что такое вязкость дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива

Ели мы покупаем бензин оптом, то в первую очередь смотрим на октановое число, а уж потом на другие параметры, В отличие от бензина, дизельное топливо имеет свою специфику и особенности, что обуславливается, прежде всего, определенными характеристиками, что позволяет использовать его для быстроходных дизелей. Чтобы достичь высокого КПД, снизить риски коррозии деталей, а также образовывать в камере сгорания топливно-воздушную смесь, ДТ должно иметь определенные свойства.

Основные свойства дизельного топлива

К числу главных характеристик любого ДТ относится фракционный состав и весовая плотность, от чего зависит коэффициент полезного действия, а также способность топлива воспламеняться при конкретной температуре окружающей среды. Не менее важным показателем является и вязкость дизтоплива, которая определяет свойства жидкости оказывать определенное сопротивление в результате перемещения слоев относительно друг друга.

Важно отметить, что при повышении температуры вязкость уменьшается, в связи с чем риск утечки дизельного топлива через неплотности в конструкциях насоса или форсунки увеличивается. Что касается фракционного состава, то для исправного протекания процесса топливо, поступающее в камеру сгорания, должно своевременно переходить из жидкого в парообразное состояние. Именно от характеристик его испаряемости зависит период задержки воспламенения топлива, полнота и возгорание, пусковые качества, а также экономичность мотора.

Определение вязкости

При анализе данного показателя важно выделять условную, динамическую и кинематическую вязкость, однако в технических условиях на ДТ указывается именно кинематическая вязкость. Единицей ее измерения является стокс, под которым определяют жидкость, плотностью 1 г. на 1 см2, которая перемещается на 1 см/сек. относительно 2 слоев. При этом она выражается таком параметре, как сантистокс (сст).

Как можно понять, цена на дизтопливо тоже зависие от его вязкости, которая напрямую связана с плотностью жидкости, и поэтому зависит от температуры воздуха. При этом каждое ДТ имеет свои показатели вязкости в зависимости от класса топлива:

Чем меньше вязкость, тем ниже риск подтеканий в форсунках и насосах. Вместе с тем, важно использовать топливо, характеристики которого соответствуют оптимальным показателям конкретной температуры окружающей среды.

Дело в том, что при малой вязкости скорость движения частиц уменьшается, в результате чего экономическая мощность двигателя снижается. При более высоких значениях увеличивается сопротивление в форсунках и трубопроводах, что также приводит к снижению мощности, поэтому соответствие топлива своему классу имеет очень важное значение.

Динамическая вязкость дизельного топлива

Классическим понятием является динамическая вязкость дизельного топлива, под которой подразумевают перемещение одного слоя жидкости относительно другого при воздействии на нее внешних сил, а также собственного веса. Данный параметр измеряют в паскалях/секунду — кг/(м·с).

Кинематическая вязкость дизельного топлива

Еще одним важным параметром является кинематическая вязкость, для вычисления значения которой соотносят динамическую вязкость и плотность топлива. При этом расчет осуществляют при температуре в районе +20 градусов по Цельсию, что позволяет добиться получения оптимальных параметров. Стоит также добавить, что значение напрямую зависит от объема сернистых соединений, поэтому при расчете важно принимать во внимание и этот показатель.

Источник

Вязкость дизельного топлива — виды и определение

Дизельное топливо — это продукт перегонки нефтяного сырья в виде углеводородов с высокой температурой кипения. Фракционный состав такого горючего определяет его основные характеристики, которые в свою очередь влияют на эффективность работы дизеля. Немаловажным параметром остается и вязкость топлива, от которой во многом зависит работа топливной автоматики и элементов поршневой группы.

Определение вязкости

Под этим параметром понимают способность горючего перетекать по выбранному сечению с определенной скоростью. Вязкость связана с плотностью жидкости и как следствие зависит от температуры окружающего воздуха. Поэтому для выбранного вида дизтоплива это значение будет соответствующим:

Уменьшение вязкости приводит к снижению напора, подтеканиям насосов и форсунок. Из-за малой скорости движения частиц топлива снижается мощность и экономичность дизеля. При более высоких значениях вязкости моторного топлива увеличивается сопротивление в трубопроводах и форсунках, ухудшается наполнение топливных насосов и распыл смеси. Появляются продукты неполного сгорания, образуется нагар, повышается расход топлива и износ двигателя.

Вязкость связана со всеми основными характеристиками дизтоплива:

Основное отличие дизельных двигателей от бензиновых заключается в способе воспламенения топливной смеси. В дизеле этот процесс протекает без использования свечей зажигания. При этом работа топливной автоматики напрямую связана с вязкостью дизельного топлива, которая влияет на процесс подачи горючего в камеру сгорания, подготовку и воспламенение смеси.

Динамическая вязкость дизельного топлива

Это собственно и есть вязкость в том понимании, к которому все привыкли: перемещение одного слоя жидкости относительно другого под действием внешних сил или собственного веса. Согласно определению вязкость топлива измеряется в Паскалях в секунду. Значение не зависит от плотности жидкости.

Кинематическая вязкость дизельного топлива

Для получения этого значения вычисляют соотношение динамической вязкости и плотности топлива. Расчет выполняют при температуре +20 °C. Значение кинематической вязкости напрямую зависит от количества сернистых соединений, потому эта величина важна для определения экологичности дизтоплива.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Источник

Привет студент

Дизельное топливо

Дизельное топливо

Дизельное топливо, предназначенное для быстроходных дизелей, должно удовлетворять следующим основным требованиям:

бесперебойно поступать в цилиндры дизеля в любых условиях эксплуатации;

образовывать в камере сгорания двигателя топливовоздушную смесь, способную своевременно воспламеняться и полностью сгорать; обеспечивать мягкую, без стуков, работу дизельного двигателя; не вызывать значительной коррозии деталей двигателя; образовывать как можно меньше нагара на деталях двигателя; не содержать механических примесей и воды.

Основные свойства дизельного топлива

Весовая плотность (отношение массы топлива к его объему) дизельного топлива зависит от его фракционного состава и колеблется в пределах 820—890 кг/м 2 (0,82—0,89 г/см 3 ). Плотность измеряют при температуре +20° С. Если плотность была определена при другой температуре, то полученные данные приводят к температуре +20° С по формуле:

где p_f — плотность при температуре окружающей среды, кг/м 3 (г/см 3 );

к — температурная поправка на 1° С; для топлива плотностью 0,84—0,89 г/см 3 к=0,00073, для топлива плотностью 0,84—0,86 г/см 3 к=0,00070.

Плотность не является оценочным показателем качества топлива, поэтому в ГОСТ ее значение не приводится. Однако при эксплуатации дизелей необходимо знать величину весовой плотности, так как топливный насос отмеряет по объему требуемое количество топлива. Позтому его весовое количество, а следовательно количество тепловой энергии, зависит не только от объема топлива, впрыснутого в цилиндр, но и от плотности топлива.

Существует следующая зависимость между весовым количеством поданного топлива Q и объемным V :

где р_t — плотность топлива, кг/м 3 (г/см 3 ) при температуре t; t — температура впрыснутого топлива, °С.

При определении производительности топливных насосов следует иметь в виду, что плотность дизельного топлива колеблется и пределах 0,82—0,89, поэтому в данные замеров следует вносить соответствующие поправки.

Элементарный состав дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива

Вязкость является важным показателем качества дизельного топлива. Она влияет на качество распыливания и смесеобразования. Чем больше плотность дизельного топлива, тем больше его вязкость, тем более крупные капли топлива получаются при впрыске форсункой и тем больше дальнобойность струи. Прокачиваемость дизельного топлива ухудшается при низких температурах с увеличением вязкости.

При повышении температуры вязкость уменьшается (рис. 11). В связи с этим увеличивается утечка дизельного топлива через неплотности в прецизионных парах насоса и форсунки и уменьшается его подача. На рисунке 12 показано влияние вязкости топлива на коэффициент подачи при среднем давлении впрыска 30 Мн/м 2 (300 кГ/см 2 ). При повышении давления вязкости топлива увеличивается (рис. 13). В момент впрыска топлива в цилиндр вихрекамерного дизельного двигателя оно сжимается до двухсот и более атмосфер, вязкость его возрастает по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении.

Для обеспечения постоянства мощностных и экономических показателей желательно, чтобы при нагреве или охлаждении дизеля во время эксплуатации вязкость дизельного топлива изменялась как можно меньше.

Зависимость производительности насоса от температуры топлива показана на рисунке 14. Эти свойства топлива необходимо учитывать при регулировке топливной аппаратуры.

Фракционный состав. Для нормального протекания рабочего процесса в дизеле топливо, поступившее в камеру сгорания, прежде чем воспламениться, должно перейти из жидкого в парообразное состояние. Испаряемость влияет на период задержки воспламенения топлива, его сгорание в двигателе, пусковые качества и экономичность двигателя.

Рис. 11. Зависимость вязкости v и плотности р топлива от его температуры t.

Рис. 12. Зависимость коэффициента подачи n_н от вязкости топлива при давлении впрыска топлива P_нф.пр= 300 кГ/см 2 :1 — при 400 оборотах коленчатого вала в минуту; 2 — при 1000 оборотах коленчатого вала в минуту.

Поэтому в ГОСТ 305—62 указывается, что температура, при которой выкипает 96% дизельного топлива, должна быть не выше 360° С, иначе наблюдается повышенное нагарообразование.

По ГОСТ 4749 — 49 топлива делятся: на арктическое ДА, предназначенное для использования при температуре окружающего воздуха ниже минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 300° С; дизельное зимнее ДЗ — для использования при температуре выше минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 335 °С и дизельное летнее ДЛ — для использования в теплое время года, температура выкипания 90% не превышает 350 °С.

По ГОСТ 305 — 62 топлива делятся на арктическое А, зимнее 3 и летнее Л (табл. 1).

Рис. 13. Зависимость вязкости дизельного топлива от давления Р (n’ — вязкость при давлении Р; n — начальная вязкость при атмосфер, ном давлении).

Рис. 14. Зависимость величины подачи топлива за цикл q_ц от темцературы t_T топлива в головке насоса.

Температура вспышки дизельного топлива — это температура, до которой необходимо нагреть топливо в нормальных условиях, чтобы пары над его поверхностью вспыхнули при поднесении пламени. Она указывает на степень пожарной опасности данного вида дизельного топлива. В стандартах указывается, что для арктических сортов дизельного топлива температура вспышки должна быть не ниже плюс 30—35 °С, для зимних — не ниже плюс 35—50 °С, для летних плюс 40—60 °С.

Температура застывания дизельного топлива — это температура, при которой топливо в определенных условиях испытания теряет текучесть и загустевает. Для эксплуатации в различных условиях желательно, чтобы температура застывания была как можно ниже. Если температура застывания высокая, то зимой забиваются фильтры и топливопроводы, ухудшается запуск двигателя, затрудняется перекачивание топлива на нефтебазах и при заправке тракторов. В стандартах указывается, что температура застывания должна быть для летних сортов топлив не выше минус 10 °С. Для зимних — не выше минус 35—45 °С, для арктических — не выше минус 55—60 °С.

Коксообразование

Содержание серы в дизельном топливе

Дизельные топлива изготовляют из нефти, содержащей серу. В процессе производства топливо не удается полностью освободить от присутствия серы. При сгорании топлива в дизельном двигателе образуются сернистый и серный газы и тем больше, чем больше содержание серы в дизельном топливе. В зонах низких температур газы образуют с парами воды сернистую и серную кислоты, а в зонах высоких температур возникает газовая коррозия металла.

Рис. 15. Зависимость износа поршневых колец от содержания смол в дизельном топливе.

Рис. 16. Зависимость износа поршневых колец от содержания серы в дизельном топливе.

Нагар и коксующиеся отложения в двигателе при наличии серы в топливе приобретают повышенную твердость и более высокие абразивные свойства. Все это вызывает повышенный износ деталей дизельного двигателя (рис. 16).

Если в топливе содержится серы более 0,2%, то для устранения ее вредного действия топливо применяют в тех двигателях, в которых используют дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339, АзНИИ-7 или ВНИИНП-360. Содержание серы в дизельном топливе допускается не более 1 %.

Кислотность дизельного топлива

Зольность дизельного топлива

Механические примеси представляют собой частички песка, глины, окалины и кокса. Они засоряют фильтрующие элементы, вследствие чего нарушается нормальная работа топливной аппаратуры. Особенно большую опасность представляют механические примеси из кварца, так как они вызывают абразивный износ прецизионных деталей топливного насоса и форсунок. Поэтому содержание механических примесей в дизельном топливе по ГОСТ не допускается.

Вода в дизельном топливе содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Частички воды заполняют поры хлопчатобумажных фильтров и прекращают доступ топлива к насосу. Кроме того, ухудшается пропускная способность бумажных фильтров при обводнении. При температуре ниже нуля частички воды, содержащиеся в топливе, замерзают и в виде мелких кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры.

Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры, поэтому она не должна содержаться в дизельном топливе.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Источник

Что такое дизельное топливо: состав, производство, характеристики и применение

К самым востребованным нефтепродуктам относится дизельное топливо (ДТ, дизтопливо). Применяется в качестве горючего во многих сферах. Ввиду экономичного расхода по спросу не уступает, а иногда даже превосходит бензин. В связи с этим предлагаем подробнее изучить, что такое дизельное топливо, из чего и как его производят, а также марки и сферы применения.

Состав дизельного топлива

Если рассматривать, из чего делают дизельное топливо, то однозначно можно сказать – из нефти. В составе продукта смесь углеводородов:

Дополнительно дизтопливо может содержать смолы, соединения серы, вода, механические примеси, а также красители (кроме зеленого и голубого) и вещества-метки. Допускается добавление присадок, но не металлосодержащих (не касается антистатических). Конкретный химический состав зависит от ряда факторов:

На что влияет состав дизельного топлива

Содержание углеводородов и других веществ влияет на свойства и особенности применения дизтоплива:

Технология производства дизельного топлива

Дизтопливо – это вязкая жидкость цвета, который зависит от количества смол в составе. Оттенок может быть от желтого до светло-коричневого. Горючее получают путем перегонки нефти. Сырье нагревают до нужной температуры, и из него выкипают определенные фракции, не только дизельные.

Газойлевые и керосиновые фракции – то, из чего преимущественно состоит дизельное топливо. Для них характерны высокие температуры кипения – 180-360 °C. Для каждой марки дизтоплива установлены температурные значения выкипания:

Указанные температуры характеризуют фракционный состав дизельного топлива, установленный п. 5.2 ГОСТ 305-2013. Фракции определяют в соответствии с ГОСТ ISO 3405-2013. Не допускается, чтобы температуре перегонки была ниже 200 °C и выше 360 °C. Знать фракционный состав важно, поскольку это помогает определить, насколько качественно будет сгорать топливо, какой будет токсичность отработанных газов и степень дымности.

Установка для производства дизельного топлива

Если говорить о том, как получается дизельное топливо, то можно выделить следующие основные этапы:

Как работают ректификационные колонны

Здесь нужно сказать, что такое гидродизельное топливо. Оно представляет собой гомогенизированную (однородную) водотопливную эмульсию (ВТЭ), применение которой помогает уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ NO и CO и повысить коэффициент сжигания топлива.

Какие виды дизельного топлива существуют

Дизтопливо классифицируется по сезону, когда его рекомендовано использовать. Разница заключается в максимальной температуре, до которой применение нефтепродукта не приводит к засорению топливной системы из-за кристаллизации. Если говорить о том, какие марки дизельного топлива выпускает наша промышленность, то это будут:

Зимнее дизтопливо можно получить путем добавления в летнее специальных депрессорных присадок, которые снижают температуру застывания и незначительно влияют на температуру предельной фильтруемости. Самый дорогой способ получения арктического топлива – депарафинизация летнего, т. е. очищение от парафинов, выступающих причиной кристаллизации при низкой температуре окружающей среды.

Какие виды дизельного топлива бывают по экологичности:

Дополнительно дизтопливо классифицируется на экологические классы, зависящие от содержания серы:

Основные характеристики дизельного топлива

Теперь ответим на вопрос, чем характеризуется дизельное топливо. К главным параметрам горючего относятся:

Цетановое число

Если для бензина основная характеристика – октановое число, то для дизельного топлива – цетановое. В бензиновом двигателе воспламенение происходит от искры, а в дизеле – от силы сжатия. Оба числа отражают, насколько быстро топливовоздушная смесь воспламеняется в цилиндрах двигателя. По-простому это задержка по времени между поступлением смеси в цилиндры и ее зажиганием от сжатия.

Цетановое число варьируется в пределах 40-55, оптимальное значение составляет 48-51, а минимальное рекомендованное в соответствии с п. 5.2 ГОСТ 305-2013 для всех марок равно 45. При значении менее 40 горючее считается некачественным. Двигатель в таком случае будет работать нестабильно, что проявится в падении мощности и детонации. Повышенное цетановое число – тоже не норма. При уровне более 60 топливовоздушная смесь просто не успевает сгорать в цилиндрах, что ведет к повышенному расходу и увеличению дымности выхлопов.

В Европе цетановое число должно быть не менее 54-56, а в России стандарты менее строгие, допускают использование топлива с числом 45 (для зимнего ДТ). Метод испытания для определения показателя должен отвечать требованиям ГОСТ 32508-2013.

Как цетановое число определяет степень воспламеняемости

Плотность

Показатель плотности определяет объем топлива в генераторе. При достаточной плотности горючее способствует большему выделению тепловой энергии. Нормативные значения для дизтоплива при 15 °C составляют не более:

Кинематическая вязкость

Под вязкостью понимают способность топлива противостоять перемещению одного слоя относительно другого. В технических характеристиках обычно указывается кинематическая вязкость. От нее зависит то, насколько результативным будет распыление топлива. Если вязкость превысит установленную норму, то горючее будет распыляться некачественно. В результате повышается риск преждевременного износа и увеличенного истирания деталей.

Значения вязкости при 20 °C для разных видов дизельного топлива по ГОСТ 305-2013:

Температура вспышки в закрытом тигле

Безопасность использования дизтоплива определяется температурой вспышки. В соответствии с ГОСТ 305-2013 она ограничивается следующими значениями:

Массовая доля серы

Содержание серы в разных видах нефтепродуктах сегодня строго нормируется. Это связано с усиленной борьбой за экологию. Сера опасна для окружающей среды, а также приводит к образованию коррозии, повышенному нагару и износу внутренних элементов двигателя и топливной системы.

Массовая доля сернистых соединений ограничивается 2000 мг/кг. Но при производстве дизтоплива нужно учитывать, что при слишком низком уровне серы горючее теряет свои смазочные свойства. В таком случае в состав топлива обязательно добавляются специальные смазывающие присадки.

Зольность

При сгорании топлива образуется зола, содержащая минеральные вещества. Попадая в места между трущимися деталями, она вызывает усиленный износ. Особую опасность представляет кварц, приводящий к абразивному износу прецизионных элементов топливного насоса и форсунок. По этой причине уровень зольности тоже ограничивают. Для дизтоплива она составляет не более 0,01%.

Кислотность

По ГОСТ 305-2013 кислотность KOH на 100 см3 составляет не более 5 мг. Это важно, поскольку кислоты приводят к коррозии деталей двигателя и топливной системы. Подобный процесс вызывают минеральные кислоты и щелочи, используемые при производстве дизтоплива. Их нельзя удалить полностью, поэтому количество подобных веществ ограничивают.

Содержание воды

Вода в составе дизельного топлива содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Капельки заполняют поры хлопчатобумажных фильтров, прекращая доступ топлива к насосу. При снижении температуры до уровня ниже 0 °C вода замерзает, и мелкие кусочки льда тоже забивают фильтры и топливопроводы.

В связи с этим максимальное содержание воды по ГОСТ 305-2013 составляет 200 мг/кг. Превышение этого показателя приводит к тому, что вода отслаивается и собирается в нижней части, поскольку имеет более высокую плотность. Из-за образования водяной пробки в магистрали блокируется работа двигателя.

Предельная температура фильтруемости

Предельная температура фильтруемости определяется в соответствии с ГОСТ 22254-92 и ГОСТ EN 116-2013. По ГОСТ 305-2013 показатель составляет:

Как определяют предельную температуру фильтруемости

Для районов с умеренным климатом установлена классификация дизтоплива на сорта с разной предельной температурой фильтруемости:

Для районов с холодным климатом горючее разделяется на другие классы, различающиеся температурой помутнения и предельной температурой фильтруемости. К зимним маркам относятся классы 0-3, к арктическим – 4.

Источник