Основные свойства и характеристики топливных и масляных фракций

Свойства ТСМ: 1) физико-химические; 2) эксплуатационные; 3) технические.

К физико-химическим относятся свойства, характеризующие состояние ТСМ и их состав (плотность, вязкость, теплоемкость, эле­ментный, фракционный и групповой углеводородный составы и т.д.).Плотность (ρ) – величина, определяемая как отношение массы вещества к занимаемому объему (кг/м³).Вязкость- свойство жидкостей (газов) оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. Эти методы позволяют косвенно судить о том или ином эксплуата­ционном свойстве. Например, по фракционному составу судят о пус­ковых свойствах бензинов, по плотности реактивного топлива – о дальности полета и т.д.Эксплуатационные свойстваТСМ призваны обеспечить на­дежность и экономичность эксплуатации двигателей, машин и механизмов, характеризуют полезный эффект от их использования по назначению и определяют область их применения (испаряемость, горючесть, воспламеняемость, детонационная стойкость, прокачиваемость, склонность к образованию отложений и т.д.). Детонация – особый ненормальный характер сгорания топлива в двигателе. Детонационная стойкость оценивается октановым числом– это условная единица измерения, численно равная процентному (по объёму) содержанию изооктана в его смеси с н-гептаном, эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому топливу при стандартных условиях испытания.Температурой воспламенения называется минимальная температура, при которой пары испытуемого продукта при внесении внешнего источника воспламенения образуют устойчивое незатухающее пламя.

Для оценки эксплуатационных свойств ТСМ применяются:

-квалификационные (лабораторные) методы оценки. Они бази­руются на использовании различных модельных установок (в т.ч. одноцилиндровых ДВС) и специальных лабораторных приборов, позволяющих в заданных условиях (иногда в экстремальных) про­водить сравнительную оценку эксплуатационных свойств опытных и эталонных образцов ТСМ;

-стендовые методы испытания опытных образцов ТСМ, прово­димые на натурных двигателях и механизмах по специальным про­граммам;

-эксплуатационные испытания ТСМ, проводимые на натурной технике в реальных условиях ее эксплуатации по специальным про­граммам,

К разновидностям эксплуатационных испытаний ТСМ можно отнести: заводские, заводские ходовые, лабораторно-дорожные, по­лигонные, контрольно-летние испытания, опытная эксплуатация техники, эксплуатация под наблюдением и другие.Технические свойства ТСМ проявляются в процессах хранения и транспортирования и длительной эксплуатации (иногда называют их как экологические свойства). К ним относятся:

- физическая и химическая стабильность, биологическая стойкость;

- токсичность, пожаро-взрывоопасность, склонность к электризации, коррозионная активность и т.д.Принято наиболее важный показатель качества использовать при маркировке ТСМ. Например, для автомобильных бензинов наиболее важным эксплуатационным показателем качества является детонационная стойкость, поэтому она нашла отражение в марках бензинов в виде цифр, характеризующих октановое число. Для дизельных топлив определяющим свойством является температура застывания, которую указывают при их маркировке (летнее, зимнее или арктическое топливо) и т.д.

Бензин. Требования к нему и методы повышения качества.

Бензи́н — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже -60 °C.

Бензин получают путем разгонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определенных температурных пределах; до 100 °C — бензин I сорта, до 110 °C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта, до 265 °C — керосин («метеор»), до 270 °C — керосин обыкновенный, примерно до 300 °C — производится отбор масляных фракций. Остаток считается мазутом.

Повысить качество автомобильных бензинов можно за счет следующих мероприятий:

-отказа от применения в составе бензинов соединений свинца;

-снижения содержания в бензине серы до 0,05%, а в перспективе до 0,003%;

-снижения содержания в бензине ароматических углеводородов до 45%, а в перспективе до 35%;

-нормирования концентрации фактических смол в бензинах на месте применения на уровне не более 5 мг на 100 см³;

-деления бензинов по фракционному составу и давлению насыщенных паров на 8 классов с учетом сезона эксплуатации автомобилей и температуры окружающей среды, характерной для конкретной климатической зоны.

Наличие классов позволяет выпускать бензин со свойствами, оптимальными для реальных температур окружающего воздуха, что обеспечивает работу двигателей без образования паровых пробок при температурах воздуха до +60 °С, а также гарантирует высокую испаряемость бензинов и легкий пуск двигателя при температурах ниже -35 °С;

-введения моющих присадок, не допускающих загрязнения и осмоления деталей топливной аппаратуры.

Требования, предъявляемые к качеству топлива

1.Высокие энергетические и термодинамические характеристики продуктов сгорания. При горении бензина должно выделяться максимальное количество тепла, продукты сгорания должны иметь малую молекулярную массу, небольшие теплоёмкость и теплопроводность, высокое значение произведения удельной газовой постоянной на температуру горения (RT).

2.Хорошая прокачиваемость. Бензины должны надёжно прокачиваться по топливной системе машин, трубопроводам, насосам, системам регулирования и другим агрегатам и коммуникациям при любых условиях окружающей среды – низкой и высокой температурах, различных давлениях, запылённости и влажности.

3.Оптимальная испаряемость. В условиях хранения и транспортирования испарение должно быть минимальным. При применении в двигателе бензина должны иметь такую испаряемость, чтобы обеспечить надёжное воспламенение и горение топлива с оптимальной скоростью в камерах сгорания двигателей.

4.Минимальная коррозионная активность. Топлива не должны содержать компоненты, которые разрушают конструкционные материалы двигателя, средства хранения и транспортирования.

5. Высокая стабильность в условиях хранения и применения. Топлива в течение длительного времени не должны изменять физико-химические и эксплуатационные свойства.

6.Нетоксичность. Продукты сгорания также должны быть нетоксичными.

Основными показателями бензина являются детонационная стойкость, давление насыщенных паров, фракционный состав, химическая стабильность и др.

октановое число – условный показатель, характеризующий стойкость бензинов к детонации и численно соответствующий детонационной стойкости модельной смеси изооктана и н-гептана.

Дизельное топливо и керосин. Требования к ним и способы повышения качества.

Дизельное топливо является сложной смесью парафиновых (10-40%), нафтеновых(20-60%) и ароматических (14-30%) углеводородов и их производных средней молекулярной массы 110-230, выкипающих в пределах 170-380 градусов по Цельсию. Температура вспышки составляет 35-80 градусов по Цельсию, застывания – ниже 5 градусов.

Для того чтобы обеспечить надежную, экономичную и долговечную работу дизельного двигателя, топливо для него должно отвечать следующим требованиям:

· хороший распыл топлива и оптимальное смесеобразование;

· полное сгорание топлива с малой задержкой самовоспламенения и минимальным образованием сажистых и токсичных веществ (оксида азота NOx, оксидов серы SO2, SОз, сероводорода H2S, бенз-а-пирена С20Н12) и др.;

· хорошая прокачиваемость топлива для обеспечения надежной и бесперебойной работы топливной аппаратуры;

· низкое нагарообразование в камере сгорания;

· отсутствие коррозии топливопроводов и деталей топливной аппаратуры;

· достаточная стабильность свойств при длительном хранении.