Материал: 2482
|
|
|
Таблица 3.3 |
|
Характеристики дизельных топлив |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатели |
Л |
З |
|
А |
|
|
|
|
|
Цетановое число, не менее |
45 |
45 |
|
45 |
Фракционный состав, °С |
|
|
|
|
t50% не выше, |
280 |
280 |
|
255 |
t96% (конец перегонки), не выше |
360 |
340 |
|
330 |
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 20 °С |
3,0 – 6,0 |
1,8 – 5,0 |
|
1,5 – 4,0 |
|
|
|
|
|
Температура помутнения, оС, не выше, |
|
|
|
|
для климатической зоны: |
|
|
|
|
умеренной; |
-5 |
-25 |
|
– |
холодной |
– |
-35 |
|
– |
|
|
|
|
|
Температура застывания, оС, не выше, |
|
|
|
|
для климатической зоны: |
|
|
|
|
умеренной; |
-10 |
-35 |
|
– |
холодной |
– |
-45 |
|
-55 |
|
|
|
|
|
Массовая доля серы, %, не более, |
|
|
|
|
в топливе вида I, |
0,2 |
0,2 |
|
0,2 |
в топливе вида II |
0,5 |
0,5 |
|
0,4 |
|
|
|
|
|
Массовая доля меркаптановой серы, % |
0,01 |
0,01 |
|
0,01 |
Температура вспышки (в закрытом тигле), не ниже, |
|
|
|
|
для дизелей общего назначения |
40 |
35 |
|
30 |
|
|
|
|
|
Концентрация фактических смол, |
40 |
30 |
|
30 |
мг/100 см3, не более |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кислотность, мг КОН/100 см3, не более |
5 |
5 |
|
5 |
Зольность, %, не более |
0,01 |
0,01 |
|
0,01 |
Коэффициент фильтруемости, не более |
3 |
3 |
|
3 |
Плотность, кг/м3, при 20 °С, не более |
860 |
840 |
|
830 |
Кислотным числом топлива называют количество миллилитров (см3) едкого калия КОН, необходимого для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 см3 топлива.
Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости по ГОСТ 19006–73. Он характеризует присутствие в топливе всех видов загрязнений и представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги при атмосферном давлении десятой порции перетекаемого топлива к первой. На коэффициент фильтруемости влияет содержание механических примесей, воды, смолистых веществ. При коэффициенте фильтруемости более 3 снижается срок службы фильтров.
Прибор для определения коэффициента фильтруемости состоит из стеклянной градуированной трубки, сверху которой расположена стеклянная воронка с
36
краном, а внизу – разборный корпус фильтра с краном. Перед началом опыта в корпус устанавливается бумажный фильтр. От степени загрязнения бумажного фильтра зависит скорость вытекания топлива и значение коэффициента фильтруемости.
По национальному стандарту российской федерации «Топливо дизельное ЕВРО», ГОСТ 52368 – 2005 стали предъявлять более жесткие требования к содержанию в топливах примесей, например серы.
В условном обозначении топлива указывают его сорт (A, B, C, D, E, F) в зависимости от значений предельной температуры фильтруемости (для класса и температуры помутнения), класс (0, 1, 2, 3, 4) и вид топлива в зависимости от содержания серы (I, II, III).
Пример.
1.«Топливо дизельное ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005, сорт А, вид I». Сорт
Аимеет предельную температуру фильтруемости 5 оС (помутнения) – топливо летнее, вид I – содержание серы не более 0,35 г на 1 кг топлива.
Топливо должно соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготовляться по технологии, утвержденной в установленном порядке.
По физико-химическим и эксплуатационным показателям топливо должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.4.
|
|
Таблица 3.4 |
|
|
Требования к топливу |
|
|
|
|
|
|
|
Наименование показателя |
Значение |
|
|
|
|
|
1. |
Цетановое число, не менее |
51,0 |
|
2. |
Плотность при 15 °С, кг/м |
820÷845 |
|
|
|
||
3. |
Содержание серы, мг/кг, не более, для топлива: |
|
|
|
вид I |
350,0 |
|
|
вид II |
50,0 |
|
|
вид III |
10,0 |
|
4. |
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, |
55 |
|
|
не ниже |
|
|
5. |
Зольность, % (по массе), не более |
0,01 |
|
6. |
Содержание воды, мг/кг, не более |
200 |
|
7. |
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с |
2,0÷4,50 |
|
8. Фракционный состав: |
|
|
|
|
при температуре 250 °С, % (по объему), менее |
65 |
|
|
при температуре 350 °С, % (по объему), не менее |
85 |
|
|
перегоняется при температуре 360 °С, % |
95 |
|
|
(по объёму), не менее |
|
|
37
Топливо для умеренных климатических условий должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.5.
Под предельной температурой фильтруемости топлива, например, для сорта «С» минус 5 оС, понимается температура, при которой оно теряет подвижность и не проходит через фильтры.
Таблица 3.5
Требования к топливу для умеренного климата |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование показателя |
|
|
Значение для сорта |
|
|||
А |
В |
|
С |
D |
Е |
F |
|
|
|
||||||
Предельная температура |
5 |
0 |
|
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
фильтруемости, °С, не выше |
|
||||||
Топливо для холодного и арктического климата должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.6.
Таблица 3.6
Требования к топливу для холодного и арктического климата
Наименование |
|
Значение для класса |
|
||
показателя |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1. Предельная температу- |
|
|
|
|
|
ра фильтруемости, °С, |
-20 |
-26 |
-32 |
-38 |
-44 |
не выше |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Температура помутне- |
|
|
|
|
|
ния, °С, не выше |
-10 |
-16 |
-22 |
-28 |
-34 |
3. Плотность при 15 °С, |
|
|
|
|
|
кг/м3 |
800–845 |
800–845 |
800–840 |
800–840 |
800–840 |
4. Кинематическая |
|
|
|
|
|
вязкость при 40 °С, мм2/с |
1,50–4,0 |
1,50–4,0 |
1,50–4,0 |
1,40–4,0 |
1,20–4,0 |
5. Цетановое число, |
|
|
|
|
|
не менее |
49,0 |
49,0 |
48,0 |
47,0 |
47,0 |
6. Фракционный состав: |
|
|
|
|
|
до температуры 180 °С, % |
|
|
|
|
|
(по объему), не более |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
до температуры 340 °С, % |
|
|
|
|
|
(по объему), не менее |
95 |
95 |
95 |
95 |
95 |
|
|
|
|
|
|
Предельная температура фильтруемости (на холодном фильтре) – са-
мая высокая температура, при которой данный объём топлива не протекает через проволочную сетку (фильтрующую установку) в течение определенного
38
времени (более 60 с). Топливо полностью не стекает обратно через фильтр в измерительный сосуд.
3.2.1.Процесс сгорания дизельного топлива
Удизеля процесс сгорания топлива условно разбивается на четыре фазы (рис. 3.3): 1 – индукционный период (период задержки воспламенения, от точ-
ки 1 до точки 2); 2 – период резкого повышения давления (фаза быстрого сгорания, от 2 до 3); 3 – период основного горения (от 3 до 4); 4 – период догора-
ния.
Рис. 3.3. Осциллограммы изменения хода иглы (hи) и давления газов
вцилиндре (Pг) дизеля Д – 440 (n = 1700 мин-1, Ne = 66 кВт):
1– действительное начало подачи топлива; 2 – отрыв линии сгорания от линии сжатия (начало сгорания); 3 – максимальное давление при сгорании топлива;
4 – максимальная температура в цилиндре двигателя (Tz)
Индукционный период (ti) начинается от момента впрыска топлива до начала горения. Период резкого нарастания давления наблюдается от начала горения до максимального значения давления в цилиндре [23].
Период основного горения продолжается от максимального давления до максимальной температуры в цилиндре двигателя. Процесс сгорания в цилиндре начинается при постоянном объеме, завершается при постоянном давлении.
Периодом задержки воспламенения называется время от начала поступления топлива в камеру сгорания (начало подъема иглы форсунки), до момента, когда в результате химических реакций количество теплоты будет достаточно для прогрева, испарения и воспламенения топлива.
39
3.2.2. Методика определения цетанового числа
Топливо дизельное должно иметь самовоспламеняемость (tСВ = 250 – 300 °С), обеспечивающую устойчивую работу двигателя.
Способность дизельного топлива самовоспламеняться оценивается цетановым числом (ЦЧ). Цетан (С16Н34) – это углеводород с хорошей воспламеняемостью, ЦЧ = 100, α-метилнафталин (С11Н10) – с плохой воспламеняемостью,
ЦЧ = 0.
Цетановое число определяется на специальной одноцилиндровой установке: частота вращения вала двигателя n = 900 мин– 1; угол опережения впрыска топлива φ = 130. Топливо подаётся в камеру сгорания при помощи топливного насоса высокого давления и форсунки. Под действием высокого давления топливо распыливается форсункой и подается в предкамеру, в которой при помощи подвижного поршня может изменяться объем и соответственно степень сжатия.
Процесс смесеобразования включает в себя распыливание топлива, его смешение с воздухом, нагрев, испарение, окисление и самовоспламенение. Время от момента подачи топлива до его воспламенения – период задержки воспламенения, который зависит от цетанового числа, температуры и давления.
Испытания проводят на одноцилиндровом двигателе серии ИТД-90 методом совпадения вспышек. Степень сжатия (7-23) изменяется при помощи подвижного поршня, расположенного в предкамере. Установка имеет один бачок для хранения исследуемого топлива и два для эталонных топлив.
1.Начало впрыска топлива устанавливают за 13° до ВМТ.
2.Запускают двигатель и, изменяя степень сжатия, добиваются того, чтобы начало сгорания происходило в ВМТ.
3.Исследуемое топливо отключают, двигатель начинает работать на эталонной смеси с известным цетановым числом. Подбиранная эталонная смесь должна воспламениться в ВМТ. Если эталонная смесь, состоящая из 40 % цетана, 60 % α-метилнафталина, воспламенилась в ВМТ, то цетановое число исследуемого топлива равно 40.
Цетановое число есть показатель воспламеняемости дизельных топлив,
который численно равен процентному содержанию цетана в такой эталонной смеси с α-метилнафталином, которая по воспламеняемости (периоду задержки воспламенения) эквивалентна испытываемому топливу.
Начало подачи топлива и момент воспламенения оцениваются при помощи неоновых ламп, расположенных на маховике. Лампы воспламеняются при подаче напряжения в момент замыкания контактов. Одни контакты замыкаются при подъеме иглы (начало подачи топлива), другие – при повышении давления
вмомент воспламенения топлива. Угол от первой вспышки до второй есть период задержки воспламенения. Подбирая эталонную смесь из цетана и
40