Аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН-ЛАБ-1
Приборы и реактивы
- Установка для определения фракционного состава нефтепродуктов (рисунок 1.2).
- Цилиндры измерительные на 100 и 10 мл.
- Термометр с корковой пробкой.
- Электрическая плита или газовая горелка.
Порядок проведения работы
Фракционный состав топлива определяют в стандартном аппарате для разгонки нефтепродуктов (рисунок 1.2 и Приложение А).
1 - штатив; 2 - колба; 3 - термометр; 4 - кожух защитный; 5 - держатель; 6 - горелка; 7 - холодильник; 8 - стеклянный мерный цилиндр.
А - установка, термометра в шейке колбы.
Рисунок 1.2 – Аппарат для определения фракционного состава нефтепродуктов
Мерным цилиндром 100 мл отмеряют анализируемый образец топлива и переливают без потерь в сухую чистую колбу, следя за тем, чтобы топливо не попало в пароотводную трубку колбы.
В горловину колбы вставляется пробка с термометром, как показано на рисунке А. Отводной конец трубки колбы вставляется в верхнюю часть металлической трубки холодильника аппарата. Мерный цилиндр устанавливают под нижний конец трубки холодильника.
Внутренняя полость холодильника заполняется смесью воды со снегом или подключается проточная вода, температура которой на выходе не должна превышать 30°С.
Нагреть колбу с топливом на горелке или электроплитке. Интенсивность нагрева должна быть такой, чтобы время от начала прогрева до падения первой капли дистиллята было 5-10 минут.
Температура падения первой капли считается температурой начала кипения топлива. Далее фиксируют показания термометра, соответствующее каждым 10 мл перегонки дистиллята. Конец кипения отмечают в момент, когда ртутный столб термометра останавливается, а затем начинает опускаться. Последний объем топлива фиксируют по истечении 5 минут после прекращения нагревания.
После остывания колбы остаток топлив сливают в мерный цилиндр и измеряют его объем. Разность между 100 мл и суммой объема дистиллята и остатка дает потери при перегонке. Результаты перегонки заносятся в таблицу 1.1.
Т а б л и ц а 1.1 - Результаты перегонки образцов топлива
| Номер и марка образца топлива | Температура в оС перегонки объема топлива, % | Остаток, % | Потери, % | ||||||||||
| Т нк | Ткк | ||||||||||||
Результаты испытаний
В отчете необходимо изложить сущность определения фракционного состава бензина и отметить свойства топлива, которые характеризуются каждой фракцией.
На основании экспериментальных данных, которые заносят в таблицу 1.1, необходимо:
- построить кривые разгонки топлива;
- данные фракционной разгонки образцов топлива сравнить с основными показателями качества бензинов (таблица 1.2); определить, каким видом топлива, летним или зимним, является образец;
- определить пусковые свойства топлив: температуру холодного запуска двигателя и температуру образования паровых пробок.
По результатам проведенных испытаний и расчетов сделать выводы
1.2 О п р е д е л е н и е д а в л е н и я н а с ы щ е н н ы х
п а р о в б е н з и н а
Высокая испаряемость - одно из важнейших свойств бензина. Различают испаряемость двух видов - статическую и динамическую.
Статическое- это испарение с неподвижной поверхности топлива в неподвижный воздух. Оно наблюдается при хранении топлива в резервуарах.
Динамическое испарение происходит при обдуве топлива потоком воздуха, например, в системе питания двигателя внутреннего сгорания.
Испаряемость бензина обусловливается давлением его насыщенных паров. Если в замкнутой системе скорость испарения становится равной скорости конденсации, то в системе наступает динамическое равновесие, при этом плотность пара будет максимальной, а пар -насыщенным.
Насыщенный пар - это пар, находящийся в равновесном состоянии с жидкостью. Температура его такая же, как и у испаряемой жидкости.
Давление насыщенных паров жидкости - это давление, развиваемое парами в условиях равновесного состояния с жидкостью при данной температуре. Для простых жидкостей давление насыщенных паров определяется только природой жидкости и температурой, а для сложных (например, бензина) - зависит также и от отношения объема паровой фазы к объему жидкой. Чем больше в бензине содержится углеводородов с низкой температурой кипения, тем выше его испаряемость, давление насыщенных паров и склонность к образованию паровых пробок.
При эксплуатации автомобиля основным фактором, влияющим на образование паровых пробок, служит температура бензина в системе питания, которая зависит от конструктивных особенностей двигателя и температуры окружающего воздуха.
Давление насыщенных паров летнего бензина всех марок должно быть не более 66661 Па (500 мм рт. ст.), а зимнего - от 66661 до 93325 Па (500...700 мм рт. ст.). Стандартом ограничивается верхний предел давления насыщенных паров бензина (таблица 1.4)
Работа автомобилей в летний период на зимнем бензине запрещается, так как из-за высокого давления насыщенных паров бензина в системе питания будут интенсивно образовываться паровые пробки. Также недопустима работа автомобилей зимой на летнем бензине.
Относительно невысокое давление насыщенных паров и присутствие большого количества высококипящих углеводородов в летнем бензине затрудняет пуск двигателя, ухудшает его динамические качества и повышает износ цилиндропоршневой группы.
Давление насыщенных паров бензина определяют стандартным методом или же способом Валявского - Бударова.
При стандартном методе получают условную характеристику испарения, пусковых качеств и склонности топлива к образованию паровых пробок. Сущность метода заключается в измерении давления насыщенных паров топлива в двухкамерной бомбе при температуре 37,8°С.( Рисунок 1.3)
1 - водяная баня; 2 - бомба; 3 - ртутный манометр; 4 - термостат
Рис. 1.3. Прибор для определения давления насыщенных паров
стандартным методом:
Размеры водяной бани для нагревания и проверки герметичности позволяют погружать в нее бомбу так, что верхний край воздушной камеры находится ниже уровня воды не менее чем на 25 мм. В бане поддерживают постоянную температуру 37,8°С при помощи термостата 4.
Проба бензина для анализа отбирается с помощью приспособления, исключающего потери от испарения во время переливания. Приспособление состоит из плотно пригнанной к бутылке корковой пробки с проходящими сквозь нее двумя трубками. Одна трубка (воздушная) доходит до дна бутылки, другая (для слива топлива) - с внутренней стороны вставляется на одном уровне с пробкой, а с внешней выступает настолько, чтобы она не достигала дна сосуда, в которое сливается топливо на 10...20 мм.
Сосуд с бензином охлаждают до температуры 0...4 °С и только после этого открывают. Пробу бензина, предназначенную дня исследования, хранят в лаборатории до испытания при температуре не выше 20 °С.
Объемы воздушной и топливной камер проверяют перед проведением испытания. К верхней части воздушной камеры присоединяют гайку с краном, надевают на наконечник трубку и наливают в камеру воду до заполнения всей трубки. Затем свободный конец трубки зажимают и наливают воду до заполнения патрубка, соединяющего воздушную камеру с топливной. После этого замеряют объем залитой воды. Топливную камеру заполняют водой до нижнего края муфтового соединения, замеряют объем воды и вычисляют соотношения объемов камер.
Приборы и реактивы
- Прибор для определения давления насыщенных паров
стандартным методом:(рисунок 1.3);
- термостат;
- ртутный манометр.
Порядок проведения работы
1. Топливную камеру бомбы 2 полностью наполняют топливом.
2. Собранный прибор опрокидывают, при этом находящийся в топливной камере бензин стекает в воздушную, а затем сильно встряхивают несколько раз в направлении,
параллельном горизонтальной оси прибора.
3. Далее аппарат возвращают в нормальное положение и погружают в водяную баню 1, кран при этом должен также находиться в воде. Температура бани должна быть постоянной 37,8 °С.
4. После погружения бомбы 2 открывают кран и через 5 мин отмечают давление по ртутному манометру.
5. После этого закрывают кран, вынимают бомбу из бани, опрокидывают ее, сильно встряхивают, снова погружают в баню и открывают кран.
6. Так повторяют через каждые 2 мин, наблюдая за давлением.
7. Примерно через 20 мин последовательные отсчеты по ртутному манометру становятся постоянными, тогда отмечают показания манометра, р„ - нескорректированное давление насыщенных паров испытуемого бензина
.
Результаты испытаний
Согласно ГОСТ Р 51105-97 рассчитывают индекс испаряемости (ИИ)бензинов. ИИ характеризует испаряемость бензина и его склонность к образованию паровых пробок при определенном сочетании давления насыщенных паров и объема испарившегося бензина при температуре 70о С. ИИ рассчитывают по формуле:
ИИ= 10 ДНП +7V70,
где ДНП - давление насыщенных паров, кПа;
V70,- объем испарившегося бензина при температуре 70о С, %.
Результаты проанализировать согласно таблице 1.4
Контрольные вопросы
1) Что такое бензин? Отчего выкипание бензина не происходит при постоянной температуре?
2) Как оценивается испаряемость топлив? Дать определение статического и динамического испарения.
3) Сущность определения фракционного состава бензина.
4) Какие свойства характеризует пусковая фракция?
5) Для чего необходимы легкие фракции в составе бензина?
6) Что происходит при использовании летом зимних сортов бензина и зимой летних?
7) Как влияет фракционный состав на такие эксплуатационные свойства, как приемистость и экономичность?
8) Чем отличается летний и зимний сорт бензина?
9) Как определяется давление насыщенных паров?
10)Что характеризует индекс испаряемости бензинов?
Т а б л и ц а 1.2 - Основные характеристики бензинов по ГОСТ 2084-77
| Наименование показателя | Норма для марки | ||||
| А-72 | А-76 | АИ-93 | АИ-98 | ||
| 1) Детонационная стойкость: | |||||
| октановое число по моторному методу, не менее | |||||
| октановое число по исследовательскому методу не менее | не нормируется | ||||
| 2) Масса свинца, г/1 кг бензина, не более: | |||||
| этилированного | - | 0.24 | 0.50 | 0.50 | |
| неэтилированного | - | 0.41 | 0.82 | 0.82 | |
| 3) Фракционный состав: температура начала перегонки бензина, оС, не ниже: | |||||
| летнего вида | |||||
| зимнего вида | не нормируется | не нормируется | |||
| 4) 10% бензина перегоняется при температуре, оС, не выше | |||||
| летнего вида | |||||
| зимнего вида | - | ||||
| 5) 50% бензина перегоняется при температуре, оС, не выше | |||||
| летнего вида | |||||
| зимнего вида | - | ||||
| 6) Концентрация фактических смол, мг/100 мл бензина, не более: | |||||
| на месте производства | |||||
| на месте потребления | |||||
| 7) Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее | |||||
| 8) Массовая доля серы, %, не более | 0.12 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | |
| 9) Испытание на медной пластинке | Выдерживает | ||||
| 10) Водорастворимые кислоты и щелочи | Отсутствие | |||
| 11) Механические примеси и вода | Отсутствие | |||
| 12) Цвет | - | Желтый | Оранжево-красный | Синий |
| 13) Плотность при 20 оС, г/см3 не более | Не нормируется | Определение обязательно |
Примечание:
1) Для городов и районов, а также предприятий, где главным санитарным врачом запрещено применение этилированных бензинов, предназначаются только неэтилированные бензины.
2) Допускается вырабатывать бензин, предназначенный для применения в южных районах, со следующими показателями по фракционному составу:
10% перегоняется при температуре не выше 75 оС
50% перегоняется при температуре не выше 120 оС
3) Для бензинов, изготовленных с применением компонентов каталитического реформинга, допускается температура конца кипения бензина марок А-76, АИ-98 летнего вида и АИ-93 - не выше 205 оС; бензина марок А-76 и АИ-93 зимнего вида - не выше 195 оС.
Т а б л и ц а 1.3– Физико-химические и эксплуатационные показатели автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105-97
| Наименование показателя | Норма для марки | ||||||
| Нормаль-80 | Регуляр-92 | Премиум-95 | Супер-98 | ||||
| 1октановое число, не менее: по моторному методу по исследовательскому методу | |||||||
| 2 Масса свинца, г1 дм3 бензина, не более: | 0,010 | ||||||
| 3 Концентрация марганца, мг/дм3, не более | - | - | |||||
| 4 Концентрация фактических смол, мг/100см3, не более: | 5,0 | ||||||
| 5 Индукционный период бензина, мин, не менее | |||||||
| 6 Массовая доля серы, %, не более | 0,05 | ||||||
| 7 Объёмная доля бензола, %, не более | |||||||
| 8 Испытание на медной пластинке | Выдерживает класс 1 | ||||||
| 9 Плотность при 15°С, кг/м3 | 700-750 | 725-780 | 725-780 | 725-780 | |||
| 10 Внешний вид | Чистый, прозрачный | ||||||
П р и м е ч а н и я :
1 Концентрацию марганца определяют только для бензинов, содержащих марганцевый антидетонатор (МЦТМ).
2 Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5лет), должны иметь индукционный период не менее 1200 минут
Т а б л и ц а 1 . 4 – Испаряемость автомобильных бензинов, выпускаемых
по ГОСТ Р 51105-97
| Наименование показателя | Значение для класса | ||||
| Давление насыщенных паров бензина, кПа | 35-70 | 45-80 | 55-90 | 60-95 | 80-100 |
| Фракционный состав: Температура начала перегонки, °С, не ниже Пределы перегонки, °С, не выше: 10% 50% 90% Конец кипения, °С, не выше: | Не нормируется | ||||
| Доля остатка в колбе, % (по объему) | |||||
| Остаток и потери, % (по объему) или | |||||
| Объем испарившегося бензина, % , при температуре : 70 °С 100°С 180°С, не менее | 10-45 35-65 | 15-45 40-70 | 15-47 40-70 | 15-50 40-70 | 15-50 40-70 |
| Конец кипения, °С, не выше: | |||||
| Остаток в колбе, % (по объему), не более | |||||
| 3 Индекс испаряемости ИИ, не более |
Примечание.
В зависимости от климатического района применения по ГОСТ 16350 автомобильные бензины подразделяют на пять классов:
1- для района II9 с 1 апреля по 1 октября
2- для района II4 и II5 с 1 апреля по 1 октября;
3- для района I1 и I2 с 1 апреля по 1 октября и для района II9 с 1 октября по 1 апреля;
4- для района II4 и II5 с 1 октября по 1 апреля;
5- для района I1 и I2 с 1 октября по 1 апреля;
Приложение А1
(обязательное)
Аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН-ЛАБ-1
Обеспечивает проведение испытаний нефтепродуктов в соответствии с ГОСТ 2177-99 (ИСО 3405-88). «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава». Предназначен для разгонки автомобильных бензинов, авиационных топлив, нефтепродуктов со специальной точкой кипения, лигроинов, уайт-спирита, керосина, газойлей, дизельных топлив и аналогичных нефтепродуктов.
 |  |
Рисунок А 1.Аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН-ЛАБ-1
Особенности конструкции:
Бесступенчатый регулятор мощности нагрева Регулятор высоты стола для размещения колбы с пробой. Охлаждающая ванна из нержавеющей стали с штуцерами для подключения внешнего циркуляционного охладителя Электробезопасная система нагрева, цанговый зажим для перегонной колбы, исключающий потери на испарение и поломку колбы при установке-снятии из аппарата. Подсветка приемного (мерного) цилиндра, перемещающаяся по высоте подставка для приемного цилиндра. Регулируемые опоры.