- •Паливно-мастильі та інші експлуатаційні матеріали. Практикум
- •6.100102 – Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва
- •Теоретичний курс
- •1. Експлуатаційні властивості та застосування палив для енергетичних засобів сільськогосподарського виробництва.
- •1.1. Класифікація, властивості та загальний склад
- •1.2. Теплота згоряння палива
- •1.3. Горіння палива
- •2. Способи отримання рідких палив і масел
- •2.1 Нафта – основна сировина для одержання рідких палив і масел
- •2.2. Основні способи одержання палив і масел з нафти
- •2.3. Способи очистки нафтопродуктів
- •2.4 Загальні показники фізико-хімічних і експлуатаційних властивостей нафтопродуктів
- •3. Експлуатаційні властивості та використанн автомобільних бензинів
- •3.1. Сумішоутворюючі властивості бензинів
- •3.2. Нормальне і детонаційне згоряння
- •4. Експлуативні властивості та використання дизельних палив
- •4.1. Умови застосування і основні вимоги до дизельних палив
- •4.2. Прокачувальна здатність і сумішоутворюючі властивості дизельних палив
- •4.3 Займання та згоряння дизельного палива
- •4.4. Стабільність і схильність до утворення відкладень
- •4.5. Корозійні властивості
- •4.6. Асортимент палив для дизельних двигунів і область їх застосування
- •5. Експлуатаційні властивості та використання газоподібних палив
- •5.1 Загальні відомості і класифікація
- •5.2. Характеристика і асортимент палив
- •5.3. Застосування газоподібного палива в двз
- •5.4. Закордонні класифікації газоподібних палив
- •Лабораторна робота №1 оцінка якості нафтопродуктів найпростішими методами
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи Визначення води і механічних домішок
- •Визначення фактичних смол
- •Визначення неграничних вуглеводнів
- •Визначення в'язкості оливи
- •Лабораторна робота №2 визначення щільності нафтопродуктів і мінеральних водорозчинних кислот і лугів
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи Визначення щільності нафтопродуктів
- •Визначення мінеральних водорозчинних кислот і лугів
- •Лабораторна робота №3 визначення фракційного складу палива
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи
- •Визначення вмісту води в дизельному паливі
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи
- •Лабораторна робота №5 температура спалаху та застигання дизельного палива
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи Визначення температури спалаху дизельного палива
- •Визначення температури помутніння і застигання дизельного палива
- •Помутніння та застигання
- •6. Експлуатаційні властивості та використання мастильних матеріалів
- •6.1. Призначення мастильних матеріалів і вимоги до них
- •6.2. Загальні поняття про тертя та спрацьовування
- •6.3. Класифікація мастильних матеріалів
- •7. Масла для двигунів внутрішнього згоряння
- •7.1. Умови роботи й вимоги до якості масел
- •7.2. Класифікація моторних масел
- •7.4. Класифікація та асортимент трансмісійних масел
- •7.5. Індустріальні масла
- •Лабораторна робота №6 Визначення в’язкості палива та оливи
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи Визначення в'язкості палива
- •Одиниці вимірювання вязкості в різних системах
- •Визначення в'язкості оливи
- •Лабораторна робота №7 Контроль якості картерної оливи за методом паперової хроматографії
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи
- •Лабораторна робота №8 визначення температури плавлення пластичних мастил
- •Лабораторне устаткування і матеріали
- •Хід виконання роботи
- •8. Технічні рідини
- •8.1. Охолодні та мастильно-охолодні рідини
- •8.2. Гальмівні рідини
- •Температура замерзання водно-етиленгліколевої суміші
- •Асортимент та рекомендації щодо використання холодильних рідин
- •Характеристика розповсюджених холодильних рідин
- •Фізико-хімічні характеристики нхр виробництва провідних фірм
- •Фізико-хімічні показники нхр за ту 88 у 264-08-93
- •Характеристика розповсюджених гальмівних рідини
- •Вимоги різних специфікацій до основних показників гальмівних рідин
- •9. Додатки
- •Характеристика автомобільних бензинів за гост 2084-77
- •Характеристика автомобільних бензинів
- •Характеристика бензинів моторних сумішевих за гсту
- •Середній компонентний склад автомобільних бензинів
- •Характеристика автомобільних бензинів за гост р 51105-97
- •Параметри класів випарності автомобільних бензинів
- •Загальні технічні вимоги до автомобільних бензинів (гост р 51313-99)
- •Характеристика бензинів з поліпшеними екологічними показниками
- •Дизельні палива
- •Характеристика дизельного палива за дсту 3868-99
- •Характеристика дизельних палив за гост 305-82
- •Характеристика дизельного палива обважненого фракційного складу
- •Характеристика дизельного експортного палива
- •Газоподібні палива
- •Характеристика скраплених газів (гост 20448-80)
- •Фізико-хімічні показники скраплених (гост 27578-87)
- •Характеристика стиснутих газів
- •Моторні оливи
- •Класи в'язкості моторних олив (гост 17479-85)
- •Класифікація моторних олив за призначенням та експлуатаційними властивостями (гост 17479-85)
- •Характеристика моторних олив за гост 10541-78
- •Характеристика моторних олив групи «леол»
- •Характеристика оливи «леол» м-3042
- •Характеристика олив маст за ту у 22409155.01-2000
- •Характеристика олив групи д2
- •Класифікація sае моторних олив за в'язкістю
- •Умови використання моторних олив за арі
- •Класи моторних олив рекомендовані для автомобільних двигунів в Російській Федерації
- •Класифікація aaи моторних олив за експлуатаційними властивостями
- •Орієнтовна відповідність класів в'язкості вітчизняних і закордонних олив
- •Трансмісійні оливи
- •Класи в'язкості трансмісійних олив
- •Групи трансмісійні оливи за експлуатаційними властивостями та рекомендованою сферою застосування
- •Відповідність позначення олив за стандартом і нтд
- •Характеристики основних трансмісійних олив за гост 23652-79
- •Характеристика трансмісійних олив за ту у 13932946.018-98
- •Характеристика трансмісійної оливи Ольвіт т-3-18
- •Класи в'язкості трансмісійних олив за sае j 306с та din 51 5512
- •Групи трансмісійних олив за в'язкістю арі
- •Орієнтовна відповідність вітчизняних і імпортних трансмісійних олив
- •Гідравлічні оливи
- •Класи кінематичної в'язкості гідравлічних олив
- •Групи гідравлічних олив за експлуатаційними властивостями та рекомендованою сферою застосування
- •Відповідність позначення гідравлічних олив за стандартом і нтд
- •Класи кінематичної в'язкості гідравлічних рідин за іsо
- •Орієнтовна відповідність груп вітчизняних і імпортних гідравлічних олив за експлуатаційними властивостями
- •Специфікації відомих виробників сільськогосподарської техніки для олив категорій тнр і sтоu
- •Технічні рідини
- •Температура замерзання водно-етиленгліколевої суміші
- •Характеристика розповсюджених холодильних рідин
- •Фізико-хімічні характеристики нхр виробництва провідних фірм
- •Фізико-хімічні показники нхр за ту 88 у 264-08-93
- •Характеристика розповсюджених амортизаційних рідин
- •Характеристика амортизаційних рідин для імпортної техніки
- •Характеристика розповсюджених гальмівних рідини
- •Вимоги різних специфікацій до основних показників гальмівних рідин
- •Густина електроліту для свинцевих батарей
- •Заправні місткості
- •Заправні місткості тракторів
- •Заправні місткості автомобілів
- •Заправні місткості автомобілів
- •Використання паливно-мастильних матеріалів в сільськогосподарській техніці
4.3 Займання та згоряння дизельного палива
Процес згоряння палива в дизельному двигуні можна розділити на 4 фази:
-
період затримки займання;
-
період швидкого горіння;
-
період уповільненого горіння;
-
період догоряння.
Період затримки займання – проміжок часу від початку впорскування (точка 1, рис. 4.1) до моменту займання палива (точка 2). Паливо, що впорскується в циліндр до приходу поршня в ВМТ (з випередженням) займається не миттєво, а з деяким запізненням.
Рис.4.1. Індикаторна діаграма роботи дизельного двигуна
І – м’яка робота; ІІ – жорстка робота
У цей період відбувається процес сумішоутворення та нагрівання палива. Одночасно з фізичною підготовкою палива відбуваються реакції передполуменевого окислення. Період затримки займання (точка 2) завершується займанням робочої суміші, в одному або кількох місцях, де були найсприятливіші умови для проходження передполуменевих реакцій. Теплота, що виділяється при утворенні перших осередків самозаймання прискорює процес займання палива, яке надходить у циліндр у період затримки займання, внаслідок чого починається бурхливе горіння, тобто фаза швидкого горіння. Ця фаза (точки 2, 3) характеризуються різким зростанням температури і тиску.
Інтенсивність наростання тиску залежить від кількості палива, що надходить у циліндр за період затримки самозаймання. Чим триваліший цей період, тим більше, за інших рівних умов, надійде палива в циліндр. Виділення теплоти і відповідно наростання тиску в циліндрі відбувається різко, тому робота двигуна буде супроводжуватися стуками і її називають «жорсткою». Жорстка робота дизельного двигуна так само небажана, як детонація в карбюраторних двигунах.
Режим роботи двигуна оцінюється зростанням тиску в камері згоряння на 1° повороту колінчастого вала. Якщо тиск зростає на 0,25...0,60 МПа – двигун працює м'яко, при 0,6...0,8 МПа – жорстко, а вище 0,9 МПа – дуже жорстко.
У кінці бурхливого горіння (точка 3, в якій досягається максимальний тиск) наростання тиску припиняється, швидкість згоряння знижується. Після точки 3 починається період уповільненого згоряння, закінчується подача палива, але процес згоряння продовжується. Характерним для нього є зниження тиску в циліндрі, внаслідок збільшення об'єму камери згоряння, так як поршень рухається до НМТ. Кінцем періоду уповільненого згоряння умовно приймають точку 4, коли досягається максимальна температура газів у камері згоряння. Після цього відбувається догоряння залишків незгорілого палива і продуктів неповного згоряння (точки 4...5). Тривалість цього періоду впливає на температуру і димність вихлопу та залежить від фракційного складу палива і наявності в ньому смолистих речовин. Тривалість четвертої фази повинна бути найкоротшою.
Таким чином для нормальної роботи двигуна необхідно, щоб паливо самозаймалось у чітко визначений момент і потім енергійно згоряло, викликаючи інтенсивне, але достатньо плавне зростання тиску, не перевищуючи 0,4...0,6 МПа на один градус повороту колінчастого вала. У цьому випадку буде, так звана, «м'яка» робота двигуна, при якій розвивається максимальна потужність і забезпечується необхідна паливна економічність.
Якщо самозаймання запізнюється, то це призводить до жорсткої роботи двигуна, що нагадує детонацію в карбюраторному двигуні, але природа цих явищ зовсім протилежна, так як більшість факторів, що визивають жорстку роботу дизельного двигуна, сприяють усуненню детонації в карбюраторному.
Показник, що характеризує самозаймистість дизельного палива, називають цетановим числом, яке визначається методом порівняння займистості палива із займистістю суміші двох вуглеводнів. Суміш складається з цетану – період затримки самозаймання якого малий і його цетанове число (ЦЧ) приймають за 100 та альфаметилнафталіну період затримки самозаймання якого великий, цетанове число дорівнює 0.
Цетанове число дорівнює процентному вмісту (за об'ємом) цетану в такій суміші з альфаметплнафталіном, що рівноцінна даному паливу за самозаймистістю при випробуванні в стандартних умовах. Цетанове число дизельних палив залежить від їх вуглеводневого складу, структури і молекулярної маси.
Знаючи груповий вуглеводневий склад палива визначають цетанове число за формулою:
-
ЦЧ = 0,85П + 0,1Н + 0,2А
(4.1)
де П. Н. А. – вміст у паливі відповідно парафінових, нафтенових і ароматичних вуглеводнів, у процентах за масою.
Цетанове число можна обчислити і знаючи густину та кінематичну в'язкість:
-
ЦЧ = (ν20 + 17,8)·1,5879/
(4.2)
За цими формулами можна лише приблизно знайти цетанове число. Вони не придатні при визначенні цетанових чисел для палив з присадками, які підвищують цетанове число, а також для палив, у склад яких входять бензинові фракції.
Враховуючи, що вуглеводні з високими цетановими числами мають низьку детонаційну стійкість, тобто низьке октанове число, виведено емпіричну між ними залежність:
-
ЦЧ = 60 – ОЧ/2.
(4.3)
За кордоном для характеристики самозаймання дизельного палива, поряд з цетановим числом, використовують показник – дизельний індекс (ДІ). Між дизельним індексом і цетановим числом палива існує така залежність:
ДІ |
20 |
30 |
40 |
50 |
62 |
70 |
80 |
ЦЧ |
30 |
35 |
40 |
45 |
55 |
60 |
80 |
Цей показник нормується і у вітчизняній технічній документації на дизельне паливо, яке поставляється на експорт.
Оптимальне значення цетанового числа 40...50. Використання палива з цетановим числом менше 40 призводить до жорсткої роботи двигуна, а більше 50 – до збільшення питомої витрати палива за рахунок зменшення повноти згоряння. Влітку можна успішно застосовувати палива з цетановим числом 40, а взимку, для забезпечення пуску холодного двигуна, цетанове число повинно бути не менше 45.
Цетанові числа можуть бути підвищені двома способами:
-
регулюванням вуглеводневого складу;
-
введенням спеціальних присадок.
Перший спосіб заснований на тому, що різні групи вуглеводнів мають різну самозаймистість. Таким чином цетанове число палив можна суттєво підвищити, збільшуючи концентрацію нормальних парафінів і знижуючи вміст ароматиків. Але із-за підвищеної температури плавлення нормальних парафінів, у порівнянні з іншими групами вуглеводнів, їх значний вміст у зимових марках дизельних палив недопустимий.
Другий спосіб забезпечує найбільше підвищення цетанового числа. Механізм дії присадок оснований на їх здатності порівняно легко виділяти з свого складу кисень.. Як сильні окислювачі вони прискорюють початкові передполуменеві реакції, сприяють розгалуженню окислювальних ланцюгів і утворенню нових активних центрів реакції.