книги / Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа

Октановое число, определяемое по исследовательскому ме­ тоду, несколько выше, чем найденное по моторному методу.

Требования к антидетонационным свойствам бензина воз­ растают с увеличением степени сжатия паров бензина в двига­ теле.

Применение бензина с октановым числом, меньшим требуе­ мого, недопустимо, так как это приводит к возникновению де­ тонации в цилиндрах, которая может вызвать перегрев двигате­ ля и даже привести к его ускоренному износу.

Использовать бензин с октановым числом выше требуемо­ го также не следует из-за увеличения теплонапряженности дви­ гателя и возможного прогара выпускных клапанов, а главное — такое нерациональное применение высокооктанового бензина убыточно.

Для повышения детонационной стойкости бензинов и соот­ ветственного повышения октанового числа в них вводят тетра­ этилсвинец (ТЭС) в количестве до 3,3 г на 1 кг бензина. Тетра­ этилсвинец является ядовитым веществом. Поэтому при работе с этилированными бензинами необходимо соблюдать меры пре­ досторожности.

Фракционный состав бензинов характеризуется температура­ ми перегонки 10, 50,90 % бензина и конца кипения. Фракцион­ ный состав наряду с детонационной стойкостью является одним из важнейших показателей качества автомобильных бензинов, т. к. влияет на надежность пуска, длительность прогрева и изно­ состойкость двигателя.

Летние бензины имеют более тяжелый фракционный состав, чем зимние. Скорость прогрева двигателя и динамика разгона автомобиля зависят от температуры выкипания 50 % бензина, которая для зимних бензинов не долна превышать 100 °С, а для летних — 110 °С. Полнота испарения бензина в двигателе зави­ сит от температур перегонки 90 % бензина и конца его кипения. Если эти температуры чрезмерно велики, то бензин не успева­ ет полностью испаряться во впускном трубопроводе двигателя и поступает в цилиндры в жидком виде. В результате с трущих­ ся поверхностей смывается смазка и усиливается износ деталей. Кроме того, поскольку не полностью испарившийся бензин сго-

252

А— арктическое для эксплуатации при температуре окружаю­ щего воздуха до -5 0 °С, с температурой застывания не выше

Рис. 5.18. Зависимость температуры конца кипения бензина от концентрации примеси:

1 —дизельное топливо летнее; 2 —дизельное топливо зимнее; 3 —фракция ди­ зельного топлива зимнего; 4 —реактивное топливо ТС-1

В соответствии с табл. 5.4 в стандартах на дизельное топливо, кроме температуры застывания, нормируют температуру помут­ нения, при которой топливо теряет фазовую однородность. Для летних сортов топлива она не выше —5 °С (температура застыва­ ния —10 °С), для зимних —на 10 °С выше температуры застыва­ ния (—25 и —35 °С). Для обеспечения надежной работы двигателя необходимо, чтобы температура помутнения была на 6...8 °С, а за­ стывания —на 10... 15 °С ниже температуры окружающего воздуха.

254

В условное обозначение марок летнего топлива для высо­ кооборотных дизелей входят массовая доля серы и температу­ ра вспышки, зимнего —количество серы и температура засты­ вания. Так, запись Л—0,5-40 означает: дизельное топливо летнее с содержанием серы до 0,5 % и температурой вспышки не ме­ нее 40 °С; запись 3—0,2 —35 —дизельное топливо зимнее с со­ держанием серы до 0,2 % и температурой застывания не выше —35°С. В условном обозначении арктического топлива указыва­ ют только массовую долю серы: запись А—0,4 означает, что это арктическое дизельное топливо с содержанием серы 0,4 %. Все марки зимнего топлива взаимозаменяемы. Это относится и к лет­ ним маркам.

В топливе для высокооборотных дизелей не допускается на­ личие механических примесей. Обратное привело бы к засорению фильтров тонкой очистки, нарушению нормальной работы на­ соса высокого давления, засорению форсунок, снижению дол­ говечности двигателя, повышению износа многих деталей. В ре­ зультате износа увеличиваются зазоры в прецизионных парах топливного насоса, падает мощность, растет расход топлива.

Зимние сорта топлива по сравнению с летними имеют облег­ ченный фракционный состав —96 % топлива выкипает при тем­ пературе не выше 340 °С (летние —не выше 360 °С) и меньшую кинематическую вязкость (1,8...5 мм2/с), которая нормируется при температуре 20 °С (летние —3...6 мм2/с).

Изменение вязкости относительно нормируемых значений (как уменьшение, так и увеличение) оказывает отрицательное влияние на работу двигателя. Чем выше значение вязкости при температуре 20 °С, указанной в паспорте качества, тем сильнее изменения, происходящие при понижении температуры. Летние сорта загустевают уже при температуре минус 5... 10 °С, поэто­ му возрастает сопротивление движению топлива по трубопрово­ дам, особенно высокого давления. При значительном повыше­ нии вязкости нарушается нормальная работа топливоподающей аппаратуры, иногда подача прекращается. Зимние сорта сохраня­ ют подвижность при более низких температурах.

Если значение вязкости становится ниже нормируемого, то это приводит к увеличению износа деталей топливоподающей

258

системы, повышению расхода топлива, уменьшению долговеч­ ности работы двигателя. В высокооборотных дизелях дизельное топливо является не только источником получения энергии, но и смазкой для прецизионных пар топливного насоса. Чем ниже вязкость, тем хуже смазывающие свойства и больше износ дета­ лей. Особенно заметно это проявляется при недостаточно высо­ ком давлении распыла.

Если значение вязкости при температуре 20 °С достига­ ет 6...7 мм2/с и более, то ухудшаются процесс смесеобразова­ ния в двигателе и полнота сгорания, смесь догорает при такте расширения, двигатель дымит, расход топлива возрастает, мощ­ ность падает.

Воспламеняемость дизельного топлива, зависящую от его хи­ мического состава, оценивают цетановым числом. Его устанав­ ливают методом сравнения процесса горения испытуемого топ­ лива с эталонным. Испытания проводят на одноцилиндровой установке, работающей с переменной степенью сжатия. В качес­ тве эталонов приняты цетан и а-метилнафталин. Первый обес­ печивает мягкую работу двигателя, его цетановое число приня­ то за 100 ед., второй очень трудно окисляется и воспламеняется, его цетановое число принято за 0. Цетановым числом топлива называют процентное содержание цетана в искусственно приго­ товленной смеси, которая состоит из цетана и а-метилнафтали- на и по характеру сгорания равноценна испытуемому топливу.

Для дизельного топлива всех марок цетановое число не долж­ но быть ниже 45. При этом двигатель пускается легко и быстро, период задержки самовоспламенения невелик, давление на Г поворота коленчатого вала нарастает плавно. Иногда для повы­ шения цетанового числа в топливо добавляют до 1 % присадки (изопропилнитрат). Использование топлива с цетановым чис­ лом выше 50 нецелесообразно, так как процесс сгорания прак­ тически не улучшается. Чем выше частота вращения коленча­ того вала, тем большее влияние оказывают физико-химические свойства топлива на процессы подачи, смесеобразования, вос­ пламенения, полноту сгорания.

Коррозионная активность топлива для высокооборотных дизелей невысока, так как водорастворимых кислот и актив-

259

ных сернистых соединений в нем нет, а количество органичес­ ких кислот в соответствии со стандартом не превышает 5 мг на 100 мл. Содержащиеся неактивные сернистые соединения име­ ют нейтральную реакцию и на металл не действуют. Наличие воды в топливе не допускается, но при неправильном хранении, транспортировке, приемно-отпускных операциях она может на­ капливаться. Вода приносит очень большой вред: в теплое вре­ мя года увеличивается коррозия; при отрицательной температу­ ре образуются кристаллики льда, ухудшающие прокачиваемость и работу фильтрующих элементов; в присутствии воды и нафте­ новых кислот в топливе образуются студенистые осадки, заби­ вающие фильтры, накапливающиеся на деталях топливоподаю­ щей системы.

Способность топлива не забивать фильтры оценивают коэф­ фициентом фильтруемости. Его определяют, последовательно пропуская через бумажный фильтр 10 порций топлива объемом по 2 мл, как отношение времени фильтрации последних 2 мл топлива ко времени истечения первых 2 мл. В соответствии со стандартом коэффициент фильтруемое™ не должен быть более 3. При загрязнении и обводнении топлива коэффициент фильтруе­ мое™ значительно возрастает.

Продукты сгорания дизельного топлива всегда коррозионно агрессивны. При сгорании сернистых соединений образу­ ются оксиды серы S02 и SO,, вызывающие в зоне высоких тем­ ператур газовую коррозию. В продуктах сгорания присутствуют

ипары воды. При охлаждении ниже 100 °С водяной пар конден­ сируется, взаимодействует с сернистым газом S02 и сернистым ангидридом S03 с образованием сернистой H2S03 и серной H2S04 кислот, вызывающих сильную коррозию топливной арматуры.

При эксплуатации автомобиля в городских условиях, для ко­ торых характерны частые остановки и работа с неполным ис­ пользованием мощноста, при невысокой температуре охлаж­ дающей жидкости, создаются условия для конденсации влаги

иобразования кислот. Движение с перегрузкой (горные усло­ вия, карьеры) вызывает сильную газовую коррозию. Наимень­ шее окисление происходит при умеренном тепловом режиме (работа техники при постоянной нагрузке без перегрева и пере-

260