется топливо. Поэтому данный показатель лимитирует-

ся только в условиях предупреждения образования паро-воздушных про-

бок.

Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, тем-

пературы и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных па-

ров бензина, ниже температура начала кипения и перегонки 10% и больше

объем фракции, выкипающей при температуре 70 ºС, тем больше его

склонность к образованию паровых пробок. Эта зависимость имеет линей-

ный характер и определяется из следующего выражения:

ИПП=10ДНП+7V70

где: ИПП – индекс паровых пробок; ДНП – давление насыщенных паров

бензина, кПа; V70 – объем бензина выкипающего при температуре до 70 °

С, мл.

Давление насыщенных паров многокомпонентной жидкости зависит

не только от свойства отдельных компонентов, но и от соотношения жид-

кой и паровой фаз. В жидкой фазе всегда меньше легких компонентов, чем

в паровой. Поэтому при определении давления насыщенных паров бензи-

нов берется отношение) паровая фаза жидкий бензин 4:1.

В реальных условиях испарения топлива соотношение его паровой и

жидкой фаз значительно больше. Например, на установившемся режиме

работы во впускном трубопроводе прогретого двигателя соотношение ука-

занных фаз может достигать 9–12 тысяч, при пуске холодного двигателя

оно уменьшается до 700 и даже до 500.

В нашей стране применяют два метода определения давления насы-

щенных паров топлива: по ГОСТ 1756–52 в металлической «Бомбе Рейда»,

или в аппарате с механическим диспергированием типа «Вихрь» (ГОСТ

28781-90). Наиболее широко распространен метод определения давления

насыщенных паров в металлической «Бомбе Рейда» при соотношении па-

ровоздушной и жидкой фаз (3,8–4,2:1) и t = 38 ºC (рис. 14).

Ррис. 14. Термостат для определения давления насыщенных паров топлива: 1 – блок

уеправления и регулирования; 2 – резервуар для размещения датчиков температуры и

нагревателя; 3 – центробежный насос; 4 – выходной патрубок насоса; 5 – манометр;

6 –бомба Рейда; 7 – теплообменник; 8 – сливной кран

Р

е

7

Рис. 15. Панель блока управления термостатом: 1– включения нагревателя; 2 – индика-

тор вывода текущей температуры; 3 – индикатор установки температуры; 4 – индика-

торное табло; 5 – манометр; 6 – кнопка увеличения температуры; 7 – уменьшения тем-

пературы; 8 – кнопка режима коррекции температуры; 9 – сетевой выключатель

Порядок выполнения работы

1. Заполнить термостат водой и включить нагреватель. Кнопками кор-

рекции установить температуру 38 ºС.

2. Отсоединить воздушную камеру от топливной и ополоснуть ее дис-

тиллированной водой.

3. Замерить температуру в воздушной камере.

4. Топливную камеру, образец топлива и переливное устройство ох-

ладить в холодильнике до температуры 0 ºС.

5. Заполнить топливную камеру охлажденным топливом, соединить ее

с воздушной камерой, а последнюю – с манометром. Операцию сборки про-

изводить быстро и без суеты.

6. Опрокинуть и встряхнуть бомбу несколько раз, перемешав топливо

с воздухом. Затем погрузить бомбу в водяную баню. Температуру водяной

бани поддерживать равной (37,8 ± 0,3) ºС и следить за тем, чтобы не было

утечки паров топлива.

7. Открыть кран и, спустя 5 минут, отметить давление по показаниям

манометра.

8. Закрыть кран, вынуть бомбу из бани, опрокинуть, сильно встряхи-

вая, и снова поставить в водяную баню. Повторять эти операции через каж-

дые 2 минуты до тех пор, пока показания манометра перестанут меняться.

9. Отметить установившееся давление Р1 в мм рт. ст. как «не исправ-

ленное давление насыщенных паров» испытуемого топлива.

Для учета давления воздуха и водяных паров, находившихся в верх-

ней камере прибора, необходимо внести поправку ( DР ) в мм рт. ст., кото-

рую вычислить по формуле:

DР =

(Ра - Рt ) × (t - 38)

273 + t

- (P38 - Pt ),

(7)

где: Pa – атмосферное давление в месте испытания, мм рт. ст.; Рt – давле-

ние насыщенных паров воды при исходной температуре воздуха, мм рт. ст.

(табл. 22); t – исходная температура воздуха ºС; Р38 – давление насыщен-

ных паров воды при 38ºС, мм рт. ст. (см. табл. 2).

Таблица2. Давление насыщенных паров воды при исходной температуре воздуха

Следовательно, давление насыщенных паров испытуемого топлива

(Р) в мм рт. ст. определяется из выражения

Р = Р1 + DР

(8)

t ºC Рt , мм рт. ст. t ºС Рt , мм рт. ст. tºС Рt , мм рт. ст. 9,209 18,65 35,66 9,84 19,83 37,73 10,52 21,07 39,90 11,23 22,38 42,18 11,99 23,76 44,56 12,79 25,21 47,07 13,63 26,74 49,69 14,53 28,35 52,44 15,48 30,40 55,32 16,48 31,82 58,34 17,54 37,70 61,50

Для упрощения расчетов в прил. П 17 приведены поправки DР .

Полученный результат сравнить с нормами ГОСТа на давление на-

сыщенных паров различных марок бензинов.

Определить склонность исследуемых бензинов к образованию паро-

вых пробок в системе питания двигателя. По давлению насыщенных паров

(ДНП), которое будет равно расчетному значению Р мм.рт.ст. и значению

V70 – объему бензина выкипающего при температуре до 70 ºС, мл., эта ве-

личина берется из результатов определения фракционного состава.

По результатам внешнего осмотра бензина, определению водорас-

творимых кислот и щелочей, фракционному составу, октановому числу и

индексу паровых пробок определить соответствие его стандарту. Стандар-

ты на автомобильные бензины приведены в прил. П 1.

Выводы по лабораторной работе делаем путем сравнения используе-

мого топлива с ближайшим образцом стандартного и заносим в таблицу.

Сводная таблица показателей исследованного бензина

Контрольные вопросы

1. Углеводородный состав автомобильных бензинов.

2. Основные показатели качества автомобильных бензинов норми-

руемые стандартами.

3. Понятие о нормальном сгорании бензина в ДВС.

4. Понятие о детонационном сгорании бензина в ДВС.

5. Причины образования в бензине смолистых веществ.

6. Методы определения испаряемости бензинов.

Топливо Q Топливоплотность Qсодержание кислот и щелочей РнасИППОЧ Топливо Показатели качества плотность содержание кислот и щелочей фракционный состав Рнас ИПП ОЧ tн.к. t10 t50 t90 tк.к. испытуемое                     стандартное

Лабораторная работа № 4