|
О составе топлива
|
|
| Admin | Дата: Пятница, 23 Сен 2011, 13:31 | Сообщение # 1 |
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 693
Награды: 0
Статус: Offline
| Назначение, классификация и свойства топлива.
Не каждое вещество способное гореть может быть использовано в качестве топлива. Топливо представляет собой вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты и должно отвечать следующим требованиям:
1. При сгорании выделять как можно больше теплоты;
2. Сравнительно легко загораться и давать высокую тепмпературу;
3. Быть достаточно распространенным в природе;
4. Его количество и нахождение должно быть рентабельным при добыче;
5. Дешевым при использовании;
6. Сохранять свои свойства при хранении и транспортировке.
Этим требованиям наиболее полно отвечают вещества органического происхождения: такие как нефть, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф. По агрегатному состоянию все виды топлива могут быть разделены на газообразные, жидкие и твердые, а по происхождению на естественные и искусственные.
Агрегатное состояние Топливо естественное Топливо искусственное
Газообразное Природный и нефтепромысловый газы Газы (генераторный, водяной, светильный, коксовый, нефтеперерабатывающих заводов)
Жидкое Нефть Бензин, керосин, дизельное топливо, смазочное масло, спирт, различные смолы
Твердое Ископаемые угли, горючие сланцы, торф, дрова Каменноугольный кокс, брикетированное и пылевидное топливо, древесный уголь
Топливо состоит из горючей части и негорючей. Горючая часть представляет собой совокупность органических соединений, в которую входят углеводород, водород, кислород, азот и сера.
Негорючая часть (балласт) состоит из минеральных примесей, золы и влаги. Минеральные примеси разделяют на внешние и внутренние. Первые попадают в топливо из окружающей среды при его добы-че, транспортировке и хранении, а вторые – входят в его химический состав.
http://www.oilman.ru/toplivo1.html
Dmitry 73!
|
| |
| |
| Admin | Дата: Пятница, 23 Сен 2011, 13:34 | Сообщение # 2 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 693
Награды: 0
Статус: Offline
| Состав нефтяных топлив в значительной мере определяет их эксплуатационные свойства. Топлива характеризуются фракционным, компонентным, групповым химическим (углеводородным и неуглеводородным), индивидуальным и химическим (элементным) составом.
2.1. Фракционный состав топлив
От фракционного состава дистиллятных топлив (бензина, реактивных, дизельных) сильно зависят такие важные эксплуатационные показатели как пусковые, низкотемпературные, экологические, стабильность и др.
Фракционный состав определяют перегонкой на стандартных приборах, при этом отмечают температуры начала перегонки, выпаривания 10, 50, 90,98 % топлива и конца кипения. В таблице 1 приведен для примера фрак¬ционный состав наиболее массовых видов нефтяных топлив.
Таблица 1
Можно сравнить с фракционным составом топлива полученого при переработке (пиролизе) б/у покрышек на моём оборудовании, протокол испытаний внизу. (примечание Суслов М.Б.)
2.2. Методы оценки эксплуатационных свойств топлив
Методы оценки эксплуатационных свойств топлив делятся на прямые и косвенные (табл. 2).
Косвенные методы, включают в себя определение состава (фракционного, группового, химического и т. д.) и физико-химических свойств топлив. Эти методы применяются на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и у потребителей (в лабораториях, базах, складах, аэропортах и т. д.) и позволяют ориентировочно судить о эксплуатационных свойствах топлив.
Таблица 2
Прямые методы оценки эксплуатационных свойств (испытания) топлив включают в себя: квалификационные, стендовые, контрольные, эксплуатационные испытания, эксплуатацию под наблюдением.
Прямые методы (испытания) дают наиболее полную оценку эксплуатационных свойств топлив, т. к. осуществляются на натурных стендах и двигателях. Но эти испытания (кроме квалификационных) требуют длительного времени (до нескольких лет), больших количеств топлива (до нескольких тысяч тонн), полномасштабных двигателей и разнообразного вспомогательного оборудования.
2.3.Эксплуатационно-технические требования для моторных топлив
Автомобильные бензины
1. Хорошая прокачиваемость (прохождение) по системе подачи топли¬
ва в зависимости от вязкости и чистоты топлива.
2. Хорошая испаряемость.
3. Высокая детанационная стойкость (выражается октановым числом)
зависит от химического состава топлива, конструктивных особенностей
двигателя, условий сгорания.
4. Высокая химическая и физическая стабильность зависит от измене¬
ния состава и свойств во времени.
5. Отсутствие коррозионной агрессивности. Зависит от состава топлива.
6. Отсутствие нагара.
7. Отсутствие механических примесей.
8. Отсутствие ядовитости.
9. Приемлемые токсикологические свойства.
Испаряемость, воспламеняемость и горючесть — важнейшие эксплуатационные свойства всех видов топлив. От них зависят потери и изменения качества, образование паровых пробок в системах топливоподачи, смесеобразование, воспламенение и полнота сгорания топлив.
Процессу горения всегда предшествуют испарение, образование топливо-воздушной смеси и воспламенение топлива.
Испарение топлив
Процесс испарения происходит с поверхности капель распыленного горючего. В камере сгорания пары горючего на поверхности капли быстро достигают состояния насыщения и затем путем конвективной диффузии распространяются в окружающую среду.
Испаряемость топлив в значительной мере зависит от давления насыщенных паров и, следовательно, от фракционного состава топлива.
Фракционный состав бензина должен быть оптимальным, учитывая его неоднозначное и одновременное влияние на пусковые свойства, вероятность образования паровых пробок в топливной системе, прогрев двигателя, приемистость, степень разжижения масла в картере.
Дизельное топливо также должно обладать оптимальным фракционным составом и, следовательно, испаряемостью. Излишне большое содержание в топливе высококипящих фракций затрудняет запуск двигателя, снижает его экономичность, увеличивает дымность отработавших газов. Об испаряемости дизельного топлива судят по температурам перегонки 10, 50, 96 % и температуре конца кипения, которые нормируются ГОСТ или ТУ на топливо.
Воспламенение топлив
Воспламенение или самовоспламенение топлив — комплекс сложных физико-химических превращений, обеспечивающий резкое ускорение экзотермических реакций, возникновение пламени и образование активных продуктов с прогрессивным саморазогревом системы. Воспламенение предшествует собственно горению топлива, являясь его первой стадией. Воспламенение происходит только в парообразной смеси горючего и окислителя, при определенном их соотношении и накоплении в горючей смеси определенного количества активных промежуточных продуктов.
4 Условия воспламенения топлива, т. е. тепловыделение должно превышать теплоотвод в окружающую среду. Это достигается при повышении давления, начальной температуры, понижении энергии активации. В результате начинается прогрессирующий саморазогрев топливо-воздушной смеси, дальнейшее увеличение скоростей реакций окисления, быстрое выделение большого дополнительного количества тепла и происходит воспламенение. Критическим пределом теплового взрыва является температура самовоспламенения Тв, например, для бензинов 400—440, для дизельных топлив — 320-240 °С.
Горение топлив
Горение — это процесс химического взаимодействия горючего и окислителя и образованием пламени, излучающего тепловую и световую энергии. В двигателях внутреннего сгорания химическая энергия топлива черезпроцесс горения превращается в механическую энергию. Горение поддерживается физическими процессами испарения капель распыленного топлива, смешения паров с воздухом и их воспламенением или самовоспламенением.
Кроме продуктов полного сгорания, образуются продукты неполного окисления компонентов топлива (СО, сажа), а также альдегиды, кислоты и др. соединения.
Процесс сгорания топлива протекает во фронте пламени. Фронт пламени является границей между несгоревшим топливом и продуктами сгорания. Горение новых объемов топливной смеси происходит вследствие распространения пламени в них или в результате самовоспламенения. В распространении пламени основные роли играют теплопередача и диффузия активных радикалов из фронта пламени в свежую топливную смесь.
Особенности горения топлив в карбюраторном двигателе
В бензиновых двигателях с принудительным воспламенением топлива используется система зажигания с помощью электросвечи, создающей импульс тока высокого напряжения до 25 кВ. Между электродами свечи температура достигает 10000 °С. От искры воспламеняются пары бензина. Нормальная скорость распространения пламени 30—40 м/с.
При некоторых режимах работы двигателя на бензине может возникать детонационное горение, сопровождающееся металлическим стуком в цилиндре двигателя, дымлением, падением мощности и повышением тем¬пературы двигателя. Детонационный (взрывной) процесс горения отличается скоростью распространения фронта пламени до 1500—2500 м/с. В рабочей смеси в тактах всасывания и сжатия ускоряются реакции окисления углеводородов и образования активных промежуточных продуктов (гидроперекисей). Особенно высока их концентрация в последних порциях несгоревшей части смеси, где наиболее высоки температура и давление. При детонации микроколичеств гидроперекисей возникают ударные волны, которые могут вызывать перегрев двигателя, вибрационные напряжения на деталях камеры сгорания, удаление масляной пленки с поверхности гильзы цилиндра и повышение износа цилиндров и колец. Ресурс работы двигателя в условиях детонации может снизиться в 1,5—3 раза. Глубина и скорость химических превращений при горении рабочей смеси возрастают при повышении температуры и давления (степени сжатия) в камере сгорания.
Детонационная стойкость бензинов оценивается величиной октанового числа (ОЧ), определяемого на моторной одноцилиндровой установке сравнением характера сгорания исследуемого бензина с эталонной смесью н.-гептана (ОЧ = 0) и изооктана (ОЧ = 100). ОЧ численно равно процентному содержанию изооктана в смеси, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину. В зависимости от режима работы установки определяют ОЧ по исследовательскому или моторному (в более жестких условиях) методу.
Наиболее низким ОЧ 40—70 пунктов характеризуются бензины прямой перегонки. Другие компоненты, входящие в состав товарных бензинов, различаются по детонационной стойкости.
Таблица 3
Для повышения детонационной стойкости в бензин добавляют следующие высокооктановые компоненты:
Таблица 4
Антидетонатор тетраэтилсвинец (в составе этиловой жидкости) частично заменяется в бензинах на относительно экологически безопасные ме-таллорганические соединения на основе железа и марганца.
В карбюраторных двигателях с высокой степенью сжатия (более 6—8) снижается расход топлива и возрастает мощность.
"Практический справочник по нефтепрадуктам". Автор- составитель Поконова Ю.В. 2005 год.
Ниже фракционный состав топлива полученного при переработке покрышек пиролизом на моем оборудовании. (примечание Суслов М.Б.)
http://suslovm.narod.ru/neft1.html
Dmitry 73!
|
| |
| |
| Admin | Дата: Пятница, 23 Сен 2011, 15:58 | Сообщение # 3 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 693
Награды: 0
Статус: Offline
| Как получается бензин
Этот раздел предлагается прочитать только въедливым автомобилистам, кто действительно хочет понять тонкости состава и особенности параметров бензина. Женщины и дети могут его пропустить (шутка).
Из сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах получают так называемый прямогонные бензины (полуфабрикаты). После этого «тяжелые» фракции с температурой кипения от 80 до 100 °С направляются в установку каталитического риформинга и «облагораживаются» в водородной среде при температуре свыше 500 °С — так получают важнейший компонент для производства бензина с октановым числом 95. Легкие фракции отправляются на изомеризацию, в ходе которой октановое число повышается с 70 до 80. На следующем этапе компоненты закачиваются в смесительную станцию, в которой «готовится» товарное топливо. Специалисты говорят, что уложиться в качество ГОСТов легко, а вот приготовить действительно хороший бензин — непросто. Почему? Оказывается, многое зависит от испаряемости топлива. Например, для того, чтобы автомобиль заводился с пол-оборота, в бензине обязательно должны присутствовать легкие фракции. А когда мотор прогревается, то для достижения большей мощности и экономичности двигатель нужно питать более «тяжелым» бензином. Поэтому технологи постоянно ищут компромисс между испаряемостью и «мощностными» характеристиками топлива. А здесь у каждого завода свой рецепт — авторский.
Мы часто видим на АЗС сертификаты, где перечислены многие непонятные для нас параметры того или иного вида бензина. Попробуем вкратце рассказать, что они обозначают.
Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105-97
Показатели Нормаль-80 Регуляр-91 Премиум-95 Супер-98
Октановое число, не менее: моторный метод 76,0 82,5 85,0 88,0
Октановое число, не менее: исследовательский метод 80,0 91,0 95,0 98,0
Содержание свинца, г/дм3, не более 0,010 0,010 0,010 0,010
Содержание марганца, мг/дм3, не более 50 18 - -
Содержание фактических смол, мг /100 см3, не более 5,0 5,0 5,0 5,0
Индукционный период бензина, мин, не менее 360 360 360 360
Массовая доля серы, %, не более 0,05 0,05 0,05 0,05
Объемная доля бензола, %, не более 5 5 5 5
Испытание на медной пластине Выдерживает, класс 1 Выдерживает, класс 1 Выдерживает, класс 1 Выдерживает, класс 1
Внешний вид Чистый, прозрачный Чистый, прозрачный Чистый, прозрачный Чистый, прозрачный
Плотность при 15 °С, кг/м3 700-750 725-780 725-780 725-780
Примечания.
1. Содержание марганца определяют только для бензинов, с марганцевым антидетонатором (МЦТМ). 2. Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5 лет) в Госрезерве и Министерстве обороны, должны иметь индукционный период не менее 1200 мин.
На каждой уважающей себя АЗС вы можете встретить паспорт качества бензина. Для примера мы приводим реальный документ, выданный «Регуляру» из Сургута.
Интересно узнать, какой параметр бензина на что влияет? Давайте разбираться!
Плотность топлива - при +20 "С должна составлять 690...750 кг/м . Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 С возрастает примерно на 1%. От плотности топлива зависит экономичность и тяговитость мотора. Но именно фракционный состав бензина и определяет его плотность.
Итак. Фракционный состав – важнейшая характеристика бензина, не уступающая по значимости октановому числу.
Фракционный состав бензина влияет на пуск и длительность прогрева двигателя после пуска, приемистость двигателя и динамичность автомобиля в целом, полноту сгорания горючего и другие эксплуатационные показатели. Эти свойства бензина оценивают по пяти характерным точкам кривой фракционного состава: Тнк, Т10%, Т50%, Т90%, Ткк. Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя, в дальнейшем они начинают интенсивно испаряться в топливном баке, бензопроводах. Вместе с жидкостью поступает пар, снижается коэффициент наполнения цилиндров, падает мощность, двигатель перегревается. В топливоподающей системе образуются паровые пробки, возникают перебои в работе, двигатель глохнет. Особенно это часто наблюдается при использовании зимних сортов бензина летом.
В связи с этим количество легкокипящих углеводородов в бензине ограничивают; температура начала кипения для всех сортов бензина должна быть не ниже 35С. Таким образом, температура начала перегонки характеризует наличие в горючем наиболее легких фракций углеводородов, обуславливающих его летучесть, огнеопасность и склонность к образованию паро-воздушных пробок в топливной системе машины.
Температура начала перегонки должна быть не ниже 35 С. Температура перегонки 10% характеризует пусковые качества бензина и его склонность к образованию паро-воздушных пробок в системе питания двигателя .Чем ниже температура перегонки 10% бензина, тем лучше его пусковые свойства, но тем больше опасность появления паровых пробок в системе питания и обледенения карбюратора. Для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10 % бензина выкипало при температуре не выше 55°С (зимний сорт) и 70°С (летний). Если же зимой, в мороз, вам достанется топливо, в котором из-за дрянного хранения легкие фракции улетучились, то двигатель может и не «схватить».
Температура перегонки 50% бензина характеризует его среднюю испаряемость, прогрев, устойчивость работы двигателя. Чем ниже температура перегонки 50% бензина, тем выше его испаряемость, лучше приемистость и устойчивость работы двигателя на этом бензине. Основную часть топлива называют рабочей фракцией.
От испаряемости рабочей фракции зависят образование горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева (перевода с холостого хода под нагрузку), приемистость (возможность быстрого перевода с одного режима на другой). По стандарту рабочую фракцию нормируют 50% точкой. Чем она ниже, тем однороднее состав топлива и горючей смеси по отдельным цилиндрам, устойчивее работает двигатель, лучше приемистость.
Температура перегонки 90% бензина характеризует наличие тяжелых, трудно испаряющихся фракций. С повышением данной температуры увеличивается расход бензина, так как тяжелые фракции не успевают испариться и сгореть, больше бензина проникает в картер, смывая масло со стенок цилиндра и разжижая масло, что ведет к износу деталей и повышенному расходу масла. Тяжелые углеводороды (от 90 % до конца кипения) в топливе нежелательны. Чем меньше интервал температуры от 90 % до конца кипения, тем выше качество топлива, меньше его склонность к конденсации, лучше экономичность и ниже темп изнашивания деталей двигателя. Температура выкипания 90 % топлива характеризует так же его склонность к конденсации, которую часто называют точкой росы.
Средние компонентные составы автомобильных бензинов
Компонент А-76(А-80) А-76* АИ-91 А-92 А-92* АИ-95 АИ-98
Бензин каталитического риформинга: - - - - - - -
Мягкого режима 40-80 70-60 60-90 60-88 50-100 - -
Жесткого режима - - 40-100 40-100 10-40 5-90 25-88
Ксилольная фракция - - 10-20 10-30 - 20-40 20-40
Бензин каталитического крекинга 20-80 10-60 10-85 10-85 10-85 10-50 10-20
Бензин прямой перегонки 20-60 40-100 10-20 10-20 10-80 - -
Алкилбензин - - 5-20 5-20 - 10-35 15-50
Бутаны изопентан 1-7 1-5 1-10 1-10 1-7 1-10 1-10
Газовый бензин 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 - -
Толуол - - 0-7 0-10 - 8-15 10-15
Бензин коксования 1-5 5-10 - - - - -
Гидростабилизированный бензин пиролиза 10-35 10-20 10-30 10-30 10-30 10-20 10-20
МТБЭ <=8 - 5-12 5-12 - 10-15 10-15
* - Этилированный
Давление насыщенных паров – где-то этот показатель перекликается с предыдущим. При испарении топлива в замкнутом пространстве одновременно происходит конденсация паров. Чем выше их давление, тем интенсивнее процесс конденсации. Давление, которое оказывают пары испаряющегося бензина на стенки емкости, называют упругостью паров. Упругость (или давление) паров бензина зависит от его химического и фракционного состава. Как правило, чем больше в топливе содержится легкокипящих углеводородов, тем выше упругость паров. Она возрастает также при повышении температуры. Определяют давление паров (ГОСТ 1756—83), выдерживая испытуемый бензин 20 мин в герметичном резервуаре при 38 °С. По прошествии данного времени по манометру фиксируют давление паров бензина.
Dmitry 73!
|
| |
| |
| Admin | Дата: Пятница, 23 Сен 2011, 15:59 | Сообщение # 4 |
|
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 693
Награды: 0
Статус: Offline
| Использование бензина с высокой упругостью паров приводит к повышенному образованию паровых пробок в топливоподающей системе, снижению наполнения цилиндров, падению мощности. В летних сортах давление насыщенных паров не должно быть больше 0,066 МПа (500 мм рг. ст.). Зимние сорта бензинов для облегчения пуска двигателя в холодное время года имеют большее давление - 0.066...0.093 МПа (500...700 мм рт. ст.).
Содержание фактических смол – еще один важный показатель топлива. Смолы — это темно-коричневые жидкие или полужидкие вещества с плотностью около 1000 кг/м3, молекулярной массой 350...900, обладают сильной красящей способностью, легко растворимы во всех нефтепродуктах и органических растворителях (кроме ацетона и спирта). Смолистые и смолообразующие вещества всегда содержатся в бензине. Их количество зависит от технологии получения, способа очистки, длительности и условий хранения топлива.
Содержащиеся в бензине тяжелые молекулы углеводородов, входящие в состав смол, не могут испариться, они накапливаются на горячих стенках трубопроводов, забивают жиклеры. Значительное накопление смолистых веществ приводит к уменьшению проходных сечений различных участков топливоподающей аппаратуры, всасывающего коллектора. Все это снижает мощность и ухудшает экономичность двигателя.
В зоне высокой температуры (клапаны, днище поршня, камера сгорания, поршневые канавки) смолистые отложения постепенно уплотняются, частично выгорают, образуют хрупкие и твердые нагары, которые в основном состоят из углерода. При большом накоплении нагаров в двигателе повышается износ, ухудшается процесс сгорания, увеличивается расход топлива.
Стандартом нормируют количество фактических смол, т.е. соединений, которые находятся в бензине в момент определения. Сущность определения (ГОСТ 1567-83) заключается в испарении горячим воздухом 25 мл топлива при температуре 150 °С. Остаток после испарения в миллиграммах на 100 мл топлива показывает количество фактических смол. Для бензина различных марок их содержание не должно превышать 7...15 мг/100 мл.
Если содержание фактических смол отвечает требованиям стандарта, то двигатели длительное время работают без повышенного смоло- и нагарообразования. Нередко же при эксплуатации техники содержание смол в топливе значительно выше. Если содержание фактических смол в 2...3 раза больше нормы, то моторесурс двигателя снижается на 20...25 %. Кроме этого, при эксплуатации возникают различные неполадки: зависают клапаны, закоксовываются кольца.
Процесс смолообразования зависит также от технического состояния и условий эксплуатации двигателей. Все примеси, которые попадают в двигатель с поступающим для сгорания воздухом, находятся в масле и топливе, а кроме того, продукты износа деталей могут участвовать в образовании отложений.
Индукционный период – показатель, который говорит нам, насколько долго бензин может сохранять свой состав и параметры неизменными. Иначе говоря, индукционный период характеризует стабильность бензина. Дело в том, что кроме фактических смол, в бензине содержатся смолообразующие вещества, - так называемые потенциальные смолы, которые становятся фактическими в процессе хранения, когда подвергаются воздействию кислорода. Основное влияние на накопление смол оказывает температура хранения (табл. 1). Кроме того, существенное значение имеет степень заполнения емкости. Так, у автомобильного бензина, хранившегося 6 месяцев в полной (заполнение 93  бочке, содержание фактических смол возросло в 4 раза, а при заполнении 50 % — в 12 раз. Наличие в емкостях старых продуктов окисления, воды, механических примесей, окалины интенсифицирует процессы окисления и накопления смол. Определяют индукционный период в лабораторной установке при искусственном окислении бензина (температура 100 С, в атмосфере чистого кислорода при давлении 0,7 МПа). При окислении давление кислорода, который Тратится на образование смол и кислот, резко снижается. Индукционным периодом называют время в минутах от начала искусственного окисления бензина до активного поглощения им кислорода. Для различных марок бензина индукционный период составляет 600-1200 минут. Конечно, это не значит, что за такой период топливо в реальных условиях «скиснет» - так быстро не скиснет даже молоко. Но приблизительно можно сказать, что для качественного бензина с индукционным периодом 1200 минут срок хранения составит 1,5-2 года.
Содержание различных металлов и присадок также регламентируется. На сегодня Тетраэтилсвинца (ТЭС) как антидетонатор практически полностью запрещен из-за высокой токсичности. Наиболее активно применяется такая добавка к топливу, как Метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Кроме того, применяются ферросодержащие, марганцевые и прочие антидетонационные присадки.
Увы, многие автомобилисты, выкручивая или меняя свечи, видят на изоляторе устойчивый красный налет. Это как раз и говорит о том, что в наших высокооктановых бензинах довольно много ферросодержащих присадок. Применение их, согласно ГОСТа допустимо, но в концентрации не более 37мг на литр. А проверить фактическое значение простому автовладельцу, к сожалению, невозможно.
Если же цвет изолятора ваших свечей от светло серого до золотистого – вас можно поздравить – вы заправляетесь бензином, не содержащих ферроценов и марганцевых присадок. К тому же, можно сказать, и двигатель у вас в хорошем состоянии.
Dmitry 73!
|
| |
| |
