Визначення густини палива.

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

з дисципліни

ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ

для студентів напряму підготовки

6.070106 „ Автомобільний транспорт ”

всіх форм навчання

Затверджено

на засіданні кафедри автомобілі

та технології їх експлуатації,

протокол №01 від 28.08.2013 р.,

та Методичною радою ЧДТУ,

протокол №__ від _________ р.

Черкаси

Укладачі: Васильченко В.Ю.,

Лук’янченко О.Ю.,

Шльончак І.А.

Рецензент Тригуб О.А., к.т.н., доцент

Лабораторний практикум з дисципліни „ Експлуатаційні матеріали ” для студентів напряму підготовки 6.070106 „Автомобільний транспорт ” всіх форм навчання / Укл. В.Ю.Васильченко, О.Ю. Лук’яненко, І.А. Шльончак – Черкаси: ЧДТУ, 2013. – 64 с.

В даному лабораторному практикумі викладено порядок виконання лабораторних робіт з основних розділів дисципліни „ Експлуатаційні матеріали ” та вимоги до їх оформлення, зміст звіту, а також питання для самоперевірки, що дають змогу не лише перевірити теоретичні знання та їх практичне застосування, я й набути практичних навичок.

Навчальне видання

Васильченко Віктор Юрійович

Лук’янченко Олександр Юрійович

Шльончак Ігор Анатолійович

ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

для студентів напряму підготовки 6.070106

„Автомобілі та автомобільне господарство ”

денної та заочної форми навчання.

В авторській редакції

Коректура і макет С.В. Чмільової

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Гарн. Times New Roman.

Ум. друк. арк.0,46. Обл.-вид. арк.0,3. Зам. № 310-06/е

-------------------------------------------------------------------------------------------------

Черкаський державний технологічний університет

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК № 896 від 16.04.2002 р.

ЧДТУ, бульвар Шевченка, 460, м. Черкаси, 1800

ЗМІСТ

ВСТУП
ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ .
КОРОТКА ІНСТРУКЦІЯ ДЛЯ СТУДЕНТІВ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ.
Лабораторна робота №1
Визначення якості бензину
Лабораторна робота №2
Визначення якості дизельного палива
Лабораторна робота №3
Визначення якості моторної оливи
Лабораторна робота №4
Визначення якості пластичних мастил
Лабораторна робота №5
Визначення якості технічних рідин
Лабораторна робота №6
Визначення якості лакофарбових матеріалів
ЛІТЕРАТУРА
ДОДАТКИ

ВСТУП

Задачі автомобілебудівної галузі по випуску якісної продукції обумовлено в потребі підготовки фахівців широкого профілю в області технічної експлуатації автомобілів, раціонального використання палив і мастильних матеріалів, застосування нетрадиційних видів палив, методів вирішення екологічних проблем, пов'язаних із забрудненням навколишнього середовища, витрачення не відновлювальних природних ресурсів.

Предметом вивчення курсу "Експлуатаційні матеріали"є сучасні методи раціонального використання та економії експлуатаційних матеріалів, а також поліпшення якості та організації технічного обслуговування автомобільної техніки.

Виконання лабораторних робіт знайомить студентів з експлуатаційно-технічними властивостями палів, мастильних матеріалів, технічних рідин та їх вплив на роботу двигунів та других агрегатів автомобілів. Засноване на діючих стандартах по випробуванню експлуатаційних матеріалів відповідно ДСТУ або ТУ.

Ставиться за мету закріпити теоретичні знання про особливості застосування, показники якості і критерії добору сучасних матеріалів для експлуатації та обслуговування автомобілів.

ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

При підготовці до виконання кожної лабораторної роботи студент повинен:

- вивчити відповідні теоретичні розділи літератури, список якої розміщений в кінці даного лабораторного практикуму;

- ознайомитись зі змістом лабораторної роботи;

- скласти необхідні таблиці для запису результатів;

- прослухати і засвоїти правила техніки безпеки при роботі з верстатами.

По кожній виконаній лабораторній роботі студент складає індивідуальний звіт, зміст якого викладено в кінці кожної лабораторної роботи. Звіт виконується на аркушах формату А4. Всі аркуші звіту мають бути зброшуровані. Зразок заповнення титульної сторінки – дивись додаток А.

Звіт надається викладачу для перевірки і є основою до складання заліку з дисципліни. Під час заліку студент повинен показати глибокі знання з відповідних розділів дисципліни, а також по використанню отриманих знань при проведенні лабораторної роботи.

КОРОТКА ІНСТРУКЦІЯ ДЛЯ СТУДЕНТІВ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ.

У лабораторії «Експлуатаційних матеріалів» студенти мають справу з легкозаймистими, горючими і токсичними рідинами. До перших відносяться бензини та інші нафтопродукти і розчинники..

До другої групи належать керосини, дизельні палива і деякі гальмівні рідини. Токсичними є різні ароматичні вуглеводні, антифризи та гальмівні рідини.

Тому головною небезпекою при роботах в даній лабораторії є пожежна небезпека, а також можливість отруєння парами токсичних речовин або від попадання їх у стравохід.

Попередження пожеж.

1. При роботах в лабораторії забороняється застосовувати відкрите полум'я або інше джерело можливого займання . Спалювання зразків палив при їх аналізі допускається тільки в приготованому для цієї мети витяжній шафі, з якого попередньо видалені всі склянки з нафтопродуктами.

2. Для роботи слід вживати нафтопродукти в кількості не більшій, ніж зазначено у методичних вказівках. Підготовку проб до випробування потрібно проводити до включення нагрівальних приладів.

3. При сильному запаху бензину або іншого легкозаймистого продукту слід всі роботи припинити і приміщення лабораторії ретельно провітрити. 4. Використані проби нафтопродуктів та інших рідин не можна зливати в раковини: в сифонах раковин ці продукти скупчуються і можуть послужити причиною вибуху і травм.

5. При займанні випробовуваних проб поза приладами полум'я слід гасити струменем вуглекислоти з вуглекислотного вогнегасника або засипати вогнище полум'я піском. Не можна гасити пінним вогнегасником електроприлади, що знаходяться під напругою: піна електропровідність, і струм може вразити людини, що гасить пожежу. Якщо загорівся одяг, не бігти, а гасити полум'я обгортанням рушником або ковдрою.

Попередження опіків та отруєнь.

1. Застерігайтеся дотику до гарячих приладів. Не розбирати гарячі прилади, а почекати, коли вони охолонуть.

2. Після робіт з етильованими бензинами, антифризом і гальмівними рідинами обов'язково вимити руки водою з милом.

Попередження травм.

1. При роботі зі скляними приладами і посудом не вживати зайвих зусиль при закриванні приладів пробками, одяганні гумових трубок і т.д., щоб уникнути поломок і порізів рук осколками скла.

2. Не можна захаращувати робочі столи портфелями, сумками. На робочому місці допускаються лише зошити для записів та довідкові матеріали.

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ БЕНЗИНУ.

Мета роботи.

Дослідження зразків палива за зовнішніми ознаками різними методами проведення контрольного аналізу.

2. Обладнання і технічне оснащення.

1. Витяжна шафа.

2. Апаратура і реактиви.

3. Пробірки, колби і мірний циліндр з безбарвного скла.

4. Прилад для перегонки (розгонки ) нафтопродуктів.

5. Електрична плитка.

6. Зразки бензинів.

7. Комплект нафтоденсиметрів.

3. Теоретичні відомості.

Ефективність і надійність експлуатації різних автомобілів залежить не тільки від їх конструктивних і технологічних особливостей, але в значній мірі і від того, яке паливо застосовується для роботи двигуна.

У зв'язку з цим для фахівця в галузі експлуатації автомобільної техніки все більшого значення набуває вміння правильно визначити якість палива в умовах нафтогосподарств авто і сільськогосподарських підприємств.

Знання показників, якими характеризується якість, фізичні, хімічні та механічні властивості того чи іншого матеріалу, а також техніко-економічних вимог до даного матеріалу дозволяє судити про можливу сфері їх використання, про створення необхідних умов при зберіганні та застосуванні з метою забезпечення мінімальних експлуатаційних витрат.

Основні техніко-експлуатаційні вимоги до бензинів:

- забезпечення безвідмовної роботу ДВЗ на всіх режимах і у всіх умовах експлуатації; ДВЗ повинен розвивати передбачену для нього потужність, витрачаючи мінімальну кількість палива;

- бензин повинен забезпечувати мінімальні знос деталей ДВЗ, а також мінімальні трудові та матеріальні витрати на ТО та ремонт ДВЗ;

- якість бензину не повинно помітно погіршуватися при транспортуванні, зберіганні та використанні;

- поводження з бензином не повинно викликати підвищеної небезпеки для здоров'я при ТО, ремонті та експлуатації рухомого складу.

Основні фізико-хімічні вимоги до бензинами:

- отримання паливоповітряної суміші необхідного складу;

- безперебійна подача бензину в сумішоутвірну систему ДВЗ;

- нормальне і повне згоряння паливоповітряної суміші в ДВЗ;

- відсутність корозії та корозійних зносів деталей ДВЗ;

- можливість зменшення утворення відкладень у впускному трубопроводі, камері згоряння та інших деталях ДВЗ; хороша випаровуваність та ін..

3.1. Оцінка бензину за зовнішніми ознаками.

Нормативна документація на якість автомобільного бензину, що діє в Україні, включає такі стандарти: державний стандарт України (ДСТУ 4063–2001), технічні умови України (ТУ У 00149943.501–98 та ТУ У 320.00158764.025–99), стандарт України ДСТУ 320.00140043.015–2000. Слід відзначити, що виробництво та застосування етилованих бензинів регламентовано постановою Кабінету Міністрів України від 1 жовтня 1999 р., яке повністю забороняє використання бензинів, які містять етилову рідину з 1 січня 2005 року.

Основна частина палив імпортується з Росії, Білорусії і Литви. Російські нафтопереробні заводи випускають автомобільний бензин по ГОСТ Р 51105–97, а також по союзним ТУ і технічним умовам Російської Федерації (ТУ 38. 301–25–41–97, ТУ 38. 401–58–127–95 та ін.)

Неетильовані бензини, як правило, безбарвні. Етиловий бензин спеціально фарбують (в яскраво-жовтий А-80; помаранчево-червоний А-92; А-98 синій колір).

Порядок виконання роботи.

У відповідності з ДСТУ колір зразка палива визначається переглядом в минаючому світлі скляного циліндра. Пробірку поміщають між оком спостерігача і джерелом світла. Колір випробовуваних зразків порівнюють з еталонними зразками. Бензин, налитий в циліндр, повинен бути абсолютно прозорим і не містити зважених і осіли на дно циліндра сторонніх домішок, у тому числі і води.

Наявність води в бензині особливо небезпечно в зимовий час, коли утворюються кристали льоду порушуючи дозування палива і навіть може викликати повне припинення його подачі. Крім того, за наявності води збільшується корозійна дія палива, посилюються процеси окислення.

Механічні домішки можуть потрапляти в паливо при використанні брудної тари та забрудненого заправного устаткування. Застосування палива, що містить механічні домішки, викликає засмічення паливодозуючої системи, знос паливної апаратури, а при попаданні в циліндри двигуна - знос циліндропоршневої групи. У бензинах не допускається присутність навіть найдрібніших механічних домішок.

3.2. Визначення смолистості і забрудненості бензину по

залишку після спалювання.

По залишку після спалювання випробуваного палива на сферичному (годинниковому) склі можна судити про смолистість і забруднення його іншими речовинами.

Порядок виконання роботи.

Годинникове скло діаметром 60-70 мм встановити опуклістю вниз на азбестову сітку у витяжній шафі. У центр скла за допомогою скляної трубки або піпетки налити 0,5 або 1,0 мл випробуваного палива і підпалити його. Спостерігаємо результати горіння: бензин запалюється миттєво; гас загоряється після тривалого підпалювання; дизельне паливо від палаючого сірника практично не запалюється. Після закінчення горіння дати склу охолонути і оглянути залишки що залишилися на сферичному склі.

Результати огляду після згоряння палив: безсмолистий або мало смолистий бензин залишить на склі слід у вигляді білуватої плями; смолисті бензин дають концентричне кільце жовтого або коричневого кольору (рис.1.1). Проводимо замір зовнішнього діаметра залишків палива після спалювання на сферично склі.

Рис. 1.1 Зразковий вид залишку палив після спалювання на сферичному склі:

1 - безсмолистий бензин; 2 - смолистий бензин; 3 - бензин, забруднений маслом; 4 – бензино - бензольна суміш; 5 - бензин, забруднений кристалічними домішками; 6 - бензин, забруднений парафіном.

Заміривши зовнішній діаметр найбільшого кільця за допомогою графіка (рис.1.2), складаємо таблицю залежності смол від діаметра смоляної плями на сферичному склі таблиці 1.1).

Діаметр смольного кільця, мм

Рис. 1.2 Залежність розміру мм смолистого кільця від змісту смол в паливі:

1 - для 0,5 мг палива; 2 – для 1мг спалюваного палива.

Таблиця 1.1

Залежність змісту смол від діаметра смоляної плями на склі

Діаметр смолистої плями	6-7	8-9	10-11	11-12	11-13	14-13
Зміст смол мг/100мл

Бензин, забруднений оливою або дизельним паливом, залишить на склі незгорілі краплини, зазвичай розташовуються вони по окружності, ближче до краю скла; бензол і бензольні палива, наприклад авіаційні бензини, навіть безсмолисті, дадуть слід невеликого коричневого кільця з чорним вуглисті залишком в центрі; паливо, в якому містяться тверді кристалічні домішки в розчиненому вигляді, залишать слід на склі у вигляді дрібних точок; етиловий бензин залишать по всьому склу білий наліт окису свинцю.

Забрудненість бензину механічними домішками або водою може викликати засмічення, а в зимовий час і замерзання паливної системи.

Фізична стабільність бензину характеризується кристалізацією висококиплячих вуглеводнів та випаровуванням легких фракцій при високих температурах. В результаті змінюється склад бензину, що ускладнює пуск двигуна.

Хімічна стабільність бензину характеризує його схильність до осмоленню при тривалому зберіганні, а також до утворення смолистих відкладень у впускному тракті двигуна і нагару в камерах згоряння.

Крім того, в бензинах відбуваються процеси окислення, ущільнення, розкладання. Стабільність оцінюється величиною індукційного періоду, тобто часом, протягом якого бензин, що знаходиться в контакті з повітрям, під тиском 0,7 МПа при t = 100°C, практично не окислюється. Чим вище індукційний період бензину, тим вище його хімічна стабільність.

3.3. Визначення вмісту в бензині водорозчинних кислот і лугів (визначення нейтральності бензину).

Корозійний знос двигуна багато в чому залежить від присутності в паливі сильнодіючих водорозчинних кислот і лугів. Через порушення технології очищення бензину в ньому можуть бути присутніми водорозчинні кислоти і луги. Так, наприклад, після очищення бензину при неповній нейтралізації сірчаної кислоти лугом не виключена наявність залишків як самої кислоти, так і її похідних - сульфокислот і кислих ефірів.

Внаслідок виключно сильної дії водорозчинних кислот і лугів на корозію металів норми ДСТУ передбачають їх повне відсутність як в бензин і дизельне паливо, так і в моторних оливах. Бензини, що містять водорозчинні кислоти і луги беззастережно бракуються і до застосування не допускаються.

Порядок виконання роботи.

Визначення наявності водорозчинних кислот і лугів проводиться якісної пробою. У чисту суху ділильну лійку 3 (рис. 1.3) об’ємом 250-300мл наливають 25мл бензину і додають таку ж кількість дистильованої води.

Воронку ділильної лійку закривають пробкою, знімають зі штатива і ретельно збовтуванням перемішують паливо і воду протягом 30-40 с.

Після цього лійку закріплюють на штативі, дають суміші відстоятися, потім водну витяжку 1, що знаходиться внизу ділильної воронки, зливають за допомогою крана 4 в дві пробірки 6.

В одну з пробірок 6 додають одну-дві краплі 0,02%-ний водний розчин метилоранжа, в іншу - одну-дві краплі 1%-ний спиртовий розчин фенолфталеїну.

При наявності в бензині водорозчинних кислот водна витяжка в пробірці забарвиться в червоний колір, а при їх відсутності - в жовто-оранжевий.

Рис. 1.3. Прилад для визначення вмісту в бензині водорозчинних кислот і лугів:

1 - водна витяжка; 2 - бензин; 3 - ділильна лійка; 4 - кран;

5 - піпетки; 6 – пробірки.

При наявності в бензині лугів водна витяжка забарвиться в малиновий колір, а при їх відсутності - залишиться безбарвною або злегка побіліє.

Співставивши одержані кольори індикаторів з даними таблиці 1.2, роблять висновок про наявність (відсутність) в дослідному зразку водорозчинних кислот або лугів.

Таблиця 1.2

Забарвлення індикаторів в різних середовищах.

Середовище	Метилоранж	Фенолфталеїн
Лужне	Жовте	Рожеве або малинове
Нейтральна	Помаранчеве	Без кольору
Кисле	Рожеве або червоне	Без кольору

3.4. Визначення наявності ненасичених вуглеводнів.

Ненасичені вуглеводні алкени і алкадієни (олефіни і діолефіни), що утворюються в процесі термічної переробки нафти, характеризується наявністю подвійних і потрійних зв’язків між атомами вуглецю. Ці зв’язки сприяють підвищеній хімічній активності вказаних атомів, які легко окислюються та схильні до реакцій приєднання і ущільнення (полімеризація).

Палива, до складу яких входять ненасичені вуглеводні, мають погану стабільністю; при зберіганні в них накопичуються значні кількості смол, органічних кислот за рахунок реакцій окислення, конденсації і полімеризації ненасичених вуглеводнів. Смоли погіршують процес згоряння, збільшують нагароутворення, накопичуючись на деталях паливної системи, а кислоти збільшують корозійний знос деталей.

Порядок виконання роботи.

Наявність ненасичених вуглеводнів перевіряють знебарвлюванням окислювачів. У проградуйована пробірку наливають невелику кількість (30 - 40 мм) досліджуваного бензину і додають приблизно така ж кількість водного розчину марганцевокислого калію (перманганату калію ).

В результаті реакції:

(1.1)

Пробірку закривають пробкою, інтенсивно струшують суміш протягом 10 - 15 с, а потім дають суміші відстоятися. Якщо після відстоювання рідина в нижній частині пробірки має малиново-фіолетового забарвлення, то це свідчить про відсутність в бензині олефінів.

Якщо в паливі містяться ненасичені вуглеводні, то кисень, що виділяється із марганцевокислого калію, вступає з ними в реакцію і розчин змінює забарвлення.

Знебарвлення водного шару або зміна малиново-фіолетового забарвлення на жовту або коричневу є ознакою наявності олефінів у випробуваному бензині.

Визначення густини палива.

Облік нафтопродуктів на нафтобазах, складах ГСМ автогосподарств, базах механізації і заправних станціях, а також оптова закупівля і перевезення ГСМ проводиться в масових одиницях, тобто прихід здійснюється у вагових одиницях - кілограмах і тоннах (кг, т), а витрата враховується в об'ємних одиницях - літрах (л).

Отже, система обліку та звітності, а також розрахунки при складанні заявок на постачання повинні передбачати переведення кількості бензину з вагових одиниць в об'ємні і навпаки.

Для перерахунку кількості бензину в об'ємних одиницях у вагові досить помножити об'ємну кількість бензину, заміряну при певній температурі, на густину бензину при тій же температурі:

(1.2)

де - кількість бензину у вагових одиницях, кг;

- кількість бензину в об'ємних одиницях, л;

- густина бензину при тій же температурі, г/см³.

При зворотному перерахуванні і тих же позначеннях

(1.3)

Згідно стандартної методики густина нафтопродуктів визначається при любій температурі але її обов’язково приводять до стандартної температури 20⁰ С. З її підвищенням густина зменшується, а з пониженням збільшується. Для приведення заміряної густини до густини при стандартній температурі +20 ° С застосовують формулу:

(1.4)

де - показник густини нафтопродукту при температурі 20⁰ С кг/м³;

- температурна поправка на 1⁰ С;

- температура палива при відліку густини, ⁰ С

Густину нафтопродуктів вимірюють за допомогою нефтоденсиметрів – ареометрів рис. 1.3. Нафтоденсиметр – являє собою порожнистий скляний поплавок з баластом внизу 1 і тонкої скляної трубки зверху в якій розміщена шкала густини 2. У вимірювальний комплект входять денсиметри з різними межами шкал густини, що дозволяє практично визначати густину усіх видів палива.

Рис. 1.3. Визначення густини палива:

а –ареометр, 1 - шкала термометра; 2 - шкала густини (р, кг/см³),

б - нафтоденсиметром: 1 - нефтеденсіметр; 2 - паливо; 3 – циліндр

Порядок виконання роботи.

Для визначення густини бензину в чистий скляний циліндр місткістю 250 мл. і діаметром 50 мм по скляній паличці обережно налити в нього паливо, причому температура палива не повинна відхилятися від температури в приміщенні, де проводиться вимірювання більш, ніж на ± 5 ⁰С. Дати паливу відстоятися до виділення бульбашок повітря, щоб воно прийняло температуру навколишнього повітря.

Вибрати нафтоденсиметр з відповідним поділом шкали, кг/м³, і межею вимірювання: для бензину - 690-750; дизельних палив - 820-860.

Далі, чистий і сухий нафтоденсиметр повільно занурюють у паливо до моменту його вільної плавучості. По припиненні коливань нафто денсиметра зробити відлік показань за шкалою густин по верхньому краю меніска (при цьому очі спостерігача повинен бути на рівні меніска рідини);

Зробити відлік температури випробувань t по впаяному в нафтоденсиметру термометру. Відлік за шкалою денсиметра дає густину пального р_t при температурі випробувань t. Потім привести заміряну густину до стандартного значенням р₂₀, тобто до густини при температурі +20°С, враховуючи температурну поправку згідно табл. 1.3.

Значення поправок на густину нафтопродуктів наведено в табл. 1.3.

Результати проведеного дослідження таблиця 1.4.

Таблиця 1.3

Температурна поправка до густини нафтопродуктів.

Густина, кг/м3	Температурна поправка на 1°С	Густина, кг/м3	Температурна поправка на 1°С
690,0…699,9	0,910	850,0…859,9	0,699
700,0…709,9	0,897	860,0…869,9	0,686
710,0…719,9	0,884	870,0…879,9	0,673
720,0…729,9	0,870	880,0…889,9	0,660
730,0…739,9	0,857	890,0…899,9	0,647
740,0…749,9	0,844	900,0…909,9	0,633
750,0…759,9	0,831	910,0…919,9	0,620
760,0…769,9	0,818	920,0…929,9	0,607
770,0…779,9	0,805	930,0…939,9	0,594
780,0…789,9	0,792	940,0…949,9	0,581
790,0…799,9	0,778	950,0…959,9	0,567
800,0…809,9	0,765	960,0…969,9	0,554
810,0…819,9	0,752	970,0…979,9	0,541
820,0…829,9	0,738	980,0…989,9	0,528
830,0…839,9	0,725	990,0…999,9	0,51
840,0…849,9	0,712

Таблиця 1.4

Результати проведеного дослідження таблиця

Показник нафтоденсиметра	Температура палива 0С	Температурна поправка г/см3	Густина палива при +200С г/см3

3.6. Визначення фракційного складу бензину.

Автомобільні бензини за масштабами виробництва, застосуванням та значенням для розвитку народного господарства країни займають провідне місце у першій групі нафтових палив. Щорічно у світі споживається біля 0,8 млрд. т автомобільних бензинів. Майже весь бензин, що виробляється, витрачається у двигунах вантажних і легкових автомобілів, які експлуатуються в різних кліматичних і природних умовах. Тому до експлуатаційних властивостей автомобільних бензинів висувають високі й іноді суперечливі вимоги, які пов'язані з використанням складних вторинних процесів переробки нафти і застосуванням різних присадок. Існують найважливіші методи оцінки експлуатаційних властивостей: випаровування; спалахування та горіння; прокачування, корозійна активність і стабільність, схильність до утворення відкладів у двигуні.

Перевірка усіх параметрів палива за цими методами вимагає дорогого обладнання і є актуальною під час його використання за призначенням. Основним же параметром є випаровування бензину. Випаровування бензину характеризує умови сумішоутворення і склад паливної суміші у пусковій системі двигуна, схильність бензину до утворення паливних корків у паливній системі двигуна, а також повноту згоряння бензину і ступінь розрідження моторної оливи бензиновими фракціями, а, отже, і токсичність ВГ. Випаровування бензину оцінюється фракційним складом і тиском насичених парів.

Фракційний склад – це вміст у нафтопродуктах фракцій, які википають у визначених температурних межах в об’ємних відсотках. Залежність обсягу перегнаного палива від температури - крива перегонки - дає наочне уявлення про фракційному складі палива рис. 1.4.

Фракційний склад оцінюється величинами температур перегонки палива:

1) початку перегонки - 10% палива;

2) википання - 50% палива;

3) кінця перегонки - 90% палива;

4) залишком у колбі палива після перегонки - 10% палива.

Рис. 1.4. Крива перегонки бензину:

q — кількість перегнаного палива; t — температура розгонки.

По визначенню температур при яких переганяються окремі фракції можна побічно судити о таких експлуатаційних властивостей автомобіля як: легкість пуску холодного двигуна, необхідність інтенсивності підігріву впускного трубопроводу, показника потужності, паливну економічність та інтенсивність зношування двигуна.

По характерних точках на кривій фракційного складу можна приблизно судити про деякі експлуатаційних якостях бензину. Наприклад: температура перегонки 10% бензину характеризує його пускові властивості, зокрема, можливість пуску двигуна при низьких температурах повітря.

Температура перегонки 50% бензину характеризує необхідну інтенсивність прогріву впускного трубопроводу, а також швидкість прогріву двигуна і можливість більш швидкого припинення збагачення горючої суміші при пуску.

По температурі перегонки 90% бензину судять про наявність у ньому важких фракцій. З підвищенням температури википання 90% палива збільшується кількість важких випаровуючих фракцій, що потрапляють в циліндр в крапле-рідкому стані які змивають оливну плівку з дзеркала циліндрів розріджуючи оливу в картері. Це викликає підвищений знос деталей кривошипно-шатунного механізму.

Метод визначення фракційного складу нафтопродуктів призначається: для бензинів (за винятком газового); лигроина; гасу; дизельного палива.

Порядок виконання роботи.

Схема приладу для визначення фракційного складу бензину показана на (рис. 1.5). У колбу 2 місткістю 125 мл, вміщену в кожух 3, наливають 100 мл бензину. Колбу підігрівають, на електричній плитці 7 так, щоб перша крапля бензину з моменту початку перегонки потрапила в мірний циліндр 9 не раніше ніж через 5 хв. і не пізніше ніж через 10 хв. За термометру 5, що встановлений за допомогою ущільнювальної корки 4 в горловину колби так, щоб його ртутна кулька була на рівні відвідної трубки 6, відзначають температуру падіння в мірний циліндр першої краплі дистиляту бензину, тобто температуру початку перегонки бензину. Надалі заміряють температуру після кожних 10 мл бензину, що надходить у мірний циліндр. При цьому інтенсивність нагрівання колби повинна забезпечувати перегонку 4 ... 5 мл бензину протягом хвилини (20 - 25 крапель за 10 с). Для конденсації парів бензину трубка 7 розташована в холодильнику 8, заповненому водою з льодом або проточною водою.

Рис. 1.5. Прилад для визначення фракційного складу бензину:

1 — електрична плитка; 2 — колба; 3 — кожух; 4 — корка; 5 — термометр; 6 — відвідна трубка; 7 — трубка для конденсату;

8 — холодильник; 9 — скляний мірний циліндр

Після відгону 90% дистиляту бензину нагрів колби регулюють, так щоб до кінця перегонки пройшло 3-5 хв. Перегонку закінчують, коли ртутний стовпчик зупиниться. У цей момент записують температуру кінця перегонки, вимикають підігрів, знімають верхній кожух і дають колбі охолонути протягом 5 хвилин.

Після охолодження колби з неї виймають термометр і знімають з приладу. Що залишився в колбі залишок зливають у вимірювальний циліндр на 10 мл. і заміряють з точністю до 0,1 мл.

За результатами перегонки, які повинні бути записані у вигляді таблиці, будується графік перегонки. По вертикалі відкладається обсяг дистиляту в%, а по горизонталі - температура. Крива повинна мати плавний характер і не доходити до 100% на величину залишку в колбі і втрат при перегонці, практично на 2-3%.

Результати проведеного дослідження необхідно занести в таблицю 1.5. і, використовуючи їх, побудувати графік перегонки рис. 1.6.

Таблиця 1.5.

Фракційний склад, 0С	Залишки бензину %	Втрати бензину%
tн.к.	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	tз.к.

Рис. 1.6. Графік для побудови кривої перегонки бензину

по його фракційному складу.

Для оцінки пускових властивостей бензинів необхідно знайти за допомогою номограми два значення температури зовнішнього повітря, що є нижньою межею легкого і утрудненого пуску двигуна рис. 1.7.

Рис. 1.8. Номограма для експлуатаційної оцінки бензинів по даним їх перегонки:

1- область можливого утворення парових пробок; 2- область легкого пуску двигуна; 3- область утрудненого пуску двигуна; 4- область практично неможливого пуску холодного двигуна; 5- область швидкого прогрівання і хорошої прийомистості двигуна; 6- область повільного прогрівання і погана прийомистість двигуна; 7- область незначного розрідження оливи в картері; 8- область помітного розрідження оливи в картері; 9- область інтенсивного розрідження оливи в картері.

Легкість пуску двигуна безпосередньо пов'язано з наявністю в бензині легких фракцій. Очевидно, що чим більше в бензині низькокиплячих вуглеводнів, тим краще його пускові властивості. Тому можливість легкого або утрудненого пуску двигуна пов'язують з випаровуванням при перегонці перших 10% бензину або з температурою перегонки 10% бензину (t-10%).

Для оцінки пускових властивостей бензинів необхідно знайти за допомогою номограми два значення температури зовнішнього повітря, що є нижньою межею легкого і утрудненого пуску двигуна. Практично це питання вирішують таким чином: на осі абсцис відзначають точку, відповідну t-10% випробуваного бензину (для ілюстрації на номограмі t-10% взята рівною 70 ° С); із неї відновлюють перпендикуляр (вертикальна пунктирна пряма); із точки її перетину з похилими суцільними лініями (нижніми кордонами областей, представлених на номограмі) проводять горизонтальну лінію до перетину з віссю ординат. У розглянутому прикладі легкий пуск холодного двигуна можливий при мінімальній температурі зовнішнього повітря -5 °С, а утруднений пуск - при -15 °С.

Після цього за допомогою номограми необхідно оцінити випробовуваний бензин за іншими показниками і записати найнижчу температуру зовнішнього повітря, °С, при якій можливо:

- утворення парових пробок,

- забезпечення легкого пуску двигуна ,

- забезпечення утрудненого пуску двигуна,

- забезпечення швидкого прогрівання і хорошої прийомистості,

- незначне розрідження оливи в картері.

4. Зміст звіту.

1. Назва і мета роботи.

2. Загальні дані: про методи визначення якості палива.

2.Методика проведення експерименту.

3. Ескіз і опис експериментальної установки.

4. Аналіз отриманих результатів і висновки по роботі.

6. Питання для самоперевірки.

1. Назвати марки існуючих бензинів, а також області їх застосування?

2. Як впливають ненасичені вуглеводні , що знаходяться в бензині, на його якість?

3. Яким чином можуть виявитися в бензині водорозчинні кислоти і луги і як це впливає на якість палива?

4. Яким чином проявляється смолистість палива на двигун?

5. Фізична сутність та розмірність густини.

6. Охарактеризувати залежність густини нафтопродуктів від температури.

7. Що виражає показник фракційного складу палива?

8. Який вплив має фракційний склад бензину на роботу автомобільного двигуна.

Лабораторна робота №2

ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ ДИЗИЛЬНОГО ПАЛИВА.

Мета роботи.

Визначення якості дизельного палива, що характеризують його основні властивості.

2. Обладнання і технічне оснащення.

1. Капілярний віскозиметр.

2. Нафтоденсиметр.

2. Скляний циліндр для вимірювання на 50 - 100 мл.

3.Фільтрувальний папір.

4. Секундомір.

5. Водяний термостат з електропідігрівом і мішалкою.

6. Зразок дизельного палива.

3. Теоретичні відомості.

Дизельне паливо (ДТ) - це складна суміш парафінових (10-40%), нафтенових (20-60%) і ароматичних (14-30%) вуглеводнів і їх похідних середньої молекулярної маси близько 110-230, що википають в межах 170 -380 º С. Температура спалаху 35 - 80 º С, застигання - нижче -5 º С.

ДТ призначене для роботи в ДВЗ без зовнішнього джерела запалювання. Основна перевага дизелів - висока економічність: питома годинна витрата дизельного палива складає на 25 - 30% менше, ніж у карбюраторних двигунів.

Нормативна документація на якість дизельного палива, що діє в Україні, включає такі стандарти: державний стандарт України (ДСТУ 3868–99), технічні умови України (ТУ 38. 601–53–2–93), ГОСТ 1667–68 та міждержавний стандарт ГОСТ 305–82.

Основна частина палив імпортується з Росії, Білорусії і Литви. Російські нафтопереробні заводи випускають дизельне паливо по ГОСТ 305–82, а також по союзним ТУ і технічним умовам Російської Федерації (ТУ 38. 401–58–106–94, ТУ 38. 1011348–90 та ін.)

Марки дизельного палива (табл. 2.1) за ГОСТ 305-82 встановлюють залежно від умов застосування: літнє (Л) - для експлуатації при температурі навколишнього повітря 0 С і вище; зимове (3) - для експлуатації при -20 С і вище (з температурою застигання не вище -45 С ); арктичне (А) - для експлуатації при -50 С і вище (з температурою застигання -55 С).

За вмістом сірки дизельні палива поділяються на два види:

- з масовою часткою сірки не більше 0,2%;

- з масовою часткою сірки не більше 0,5% (для палива марки А не більше 0,4%).

В умовне позначення палива марки Л повинні входити значення масової частки сірки і температура спалаху (Л-0 ,2-40); палива марки З - масова частка сірки і температура застигання (З-0 ,2-35); палива марки А - масова частка сірки.

Для застосування в літній період при температурі навколишнього повітря до 5 С випускається дизельне паливо утяженого фракційного складу (УФС). На відміну від стандартного це паливо має більш високу температуру кінця кипіння (на 20 - 30 С), що дозволяє збільшити ресурси дизельного палива на 5 - 8% (ТУ 38.001.355-86).

Паливо розширеного фракційного складу (РФС), що википають в межах 60 - 400 С, дозволяють збільшити ресурси дизельного палива приблизно на 30% і має цетанове число близько 40 (ТУ 38.401.652-87).

Для поліпшення екологічної обстановки в Україні починаючи з 1992 р. організовано виробництво двох марок дизельного річного екологічно чистого палива:

ДЛЕЧ-В - з обмеженням вмісту ароматичних вуглеводнів (один вид палива з масовою часткою сірки не більше 0,05%, а інший - не більше 0,1%).

ДЛЕЧ - без обмеження вмісту ароматичних вуглеводнів (один вид палива з масовою часткою сірки не більше 0,05%, а інший - не більше 0,1%).

Застосовуються ці літні марки дизельного палива при температурі навколишнього повітря до -5 С.

Для забезпечення нормальних умов експлуатації техніки в зимовий період при температурі до -15 С виробляються зимові дизельні палива з депресорною присадкою ДЗП (ТУ 38.101.889-81), які виготовляються на основі літніх дизельних палив з вмістом сірки 0,5 або 0,2% . Дизельне паливо ДЗп-15/25 (ТУ 38.401.5836-92) з депресорною присадкою рекомендовано для застосування при температурі зовнішнього повітря до -25 С. Крім того, для поставок на експорт виробляється дизельне паливо ДЛЕ і ДЗЕ (ТУ 38.001.162-85 ) із вмістом сірки 0,2%

Показником якості ДТ є кінематична в'язкість v - питомий коефіцієнт внутрішнього тертя. Значення в'язкості суттєво залежить від температури, тому зазвичай вказують температуру, при якій вона визначається. У паливі для швидкохідних дизелів в'язкість нормують при 20 º С, а тихохідних - при 50 º С.

Визначають кінематичну в'язкість за годинним витікання під дією сили тяжіння рідини по капілярному віскозиметрі (ГОСТ 33-2000). Її вимірюють у Стокса (Ст) або сантистоксах (сСт). В'язкість дистильованої води при 20,2 º С дорівнює 1 сСт. В системі СІ: 1 сСт = 1мм² / с.

Різні палива для швидкохідних дизельних двигунів мають значення кінематичної в'язкості при 20 º С від 1,5 до 6,0 мм²/с (сСт). Зниження або підвищення в'язкості в порівнянні з нормованими значеннями призводить до порушення роботи в паливній апаратурі, процесів сумішоутворення і повноти згоряння палива. Змінюється дозування, часто знижується тиск упорскування.

При зниженні в'язкості: збільшуються втрати палива (просочування і підтікання), тобто підвищується витрата ДТ; збільшується нагароутворення через підтікань палива через отвори форсунок; падає потужність через зменшення циклової подачі (ДТ проникає через зазори в плунжерній парі насоса); погіршується якість змазування прецизійних пар ТНВД і інтенсивніше наростає знос.

При підвищенні в'язкості: погіршується якість сумішоутворення (розпилювання ДТ), утворюються великі краплі; збільшується неповнота згоряння ДТ (на випаровування витрачається більший час) і підвищується нагароутворення і, відповідно, підвищується витрата палива.

Кращими властивостями володіє паливо середньої в'язкості (2,5-4,0 мм²/с при 20º С). Його використання дозволяє отримати дрібні й однорідні за складом краплі, поліпшити процеси випаровування, сумішоутворення і згоряння ДТ. При негативній температурі таке паливо має кращу плинністю. Зміна в'язкості робить істотний вплив на пускові властивості, особливо в холодну пору року. Літні сорти дизельного палива вже при мінус 3 - 7 ° С стають важко рухомими. Зимові сорти зберігають рухливість до більш низької температури (мінус 30 ... 35 º С).

Низькотемпературні властивості (втрата плинності), від яких залежить експлуатація дизелів в холодну пору року, оцінюють такими показниками: температура помутніння, при якій втрачається фазова однорідність палива. Для літнього ДТ - не вище -5º С, а зимових - 25 - 30° С. Якщо у паливі міститься вода, то воно помутніє при 0 - 1º С;

Температура початку кристалізації, при якій в паливі з'являються перші кристали, видимі неозброєним оком. Температура застигання дизельного палива - величина умовна і служить лише орієнтиром для визначення умов застосування палива. Вона повинна бути на 5 - 10º С нижче температури помутніння. Парафінові вуглеводні використовують для літніх сортів, а нафтенові - для зимових (нижче -50 º С).

Основні порушення в системі подачі палива при низьких температурах пов'язані з температурою помутніння і застигання палива. На відміну від бензинів в дизельних паливах може знаходитися досить багато вуглеводнів з високою температурою плавлення, в першу чергу парафінових (алканових) вуглеводнів.

3.1. Оцінка дизельних палив за зовнішніми ознаками.

При оцінці дизельних палив за зовнішніми ознаками використовують методи, розглянуті стосовно оцінки бензинів в лабораторній роботі № 1. Додатково необхідно відзначити деякі характерні особливості, що відносяться до кольору і запаху палив.

Всі дизельні палива пофарбовані, що обумовлено наявністю в них розчинених смол. В залежності від природи і кількості смол колір палива, обумовлений в скляних циліндрах діаметром 40 - 55 мм, змінюється від жовтого до світло-коричневого. Чим менше інтенсивність забарвлення палива, тобто чим воно світліше, тим менше в ньому смолистих речовин і тим вище його якість.

У більшості випадків дизельні палива мають різко виражений запах, типовий для багатьох нафтопродуктів (за винятком бензинів і гасу). Зимові і особливо арктичні сорти дизельних палив мало відрізняються за фракційним складом від гасу, тому по запаху вони можуть бути схожі з гасом.

Після оцінки випробуваного зразка за зовнішніми ознаками необхідно порівняти його з наявними в лабораторії пробами стандартних дизельних палив і дати попередній висновок про його приналежність до тієї або іншої марки дизельного палива.

Визначення кінематичної в'язкості випробовуваного зразка палива.

В'язкість переважної більшості нафтопродуктів (палив, рідких мастильних матеріалів, спеціальних рідин) прийнято виражати в одиницях кінематичної в'язкості, яка визначається за допомогою капілярних віскозиметрів.

Для визначення кінематичної в'язкості (v) використовують віскозиметри типу ВПЖ-2, ВПЖТ-2 або типу Пінкевич (ВПЖ-4, ВПЖТ-4). Найбільшого поширення набули віскозиметр типу ВПЖ-2 і віскозиметр Пінкевич (рис. 2.1). При цьому віскозиметри типу ВПЖ-2, ВПЖТ-2 використовуються для визначення кінематичної в'язкості прозорих нафтопродуктів з в'язкістю від 0,6 до 30 000 мм²/с, а віскозиметри типу ВПЖ-4, ВПЖТ-4 - для рідин з межами в'язкості 0,6 -10000 мм²/с. Кожен діапазон кінематичної в'язкості вимагає ряду віскозиметрів.

Рис. 2.1. Заповнення рідиною віскозиметра:

а - типу ВПЖ-2, б - типу Пінкевича.

1. Широке коліно; 2 - вузьке коліно; 3, 4, 6 - розширювальні ємкості; 5 - капілярна рубка; 7 - порожнистий відросток; А - верхня мітка; Б - нижня мітка

Капілярний віскозиметр являє собою U-подібну трубку з трьома розширеннями, в вузьке коліно якої впаяний капіляр. Віскозиметри випускають з різними діаметрами капіляра (0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; до 4,0 мм). Над капіляром розміщені два розширення, між якими і над капіляром маються кільцеві мітки. Нижче розширення служить резервуаром, куди перетікає рідина при визначенні в'язкості. Воно розширено з тією метою, щоб висота стовпа рідини, під дією якого відбувається витікання, залишалася приблизно постійною. У верхній частині високого коліна мається патрубок, який служить для приєднання гумової груші. На верхніх розширеннях нанесені номер віскозиметра і номінальний діаметр капіляра. На кожний екземпляр віскозиметра повинен матися паспорт, в якому вказується постійна віскозиметра «С» в мм²/с².

Визначення кінематичної в'язкості проводиться за допомогою віскозиметра ВПЖ-4 в наступній послідовності.

Порядок виконання роботи.

Для заповнення віскозиметра паливом на порожнистий відросток надівають гумову трубку з грушею, перевертають на 180 ° і занурюють вузьке коліно в стаканчик з випробуваним паливом. Закривши пальцем отвір широкого коліна, паливо за допомогою груші засмоктують у вузьке коліно віскозиметра до мітки між капіляром і розширенням.

Потім віскозиметр занурюють у термостат так, щоб кулька віскозиметра виявилась повністю в термостатній рідині (рис. 2.2). Витримують віскозиметр в термостаті не менше 15 хв при температурі 20° С. При заповненні та витримуванні віскозиметра в ньому не повинно утворюватися розривів і бульбашок повітря. Потім, не виймаючи віскозиметр з термостата, за допомогою гумової груші створюють розрядження в трубці 7 (див. рис. 2.2), повільно набираючи ДТ (з розширення 6) в кульку 3 кілька вище мітки А.

Рис. 2.2. Прилад для визначення в'язкості нафтопродуктів.

1 - термометр; 2 мішалка; 3, 4, 6 - розширення віскозиметра; 5 - капіляр віскозиметра; 7 термостат; 8 – електропідігрівач.

Піднявши ДТ вище мітки А, відключають гумову грушу і спостерігають за перетіканням палива через капіляр 5 і розширення 6. У момент досягнення паливом рівня мітки А вмикають секундомір, а в момент проходження рівня мітки Б, його зупиняють. Замір часу проводять з точністю до 0,1 с. З тієї ж порцією палива випробування проводять кілька разів. Необхідно отримати п'ять (τ₁, τ₂, τ₃, τ₄, τ₅) результатів часу закінчення ДТ, максимальна різниця між якими не перевищувала б 1% від абсолютного значення одного з них.

Розрахунок кінематичної в'язкості випробовуваного палива при температурі +20° С може бути підраховано по формулі:

ν₂₀ = С τ _ср, (2.1)

де С - постійна віскозиметра (вказана в паспорті віскозиметра), мм²/с²; τ_ср - середнє арифметичне з п'яти значень часу закінчення випробуваної рідини, с.

Обчислення значення ν₂₀ округлити з точністю до третього знака, тобто в остаточному результаті мають бути відображені три послідовних десяткових порядку.

В залежності від температури випробування і в'язкості палива вибираємо капіляр віскозиметра по табл. 2.1.

Таблиця 2.1.

Вибір капіляра для випробувань.

Температура, ºС	+50	+20
Діаметр капіляра, мм	0,4—0,6	0,8—1,0	1,0—1,2