что такое индукционный период
Основные показатели качества
1. Эксплуатационные: октановое число; фракционный состав; давление насыщенных паров; индукционный период; концентрация фактических смол; кислотность.
Октановое число – показатель детонационной стойкости бензина, численно равный объемной доле изооктана в смеси с н- гептаном, эквивалентной по своей детонационной стойкости бензину, испытываемому в стандартных условиях. Например, бензин А-95 обладает такой же детонационной стойкостью, как смесь 95 % изооктана и 5 % н- гептана.
Октановое число характеризует процесс сгорания его в двигателе: нормальный или детонационный (взрывной).
Фракционный состав – показатель испаряемости бензина:
• Температура перегонки 10 % характеризует пусковые качества бензина и его способность к образованию паровых пробок.
• Температура перегонки 50 % характеризует скорость прогрева двигателя, устойчивость его работы на малых оборотах и приемистость.
• Температура перегонки 90 % и конца кипения характеризуют наличие в бензине тяжелых фракций, которые не успевают испариться во впускном трубопроводе и доиспаряются в цилиндрах двигателя.
Давленые насыщенных паров –характеризует пусковые свойства бензина, склонность к образованию в топливной системе двигателя паровых пробок, возможные потери от испарения.
Индукционный период – характеризует стойкость бензина против окисления и оценивается временем, в течение которого бензин практически не окисляется в среде кислорода. Пригодным для длительного хранения является бензин, индукционный период которого не менее 500 минут.
Концентрация фактических смол – характеризует смоло- и нагарообразование в двигателе.
Кислотность– характеризует содержание продуктов окисления, к моменту определения, т.е. «запас качества» по сравнению с требованиями нормы стандарта.
2. Экологические: массовая доля общей серы; содержание ароматических углеводородов, бензола; массовая доля кислорода; содержание кислородосодержащих соединений.
Влияние изменений показателей качества бензинов на работу двигателя
Наименование показателя качества | Характер изменения показателя | Признаки нарушения в работе двигателя. Ожидаемые последствия |
Октановое число | Уменьшение | Металлический стук, дымный выхлоп. Детонационное сгорание. Падение мощности. |
Увеличение | Возрастает температура и давление в камере сгорания. Увеличивается мощность. Возможность форсирования рабочего процесса без снижения надежности работы. | |
Фракционный состав: Температура: начала кипения, перегонки 10 % | Повышение | Увеличивается время запуска (зимой). Повышенный износ. |
Понижение | Уменьшается время запуска (зимой). Увеличивается вероятность образования паровых пробок (летом). Нарушения в подаче топлива. Перебои в работе. | |
Температура перегонки 50% | Повышение | Увеличивается время прогрева. Неустойчивая работа на малых оборотах. Ухудшается приемистость. |
Понижение | Уменьшается время прогрева. Улучшается приемистость. | |
Температура перегонки 90% и конца кипения | Повышение | Снижается полнота сгорания. Дымный выхлоп. Падение мощности. Повышенный расход топлива. Повышенный износ ЦПГ. Увеличение отложений. |
Понижение | Условия сгорания топлива улучшаются. Отрицательное воздействие тяжелых фракций уменьшается. | |
Давление насыщенных паров | Понижение | Уменьшается вероятность образования паровых пробок (летом). Ухудшается запуск двигателя (зимой). |
Повышение | Увеличивается вероятность образования паровых пробок. Перебой в работе и подаче топлива (лето). Увеличивается испаряемость. | |
Содержание серы | Выше нормы | Повышенный коррозионный износ. Снижение надежности в работе. Ухудшается экология. |
Массовая доля высокооктановых компонентов: бензола, МТБЭ | Выше нормы | Снижается теплота сгорания АВ. Падает мощность двигателя. Повышается агрессивность АВ по отношению к резинам. Повышается склонность к образованию отложений, токсичность АБ и отработанных газов при повышении содержания ароматических углеводородов, особенно бензола. |
Плотность | Ниже нормы | Снижается объемная энергоемкость АВ. Уменьшается содержание в АВ тяжелых углеводородов. Топливо проявляет тенденцию к облегчению фракционного состава. |
Выше нормы | Повышается объемная энергоемкость АВ. Повышается содержание в АБ тяжелых углеводородов. Топливо проявляет тенденцию к утяжелению фракционного состава. |
Динамика изменения требований Европейских стандартов свидетельствует о снижении в АБ содержания бензола, серы, ароматических и олефиновых компонентов.
Что такое индукционный период
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Определение стабильности в условиях ускоренного окисления
(индукционный период)
Gasolines. Method for determination of oxidation stability (induction period)
Дата введения 2004-01-01
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы» (ОАО «ВНИИНП»)
ВНЕСЕН Департаментом нефтепереработки Минэнерго РФ
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 4 июня 2003 г. N 180-ст
4 Настоящий стандарт представляет собой аутентичный текст ASTM D 525-99а «Стандартный метод определения окислительной стабильности бензина (индукционный период)»
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения стабильности (индукционного периода) бензина в условиях ускоренного окисления.
1 Этот метод не предназначен для определения стабильности компонентов бензина, в частности, компонентов с высоким процентом низкокипящих непредельных соединений, так как они могут создать взрывоопасные условия в аппаратуре, но из-за неизвестной природы определенных образцов для защиты оператора комплект бомбы должен включать взрывозащитный диск.
2 Определение окислительной стабильности бензина путем определения потенциальных смол указано в методе испытания [1] или в методе [4].
3 Точностные данные получены на бензинах, полученных из источников углеводородов без кислородсодержащих соединений.
1.3 Настоящий стандарт может включать использование опасных материалов, операций и оборудования.
Соответствующие мероприятия по технике безопасности и охране здоровья устанавливает пользователь.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на нормативные документы, указанные в приложении Б.
3 Термины и определения
3.1 В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями.
3.1.1 точка перегиба: Точка на кривой давление-время, которой предшествует падение давления точно на 14 кПа в течение 15 мин и за которой следует падение давления не менее чем на 14 кПа через 15 мин.
3.1.2 индукционный период: Время, прошедшее между моментом помещения бомбы в баню и точкой перегиба при 100 °С.
4 Сущность метода
4.1 Образец окисляют в бомбе, предварительно наполненной кислородом при 15-25 °С и давлении 690-705 кПа, и нагревают до 98-102 °С.
Давление постоянно регистрируют или записывают через установленные интервалы до достижения точки перегиба.
За индукционный период при температуре испытания принимают время, необходимое для достижения образцом этой точки, по нему рассчитывают индукционный период при 100 °С [5].
5 Значение и использование
5.1 Индукционный период характеризует также склонность бензина к образованию смол при хранении. Следует признать, что образование смол при хранении может значительно меняться в различных условиях хранения и с различными бензинами.
6 Аппаратура
6.2 Термометры 22С по спецификации Е1 [3] или 24С по спецификации IP с пределами измерения 95-103 °С.
7 Реактивы и материалы
7.1 Растворитель смол
Смесь равных объемов толуола и ацетона чистотой не менее 99%.
Сверхсухой кислород чистотой не менее 99,6%.
8 Отбор проб
9 Подготовка к испытанию
9.1 Стеклянный сосуд для образца промывают растворителем до полной очистки от смол. Тщательно ополаскивают водой и погружают сосуд для образца и крышку в моющий осветляющий раствор со слабощелочным или нейтральным рН. Тип моющего средства и условия его использования устанавливают в лаборатории.
Критерием удовлетворительной очистки использованных сосудов для образцов и крышек должно быть соответствие качеству очистки, достигаемому при использовании раствора хромовой кислоты (вымачивание в течение 6 ч в свежей хромовой кислоте с последующей промывкой дистиллированной водой и сушкой или использование некоторых других растворов, также сильно окисляющих, но не содержащих хромовой кислоты).
Для такого сравнения могут быть использованы визуальный осмотр или обнаружение потери массы при нагревании химической посуды в условиях испытания.
9.2 Вынимают сосуд и крышку из очищающего раствора с помощью коррозионно-стойкого стального пинцета и далее действуют только пинцетом.
Тщательно промывают их сначала водопроводной водой, затем дистиллированной водой и сушат в печи при 100-150 °С не менее 1 ч.
9.3 Сливают капли бензина из бомбы и вытирают внутреннюю поверхность бомбы и крышки сначала чистой тканью, смоченной растворителем смол, затем чистой сухой тканью.
Бомба, клапан и соединительные трубки должны быть тщательно высушены перед началом каждого испытания.
10 Проведение испытания
Снова вводят кислород до достижения давления 690-705 кПа и проверяют на утечку, игнорируя первоначальное быстрое падение давления (обычно не более 40 кПа), которое может наблюдаться в результате растворения кислорода в образце.
Если скорость падения давления не превышает 7 кПа через 10 мин, считают, что утечек нет и приступают к испытанию без допрессовки.
Поддерживают температуру жидкостной бани 98-102 °С. Во время испытания считывают температуру с точностью до 0,1 °С через определенные промежутки времени и записывают среднюю температуру с точностью до 0,1 °С как температуру испытания.
Ведут непрерывную запись давления в бомбе или, если используют индикаторный манометр, снимают показания давления через каждые 15 мин или более короткие интервалы.
Если в течение первых 30 мин испытания появляется утечка (о чем свидетельствует устойчивое падение давления, значительно превышающее 14 кПа за 15 мин), испытание бракуют.
Продолжают испытание до достижения точки, которой предшествует падение давления точно 14 кПа в течение 15 мин и за которой следует падение не менее чем на 14 кПа за 15 мин.
При использовании жидкости, отличной от воды, необходимо проверить ее совместимость с уплотнителями бомбы.
10.3 За индукционный период при температуре испытания принимают время в минутах с момента помещения бомбы в баню до достижения точки перегиба.
11 Обработка результатов
11.1 Время от помещения бомбы в баню (в минутах) до достижения точки перегиба является измеряемым индукционным периодом при температуре испытания.
11.2 Метод расчета [5]
Рассчитывают индукционный период при 100 °С по одному из следующих уравнений:
а) температура испытания выше 100 °С
Индукционный период при 100 °С, мин, =; (1)
б) температура испытания ниже 100 ° С
Индукционный период при 100 °С, мин, =; (2)
— температура испытания, если она выше 100 °С;
— температура испытания, если она ниже 100 °С.
12 Запись результатов
12.1 Индукционный период при 100 °С, рассчитанный по 11.2, записывают с точностью до 1 мин.
13 Точность метода и отклонение
13.1 Точность метода согласно статистическому анализу результатов межлабораторных испытаний:
13.1.1 Повторяемость (сходимость)
Расхождение результатов двух определений, полученных одним и тем же оператором на одном и том же аппарате при постоянных рабочих условиях на идентичном испытуемом материале и длительном процессе работы при нормальном и правильном исполнении метода может превысить 5% только в одном случае из двадцати.
Что такое индукционный период
Тепловое самовоспламенение по Н.Н. Семенову. Индукционный период самовоспламенения. Температура самовоспламенения. Экспериментальные данные по самовоспламенению.
      Как было показано в предыдущей лекции, наличие тепловыделения (экзотермичность химической реакции) и саморазогрева реагирующей смеси (роста Т) вносит новые качественные особенности в процесс реагирования и существенно изменяет его течение по сравнению с изотермическим. Рассмотрим условия самовоспламенения. Наиболее простую и наглядную теорию предложил Н.Н. Семенов.
1. Тепловое воспламенение по Н.Н. Семенову.
      Как уже было отмечено, под самовоспламенением понимают равновесный нагрев смеси до температуры, выше которой смесь самостоятельно, без дальнейшего внешнего нагрева, воспламеняется.
      Метод впуска холодной горючей смеси в нагретый эвакуированный сосуд при трех различных начальных температурах стенки сосуда.
      Рассмотрим графическое построение (рис.2).
Рис.2 Диаграмма Н.Н. Семенова
Кривые 1, 2, 3 соответствуют скорости тепловыделения для трех различных случаев (например, трем различным Р).
Сравним кривые 3 и 4.
Случай кривых 1 и 4.
Тепловыделение всегда превышает теплоотвод, система с самого начала будет непрерывно наращивать температуру, что приведет к явлению взрыва (самовоспламенение).
Рассмотрим кривые 2 и 4.
2. Температура самовоспламенения.
В точке ТВ наблюдается равенство скоростей изменение тепловыделения и теплоотвода, т.е.
. (1)
(2)
Если изменятся условия теплоотдачи, то рис.3.
      Обычно в опытах состав смеси и давление задаются заранее, а меняется температура стенок. Для этого случая представлена другая диаграмма (рис. 4).
      При постоянном повышении температуры стенки ТS соответствующая прямая теплоотдачи перемещается вправо параллельно самой себе при a =const. До тех пор пока прямая Q— пересекает Q+ разогрев системы стационарен.
      Выше температуры TS теплоприход превышает теплоотвод: система прогрессивно разогревается, реагирует, происходит воспламенение. TS является нижней границей температуры самовоспламенения.
Необходимые условия теплового самовоспламенения:
Достаточные условия ТСВ:
3. Индукционный период самовоспламенения
Индукционный период наглядно показан на рис. 6.
Кривые зависимости с’=f(t), Т=f(t), =f(t) имеют характерный перегиб (рис.6.).
Характерные признаки самовоспламенения:
4. Методы определения температуры самовоспламенения
Температура самовоспламенения зависит от многих факторов:
      Существует целый ряд экспериментальных методов определения температуры самовоспламенения газовых смесей. Основными из них являются:
5. Экспериментальные данные по самовоспламенению.
Мы области СВ уже рассматривали в курсе лекций КХР.
Критические температура и давление связаны следующим образом:
Рис.7. Связь температуры воспламенения ТB с давлением Р
при постоянном составе смеси.
При постоянном давлении в смеси (рис.8.):
Т.е. есть предельные давления, концентрации, температуры
Здесь приведены довольно простые границы. Есть и более сложные по форме.
Поэтому можно сделать такое замечание: если простые границы, то тепловой механизм, если сложный, то цепной.
А этот вопрос с точки зрения, например, пожаробезопасности, предотвращения воспламенения с помощью ингибиторов или инертных добавок очень важен.
Примеры сложных областей СВ приведены в книге Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва (с.86-89), теория их на с.91-96.
Есть также критический размер сосуда.
Влияние размера сосуда на величину РКР приведено на рисунке 10.
Рис. 10. Зависимость предельного давления от размера взрывного сосуда.
Влияние примесей на РKP при самовоспламенении паров фосфора (рис. 11.):