ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
Тема: Визначення експлуатаційних властивостей дизельних палив.
Короткі теоретичні відомості
Дизельні палива призначення для швидкохідних дизельних та газотурбінних двигунів. Дизельні двигуни відзначаються більшою економічністю та надійністю в роботі, ніж карбюраторні двигуни, однак є складнішими по конструкції та відзначаються більшими габаритами.
Основні експлуатаційні показники дизельних палив:
– центанове число;
– фракційний склад;
– в’язкість;
– густина;
– низькотемпературні властивості;
– температура спалаху;
– наявність сіркових сполук.
Центанове число дизельного палива чисельно дорівнює вмісту центану ( в % об.) в суміші з α-метилнафталіном, яка по займистості еквівалентна досліджуваному паливу в стандартних умовах.
Фракційний склад дизельного палива виражається як залежність кількості відігнаних фракцій ( в % об.) від температури.
Температура помутніння дизельного палива – це температура, при якій починається утворення перших кристалів парафіну в до досліджуваному зразку. При цьому дизельне паливо мутніє.
Температура застигання – це температура, при якій дизельне паливо втрачає рухомість. При цьому меніск нафтопродукту, налитого в пробірку стандартних розмірів, при нахилі під кутом 45º протягом 1 хв. не змінюється.
I. Визначення фактичних смол за Бударовим
Суть методу полягає у випарюванні досліджуваного палива під струменем водяної пари в умовах випробування. Він служить для умовної оцінки схильності палива до смолоутворення при його використанні у двигуні.
Прилад для, визначення фактичних смол встановляють під витяжною шафою. Це баня у цільнометалевому блоці зі сплаву алюмію. Баня обігрівається електроплитою з автоматичним регулюванням температури призначена для випаровування палива і води, а також для перегрівання пари, у струмені якої випаровується досліджуване паливо.
Для конденсації парів і збору конденсату води і палива служить металічний конденсатор з повітряним холодильником. Під час роботи конденсатор приєднують до бані. Конструкція приладу показана на рис.4.
У залежності від фракційного складу, досліджуваного палива встановлюють такий температурний режим:
(І80±3)°С - при випробуванні палив з температурою кінця перегонки до 300°С /бензин, гас/;
(225±3)°С - при випробуванні палив, що википають при температурах вище 300°С (дизельне паливо).
Склянки для визначення фактичних смол та нижні кінці трубок, розміщені на кришках для подання у склянки пари, промивають розчинником (толуол, ацетон, спирто-толуольна суміш 1:4) ззовні і всередині.
Підготовлені стакани ставлять у виїмку приладу, нагрітого до температури дослідження, щільно закривають кришками і витримують 20 хв., після чого знімають кришки і через 20 хв., виймають стакани щипцями, охолоджують 40 хв., в ексикаторі і зважують з похибкою не більші ніж 0,0002г. Паливо, яке підлягає дослідженню, фільтрують через паперовий фільтр. При: наявності явних слідів води, паливо збовтують зі свіжо прожареним сірчанокислим натрієм протягом 10...І5хв і фільтрують.
Методика проведення дослідження
У стакани для води з допомогою вимірювального циліндра наливають дистильовану воду у таких об’ємах: 35см3 при випробуванні бензинів і гасів; 60см3 – дизельних палив.
Залежності від температури кінця кипіння вимірювальним циліндром чи піпеткою відмірюють у два стакани і гасу – 20см3, дизельного палива – 10см3.
Стакани з паливам поміщають у гнізда приладу, нагрітого до заданої температури. Гнізда щільно закривають кришками так, щоб ніпелі увійшли у канали на кришці, а пришліфовані площини кришок кишень герметично закривали і не пропускали парів і палива.
Зразу після цього дві склянки з водою ставлять у гнізда і також щільно закривають кришками. Через 60 хв. Відкривають кришки гнізда і через 2 хв. Щипцями виймають склянки з гнізд.
Склянки зі смолами поміщають в ексикатор, охолоджують протягом 40 хв. і зважують з похибкою не більше ніж 0,0002г.
Обробка результатів
Концентрація фактичних смол X у міліграмах на 100 см3 палива у кожній склянці вираховують за формулою:
EMBED Equation.3
де m1, m2 – маса відповідно чистого сухої склянки і склянки зі смолами, мг;
V – об’єм палива, який налитий у склянку для досліду, см3.
II. Визначення температури спалаху реактивного і дизельного палива.
Температурою спалаху називається температура, при якій пари нафтопродукту у суміші з повітрям дають при наближенні полум’я короткий спалах. При вищій температурі проходить запалювання самої рідини - ця температура називається температурою загоряння. Температура, при якій наступає запалювання рідини без доторку полум’я, називається температурою самозаймання.
Суміш парів нафтопродукту з повітрям загоряється тільки при визначеному їх співвідношенні. Якщо суміш має малу концентрацію парів нафтопродукту, загоряння не проходить, тому що надлишок повітря поглинає теплоту, яка виділяється у вихідній точці загоряння, Якщо суміш має надлишкову концентрацію парів нафтопродукту, також не загоряється, оскільки в ній недостатньо кисню. У даному випадку мова йде про верхню і нижню межу запалювання.
За фізичною суттю температура спалаху відповідає температурі, при якій концентрація парів нафтопродукту у повітрі досягає нижньої межі запалювання. Чим нижча температура кипіння вуглеводів нафтопродукту, тим нижча температура його спалаху.
Остання є однією з характеристик нафтопродуктів, по якій оцінюють наявність у них легких фракцій вуглеводів і пов’язаної з цим вогненебезпечності нафтопродукту.
Температура спалаху – величина умовна, яка залежить від конструкції приладу та умов, при яких визначають температуру. Дня цього використовують прилади закритого і відкритого типу.
У приладі відкритого типу температура спалаху нафтопродукту на 16...30°С вища, ніж у приладі закритого типу. Це пояснюється тим , що у відкритому приладі пари нафтопродукту вільно дифундують у повітря і розсіюються, тому необхідно більше нагрівання нафтопродукту для підвищення пружності парів і одержання суміші їх з повітрям, яка може дати спалах при наближенні полум’я.
Температуру спалаху реактивних і дизельних палив визначають за ГОСТ 6356-75 з допомогою приладу закритого типу.
Основною частиною приладу (рис.3.1) є металевий тигель зі щільно підігнаного кришкою. Тигель на внутрішньому боці має кільцеву мітку, до якої наливають досліджуване паливо. На кришці є отвір для термометра, мішалка з гнучким тросом і запалювальна газова лампочка. При обертанні рукоятки, з'єднаної зі спеціальним механізмом з лампочкою, остання нахиляється через отвір, який відкривається при цьому у кришці в паровий простір тигля. Тигель поміщають у повітряну баню з електронагрівом.
Методика проведення дослідження
Попередньо обезводнене паливо наливають до мітки у чистий сухий тигель, який поміщають у гніздо повітряної бані, накривають кришкою і вставляють термометр. На кришці приладу запалюють лампочку, гніт якої регулюють так, щоб форма полум’я була подібна до кульки діаметром 3...4 мм. Включають електронагрівач і регулюють подання струму.
При аналізі палив з температурою спалаху до 50°С швидкість підвищення температури весь час підтримують такою, що дорівною1°С за хвилину.
При аналізі палив з температурою спалаху 50...150°С нагрівання ведуть зі швидкістю 5..8°С за хвилину при безперервному помішуванні палива. За 10°С до передбачуваної температури спалаху починають дослід. Для цього поворотом рукоятки нахиляють лампочку у паровий простір тигля не більше, ніж на 1 сек. При цьому переміщування палива припиняють.
За температуру спалаху приймаюсь температуру, яку показує термометр при появі синюватого полум’я над поверхнею палива.
Якщо досліду підлягає невідоме паливо, то попередньо наближено визначають температуру спалаху, а потім дослід повторюють.
ІІІ. Визначення температури застигання ГОСТ 8512-82
Методика проведення дослідження
Перед визначенням досліджуваний нафтопродукт збезводнюється. Обезводнений досліджуваний нафтопродукт наливають до мітки в стандартну пробірку висотою 160мм і діаметром 20мм з кільцевою відміткою на відстані 30мм від дна. Пробірку закривають корком, всередину якого встановлено термометр. Ртутна кулька термометра повинна знаходитися на відстані приблизно 10мм від дна пробірки. Дуже важливо, щоб термометр не торкався застиглого нафтопродукту, для чого термометр закріплюють на відстані 6мм від краю ртутної кульки до нафтопродукту за допомогою другого корка.
Підготовлену пробірку поміщають у водяну баню з температурою води 50ºС і витримують її в ній доти, поки нафтопродукт не нагріється до тієї ж температури. Після цього пробірку витирають насухо і встановлюють в другу пробірку–муфту, висотою 130мм і діаметром 40мм.
У пробірку–муфту наливають 1мл сірчаної кислоти (густина 1,84 EMBED Equation.3 ) для поглинання вологи із повітря і попередження появи на стінках муфти роси при охолоджені.
Коли досліджуваний нафтопродукт охолоне до 35ºС, зібрану пробірку з муфтою опускають в охолоджувальну суміш і встановлюють в строго вертикальному положенні. Охолоджувальну суміш вибирають залежно від передбачуваної температури застигання. Якщо температура застигання вища ніж 0ºС, то застосовують лід і воду. Лід подрібнюють до 3см і змішують з водою. Якщо температура застигання коливається від 0 до –20ºС, то застосовують лід чи сніг і кухонну сіль (1 част. солі і 2 част. снігу чи льоду). Для температур нижчих від –20ºС використовують спирт денатурований і тверду вуглекислоту.
Охолоджувальну суміш вибирають з таким розрахунком, щоб її температура була на 5 градусів нижчою від очікуваної температури застигання досліджуваного нафтопродукту і цю температуру підтримують з точністю до ±1ºС.
Після досягнення передбачуваної температури пробірку на 1 хв. нахиляють під кутом 45º, не виймаючи з охолоджувальної суміші. Через одну хвилину її виймають з охолоджувальної суміші, швидко витирають і спостерігають за поведінкою меніска. Якщо меніск зрушиться, пробірку від’єднують від муфти і знову нагрівають на водяній бані 50ºС. Після цього проводять повторне визначення при температурі на 4ºС нижчій від попередньої. Повторні визначення проводять декілька разів, кожного разу знижуючи температуру на 4ºС доти, доки меніск не перестане переміщатися.
Якщо в першому досліді меніск досліджуваного продукту залишається на попередньому рівні, то проводять один чи декілька повторних визначень до отримання постійного меніска при більш високій температурі, ніж у початковому досліді.
Визначивши температуру застигання з точність до 4ºС, проводять повторні визначення, підвищують і знижуючи температуру на 2ºС.
За температуру застигання приймають температуру, при якій меніск буде постійним. При підвищенні температури на 2ºС він знову здатний переміщатися.
Визначення проводять у двох паралельних пробах і результати їх повинен відрізнятися між, собою не більше, як на 2ºС. Середнє арифметичних між ними і приймають за температуру застигання.
Одержанні в результаті робіт основні показники дизельного палива порівнюють з даними дер важного стандарту.
Після виконання роботи роблять висновки про відповідність досліджуваного палива державному стандарту і про негативні наслідки використання некондиційного палива.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Рис.3.1 Апарат ТА–1 для визначення температури спалаху:
1 – блок управління; 2 – термоблок; 3 – привід мішалки; 4 – баня повітряна; 5 – вентиль газовий; 6 – регулятори газові; 7 – тигель; 8 – тумблер; 9 – регулятор нагрівання; 10 – ручка відкриття заслінки; 11 – термометр; 12 – мішалка.