Физико-химические свойства топлива для дизелей и сгорания топлива в цилиндре

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физико-химические свойства топлива для дизелей и сгорания топлива в цилиндре

1.Изучить и описать физико-химические свойства жидкого топлива

Физические свойства.

В России регламентируются ГОСТ 305-82*:

Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/мі. Температура вспышки: 62 °C. Температура застывания: ?5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180--360 °C. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности. Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/мі. Температура вспышки: 40 °C. Температура застывания: ?35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180--340 °C. Также зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются.

Химический состав:

· 10-40% -- парафиновые углероды;

· 20-60% -- нафтеновые углероды;

· 14-30% -- ароматические углероды.

Разброс процентного содержания говорит о многообразии видов ДТ. От состава напрямую зависят антиокислительные свойства топлива, период задержки воспламенения, а также износ двигателя.

1) Охарактеризовать понятия фракционный состав, вязкость, температурные характеристики и прочие свойства топлива.

2.Свойства ДТ при низких температурах, вязкость

Кинематическая вязкость определяется при 20°С. Для высокооборотных дизелей значение вязкости топлива - 1,5-6 мм2/с (сСт). Если вязкость топлива снижается, то уменьшается и цикловая подача из-за потерь в плунжерной паре и перетечек. Подтекание через форсунки повышает нагарообразование. Также маловязкое топливо увеличивает износ топливного насоса высокого давления, его детали хуже смазываются во время работы.

Слишком вязкое ДТ трудно распылить, кроме того оно плохо прокачивается через фильтры. Чем выше вязкость при 20°С, тем сильнее изменяется топливо при низких температурах. Летние сорта густеют уже при -3°С, для них это температура помутнения, когда парафины начинают кристаллизироваться. При -10°С и ниже летнее топливо застывает, что может привести к необратимой поломке поршней. В таких случаях следует изначально использовать зимнее дизельное топливо, у которого вязкость меньше, что обеспечит правильную работу двигателя.

3.Зависимость вязкостидизельного топлива от температуры

Топливо со средней вязкостью, 2,5-4 мм2/с при 20°С, обладает лучшими свойствами. Оно будет сохранять свои свойства при низких температурах, так как его текучесть не будет меняться.

Применение топлива должно полностью зависеть от его марки. Для:

· летнего дизельного топлива вязкость - 3,0-6,0 мм2/с;

· зимнего ДТ - 1,8-5,0 мм2/с;

· арктического дизтоплива - 1,5-4,0 мм2/с.

Из этого следует, что кинематическая вязкость дизельного топлива определяет рабочий процесс в цилиндрах двигателя, а значит, его экономичность и эффективность.

В межсезонный период целесообразно применять депрессорные присадки, если нет уверенности в том, что на АЗС летнее топливо уже заменили на зимнее.

4.Фракционный состав

Характеристика испарения ДТ, перехода из жидкости в газообразное состояние при определенных температурах, называется фракционным составом.

Топливо с меньшим содержанием фракций с достаточно высокой температурой кипения должно использоваться для быстроходных тепловозных двигателей, когда на смесеобразование и испарение приходится очень мало времени. Если фракционный состав топлива утяжелен, ухудшается смесеобразование, топливо испаряется медленно, неиспарившиеся капельки догорают во время расширения такта, сгорание происходит не полностью. Следовательно, не только образуется дымный выхлоп, но и повышается нагарообразование, увеличивается расход топлива, происходит закупоривание форсунок, а также не реализуется вся мощность дизеля.

Если использовать топливо с облегченным фракционным составом, то снижается цетановое число, вязкость жидкости уменьшается, происходит быстрый износ оборудования. Также происходит резкое нарастание давления в цилиндре, дизель работает жестко, может быть слышен стук. А все из-за того, что подготовленная смесь быстро испаряется.

5.Цетановое число ДТ

Цетановое число - характеристика топлива в цилиндре. Определяется согласно ГОСТ 31322-52 на установке типа ИТ9-3. Первичный эталон - смесь цетана (чистой СН группы парафинового ряда, чье цетановое число взято за 100 единиц) с альфа-метилнафталином (ароматическим углеводородом, цетановое число которого принято за 0).

К примеру, во время испытаний топлива его воспламеняемость оказалась идентичной смеси, содержащей 45% цетана, следовательно, цетановое число сырья -- 45. Жесткость работы дизеля и удельный расход топлива зависят от величины цетанового числа.

Если применяется топливо с невысоким цетановым числом, то возрастает период задержки самовоспламенения, ДТ скапливается в камере сгорания и сгорает мгновенно. Давление в цилиндре скачет, дизель работает жестко, можно слышать металлический стук. Повышается износ коренных подшипников, они быстро выходят из строя.

Если цетановое число топлива нормальное, то период запаздывания воспламенения мал, давление в цилиндре увеличивается планомерно, двигатель не стучит, топливо в цилиндре сгорает нормально.

Высокое цетановое число топлива также негативно сказывается на дизеле, жидкость не успевает смешиваться с воздухом и воспламеняется преждевременно. Вследствие этого экономичность дизеля уменьшается, нагар образовывается в большом количестве.

6.Описать процесс сгорания топлива в цилиндре двигателя

Процесс сгорания дизельного топлива.

У дизеля процесс сгорания топлива условно разбивается на четыре фазы (рис. 3.3): 1 - индукционный период (период задержки воспламенения, от точки 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 догорания.

Рис. 3.3. Осциллограммы изменения хода иглы (hи) и давления газов в цилиндре (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.

7.Дать понятия о смеси образования

Дизельное топливо- это жидкое нефтяное топливо, представляющее собой смесь углеводородов, получаемое из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, применяемое в дизельных двигателей внутреннего сгорания и для газотурбинных энергетических установок. Основной показатель дизтоплива - это цетановое число (Л-45). Цетановое число характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания.

8.Отчет по лабораторной работе №2

топливо двигатель нефть

1. Изучил и описал физико-химические свойства жидкого топлива.

2. Охарактеризовал понятия фракционный состав, вязкость, температурные характеристики и прочие свойства топлива.

3. Описал процесс сгорания топлива в цилиндре двигателя.

4.Дал понятия о смеси образования.

Источники

1.http://economic-definition.com/Energy/Dizel_noe_toplivo_Diesel__eto.html,

2.http://zinref.ru/000_uchebniki/0000AZS/000_proektirovanie_i_ekspluatacia_neftebaz_shalai_2010/008.htm,

3.http://motornoe.com/diztoplivo/dizjelnoje-toplivo-i-jego-khimichjeskije-svojstva.html,

4.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BE.

Размещено на Allbest.ru