Визначення густини бензину

Густиною називається маса одиниці об'єму речовини, яка виражається у кг/м³. Відношення густини нафтопродукту при температурі 20 °С до густини дистильованої води при 4 °С називають відносною густиною.

Визначають густину у виробничих умовах за допомогою нафтоденсиметрів (ареометрів) (рис. 4.1). Він являє собою скляний пустий корпус, у нижній частині якого знаходиться баласт і вмонтований термометр, а зверху тонка трубка зі шкалою густини.

 

Рис. 4. Прилад для визначення густини нафтопродуктів: 1- нафтоденсиметр; 2 - скляний циліндр; 3 - нафтопродукт.

 

Для визначення густини скляний циліндр 2 заповнюють зразком досліджуваного нафтопродукту. Далі чистий і сухий нафтоденсиметр повільно і обережно занурюють у циліндр, тримаючи його за верхній кінець. Для запобігання пошкодження нафтоденсиметр опускають на дно циліндра, або до занурення усієї шкали, а потім прибирають руку. Після припинення його коливань фіксують показання густини по верхньому краю меніску (лінія АБ). Одночасно з відліком показника густини на шкалі нафтоденсиметра визначають температуру нафтопродукту за допомогою термометра, який знаходиться у нижній частині.

 

В стандартах передбачається визначати густину при 20 °С. В тих випадках, коли температура визначення густини відрізняється від 20°С, одержане значення густини при t °С приводять до стандартної за формулою:

,

де - густина бензину при температурі дослідження, кг/м³;

- стандартна температурна поправка густини, кг/м³.

 

Таблиця 1.

Значення температурних поправок

Густина, кг/м3	Температ. поправка	Густина, кг/м3	Температ. поправка	Густина, кг/м3	Температ. поправка	Густина, кг/м3	Температ. поправка
700-709,9	0,897	770-779,9	0,805	840-849,9	0,712	910-919,9	0,620
710-719,9	0,884	780-789,9	0,792	850-859,9	0,699	920-929,9	0,607
720-729,9	0,870	790-799,9	0,778	860-869,9	0,686	930-939,9	0,594
730-739,9	0,857	800-809,9	0,765	870-879,9	0,673	940-949,9	0,581
740-749,9	0,844	810-819,9	0,752	880-889,9	0,660	950-959,9	0,567
750-759,9	0,831	820-829,9	0,736	890-899,9	0,647	960-969,9	0,554
760-769,9	0,818	830-839,9	0,725	900-909,9	0,633	970-979,9	0,541

 

1) лабораторне обладнання____________________________________________

___________________________________________________________________

2) значення температури бензину по нафтоденсиметру (t) __________________°С

3) густина бензину при температурі дослідження (p_t) ______________________________________кг/м³

4) температурна поправка густини на 1°С (а, кг/м³град), яку визначають за таблицею 1.

=

5) приведення вимірюємої густини палива до густини при 20°С (р ₂₀) користуючись формулою

 

=

 

Таблиця 2.

 

На підставі вихідних даних та одержаних результатів заповніть таблицю

 

Показники	Вимоги стандарту	Дані випробу вань	Відхилення*
Октанове число по дослідницькому методу, не менше
Фракційний склад: температура початку перегонки, °С, не нижче
10% переганяється при температурі, °С, не вище
50% переганяється при температурі, °С, не вище
90% переганяється при температурі, °С, не вище
Кінець кипіння, °С, не вище
Залишок у колбі, %, не більше
Залишок та втрати, %, не більше
Індукційний період, хв., не менше
Масова частка сірки, %, не більше
Концентрація фактичних смол, мг на 100 см3, не більше
Вміст механічних домішок
Вміст води
Тиск насичених парів, кПа, не більше
Густина при 20°С, кг/м3, не більше

 

 

^* Вказати числове значення. При відхиленні показників в позитивному напрямку ставити плюс, в негативному — мінус.

Зробити висновок про відповідність (чи невідповідність) зразку бензина вимогам стандартів, можливості його використання, в яких автомобілях, вказати вплив негативних відхилень досліджуваних параметрів на роботу та знос двигуна______

_________________________

 

Аналіз проводив

Роботу прийняв

Дата

Контрольні питання до захисту роботи

 

1.Якіексплуатаційні вимоги, ставлять до бензинів?

2. Які точки кривої розгонки бензину є характерними?

3. Якими зовнішніми ознаками характеризується детонаційне згорання і якими експлуатаційними факторами його можна усунути?

4. Методика визначення фракційного складу бензину.

5. Вплив відхилень фракційного складу бензину на роботу двигуна.

6. Вплив тиску насиченої пари бензину на роботу двигуна.

7. Які смоли звуться потенціальними і фактичними, вплив їх на якість бензину.

8. Сутність нормального та детонаційного згоряння палива.

9. Види, призначення та властивості антидетонаторів.

10. Що зветься октановим числом, методи його визначення.

11. Які фракції бензину впливають на нагароутворення та знос деталей двигуна.

12. Що оцінює вміст водорозчинних кислот і луг у бензинів?

13. Від чого залежать кількісні та якісні втрати бензину?

14. Що означають літери та числа у позначенні бензинів? Марки бензинів, що використовують в сільському господарстві України.

15. Для чого обов’язково необхідно визначати густину бензинів?

16. На що впливає присутність ненасичених вуглеводнів у паливі?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

"Дослідження якості дизельного палива та його вплив на роботу паливної апаратури та двигуна"

(термін виконання – 2 години)

Мета роботи: закріплення теоретичних знань та придбання практичних навичок по використанню палива для дизельних двигунів сучасної мобільної техніки.

Знати: марки дизельних палив та їх застосування, вплив відхилень показників якості палива на роботу, економічність і зношування двигуна.

Вміти: провести аналіз показників якості палива і дати висновок про його придатність до експлуатації.

2.1 Основні теоретичні знання

Дизельне паливо – це складне утворення парафінових (10...40%), нафтенових (20...60%) і ароматичних (14...30%) вуглеводнів та їх похідних середньої молекулярної маси 110...230, що википають у межах 170...380 °С. Стандартом передбачається визначення температури перегонки 50% і 96% фракції палива: t_50% - впливає на його пускові властивості; t_96% - свідчить про наявність важких фракцій, що погіршують якість сумішоутворення. З фракційним складом тісно пов’язана температура спалаху палива.

Сучасна паливна апаратура дизелів складається з високоточних деталей (зазори у плунжерних парах складають 2...5 мкм), які здійснюють зворотньо­поступальні та обертальні рухи відносно один одного на великих швидкостях. У процесі дозування та стискання паливо протікає по каналам паливної апаратури на величезних швидкостях. Ці фактори обумовлюють жорсткі вимоги до чистоти дизельного палива і вмісту води у ньому, а також до в'язкості та наявності змащувальних властивостей.

В дизелях, час що затрачується на сумішоутворення майже в 10 разів менший, ніж у бензинових двигунах і складає від 0,002 до 0,003 с.

Найважливішими факторами від яких залежить швидкість сумішоутворення є:

1) ступінь розпилювання палива при впорскуванні;

2)фракційний склад;

3)температура і тиск в камері згоряння.

Швидкохідні дизелі характеризуються високою температурою в камері згоряння.

Займання та згоряння палива в дизелях. Своєчасність займання та повнота згоряння палива обумовлює економічність та надійність роботи дизеля. В дизелях процес згоряння можна поділити на три етапи:

1) період затримки займання;

2) період швидкого горіння;

3) період уповільненого горіння.

Період затримки займання - проміжок часу від початку впорскування до моменту займання палива. Паливо, що впорскується в циліндр з випередженням, тобто до приходу поршня у верхню мертву точку, займається не миттєво, а з деяким запізненням. В цей період відбувається процес сумішоутворення та нагрівання палива. Одночасно з фізичною підготовкою палива відбуваються і реакції передполуменевого окислення. Період затримки займання завершується займанням пароповітряної суміші в одному або кількох вогнищах, де були найбільш сприятливі умови для проходження передполуменевих процесів.

Рис. 1. Індикаторна діаграма зміни тиску в залежності від кута повороту

колінчатого вала: 1-2 – період затримки займання;

2-3 – період швидкого горіння;

3-4 – період уповільненого горіння.

Період затримки займання в значній мірі залежить від фракційного складу палива.

При полегшенні фракційного складу період затримки займання зростає, а це негативно впливає на процес згоряння палива. В результаті цього знижується потужність та економічність, зростає нагароутворення.

При підвищенні фракційного складу період затримки займання знижується, двигун працює м'яко, але паливо погано випаровується, погано згоряє. В результаті цього знижується потужність та економічність, зростає нагароутворення.

Здатність дизельного палива до самозаймання та згоряння залежить від хімічного складу палива та випаровуваності. Стандартом самозаймистість дизельного палива оцінюється цетановим числом. Тому цетанове число є основним показником самозаймистості дизельного палива, який характеризує тривалість періоду затримки займання.

Цетанове число повинно бути не менше 45 і не більше 55.

Цетанові числа можуть бути підвищені двома способами: регулюванням вуглеводневого складу; введенням спеціальних присадок.

Перший способ оснований на тому, що різні групи вуглеводнів мають неоднакову самозаймистість. Метанове число палив можно суттєво підвищувати, збільшуючи концентрацію нормальних парафінів і понижуючи вміст ароматичних.

Другий спосіб – введення спеціальних присадок, які здатні легко виділяти кисень, який прискорює початок реакції самозаймання.

Розпилювання палива. При подачі палива в циліндр, насосом високого тиску через форсунку, струмінь палива розпилюється на дрібні краплинки, навколо яких починається процес сумішоутворення. Якість сумішоутворення залежить від якості розпилу, однорідності за розміром краплин, рівномірного розподілу краплин та глибини проникнення їх в середовище стисненого повітря. Якість розпилу палива залежить від кінематичної в'язкості палива, котра повинна бути від 3 до 6 мм²/с.

При зниженні кінематичної в'язкості нижче 3 мм²/с, паливо розпилюється дуже тонко, добре випаровується, але краплини мають малу кінетичну енергію, погано проникають у віддалені місця камери згоряння, тому погано переміщуються з

повітрям, погано горить, двигун не розвиває потужності, димить, підвищується нагароутворення та зношування плунжерних пар.

При підвищенні кінетичної в'язкості більше 6 мм²/с, паливо розпилюється погано, краплини його великі і слабо випаровуються, тому паливо погано згоряє, двигун не розвиває потужності, знижується економічність, підвищується нагароутворення.

2.2. Порядок проведення досліджень.

2.2.1. Початкові дані

Зразок дизельного палива марки__ ДСТУ 3868-99

1) цетанове число__________________ ________

2) кислотність_____________________ ________мгКОН/ІООсм³

3) фракційний склад:

50% палива переганяється при температурі___ __°С;

96% палива переганяється при температурі_____°С;

4) гранична температура фільтрування___________°С

5) температура застигання _____________________°С

6) масова частка сірки _________________________%

7) концентрація фактичних смол мг на 100 см³ палива

8) випробування на мідній пластині ________________

2.2.2. Оцінка якості зразка з зовнішніх ознак

Зовнішній вигляд паливно-мастильних матеріалів є одним з головних показників їх якості. Звичайно, його оцінюють безпосередньо після відбору проби за кольором, прозорістю і візуальним контролем вмісту механічних домішок і води у нафтопродукті.

Наявність механічних домішок у нафтопродуктах визначають шляхом відстою у спеціальному відстійнику. Відстійник ємкістю 100 см³ представляє собою скляну ємкість, яка у нижній частині переходить у вузьку трубку. Трубка проградуйована до 10 см³ з ціною поділки 0,05 см³ (по цих діленнях визначають кількість механічних домішок, що осіли), а потім відмічені поділки 25, 50, 100 см³.

Для визначення вмісту води і механічних домішок бензин або дизельне пальне добре перемішують і швидко наливають у відстійник до рівня 100 см³. Після отримання палива протягом 25 хвилин у вертикальному положенні по цих діленнях визначають кількість осівших механічних домішок і води в процентах, які дорівнюють об'єму відстою у мілілітрах.

Механічні домішки і вода нерозчинні у паливі, тому, їх наявність можна виявити, переглядаючи зразок у посуді з прозорого скла (наприклад, скляний циліндр діаметром 40...50 мм). Чисте паливо однорідне, але якщо в зваженому стані у ньому є навіть небагато води, то увесь об'єм палива стає мутним і використовувати його в двигуні не можна.

1) колір _________________________________

2) прозорість ____________________________

3) наявність води _________________________

4) наявність механічних домішок ____________

 

2.2.3. Визначення кінематичної в'язкості палива

Кінематична в'язкість масла або дизельного палива визначається за допомогою віскозиметра Пінкевича (див. рис. 2), що представляє собою II- подібну трубку, в одному кінці якої розміщені дві шарові ємності 4, які переходять після мітки М₂ у капілярну трубку 5, а в іншому коліні - у розширену ємність.

До кожного приладу повинен бути паспорт, де вказані номер віскозиметра і постійна величина С, яка залежить від діаметра капіляра.

Для вимірювання в'язкості сухий і чистий віскозиметр заповнюють профільтрованим дослідним зразком за допомогою гумової трубки з грушею, яка надівається на відвідну трубку (3). З цією метою широку трубку (2) закривають пальцем і перевертають віскозиметр. Вузьку трубку віскозиметра занурюють у стакан із зразком і засмоктують його у дві шарові ємності (4) до позначки М₂, спостерігаючи за тим, щоб у зразку не з'явились пузирі повітря. Потім віскозиметр швидко перевертають у нормальне положення, знімають гумову трубку з грушею з відвідної трубки і надівають її на вузький кінець, попередньо прибравши з зовнішньої сторони надлишок рідини.

Заповнений віскозиметр за допомогою штатива закріплюють у стакані з термостатною рідиною (гліцерин або світле малов'язке масло), забезпечуючи вертикальне положення і слідкуючи, щоб помітка М₂ була нижче рівня рідини.

Рис. 2

 

а) Віскозиметр Пінкевича (ВПЖТ-4):

1 – вузька трубка, 2 – широка трубка, 3 – відвідна трубка, 4 – шарові ємності,

5 – капілярна трубка;

б) прилад для визначення кінематичної в'язкості:

1 – вузька трубка віскозиметра, 2 – широка трубка, 3 – відвідна трубка, 4 – термометр, 5 – капілярна трубка, 6 – стакан з термостатичною рідиною, 7 – електропідігрівач.

У середину стакана з термостатною рідиною занурюють термометр. Потім електропідігрівачем встановлюють задану температуру в стакані, тримаючи 10...15 хвилин. За цей час зразок перетече в широку частину віскозиметра і його температура буде відповідати температурі рідини у склянці.

За допомогою груші обережно засмоктують зразок у вузьке коліно капілярної трубки, щоб рівень його був трошки вище позначки між шаровими ємностями (позначка М₁).

Потім слідкують за зниженням рівня зразка. Коли рівень його досягне позначки М₁ між ємностями, вмикають секундомір, який вимикають, коли зразок досягне позначки М₂ - біля основи нижньої шарової ємності – час витікання t_і.

Виміри повторюють три рази. З них беруть середньоарифметичне (t_сер) і підраховують кінематичну в'язкість зразка (мм²/с) за формулою:

n = с × t_сер,

_{де с - постійна віскозиметра.}

Лабораторне обладнання ___________________________________________________

_________

Номер віскозиметра ________ ______________,

постійна віскозиметра С =___________________ мм²/с×с,

діаметр капіляру____________ мм.

Час витікання палива (t_сер)_________________ с.

Кінематична в'язкість палива складає n =_________________мм²/с.

Зробити висновок про вплив в'язкості дизельного палива на роботу паливної
апаратури, двигуна___________________________ _____________________________

____________

____________

____________________________________________ 2.2.4. Визначення температури спалаху в закритому тиглі

Сутність методу полягає у визначенні найнижчої температури, при якій в умовах випробування над поверхнею палива утвориться суміш парів з повітрям, здатна спалахувати від джерела запалювання.

Застосовується прилад ПВНЕ для визначення температури спалаху в закритому тиглі (ГОСТ 1421) (рис. 3).

Рис.3. Апарат для визначення температури спалаху (ПВНЕ)

1-запальний пристрій; 2- заслонка; 3-перехідна муфта термометра; 4-термометр;

5-пружинний механізм; 6-кришка; 7-мішалка; 8-тигель; 9-штифт кришки;

10-кругова риска; 11- повітряна лазня.

 

Апарат для визначення температури спалаху нафтопродукту у закритому тиглі показаний на рис.3. Тигель 8, кришка 6, заслонка 2 і мішалка 7 апарати виготовлені з латуні. На кришці розташований запальний пристрій 1, пружинний механізм 5 переміщення заслонки, перехідна муфта 3 термометра 4. У комплект апарата входять повітряна лазня 11. Виймають тигель із гнізда лазні. На внутрішньому боці тигля виконана кругова риска, що вказує рівень випробуваного дизельного палива.

Три отвори трапецеїдальної форми в кришці закривають заслонкою 2. При обертанні заслонки рукояткою, отвори кришки відкриваються, і запальний ґніт нахиляється до отвору. У первісне положення заслонка й ґніт повертаються під дією пружинного механізму 5, розташованого в рукоятці переміщення заслонки.

Перед випробуванням паливо перемішується у склянці протягом 5 хвилин струшуванням. Знімається кришка з тигля й заливається випробуване паливо до мітки (кругова риска). Тигель закривають кришкою й встановлюють у нагрівальну ванну приладу. Включають прилад і нагрівають випробуваний продукт. Випробування для дизельного палива зі швидкістю 1°С/хв. Пробу на спалах починають проводити за 10°С до передбачуваної температури.

У момент випробування на спалах запалюють гніт, пускають у хід розташований на кришці тигля механізм, що відкриває заслонку й опускає полум'я. При цьому час затримки полум'я в тиглі не повинний перевищувати 1 с.

При відсутності спалаху вона повторюється через 2-3°С. За температуру спалаху приймають показання термометра в момент чіткої появи синього полум'я над поверхнею палива усередині тигля.

Лабораторне обладнання___________________________________________________

_____________

температура початку вимірювання _____________________________________ °С

 

швидкість підіймання температури палива до початку вимірювання на спалах

________________________________________ °С/хв.

гадана температура спалаху_______________ °С

температура спалаху_____________________ °С

Зробити висновок про вплив температури спалаху на якість палива ______________

____________________________________________ _____________________________________________________

 

2.2.5. Визначення корозійної властивості палива

Корозійна агресивність дизельних палив залежить від наявності у них водорозчинних кислот і лугів, органічних кислот і сірчистих сполук. Присутність водорозчинних кислот і лугів виявляють за реакцією водяної витяжки.

Вирішальний вплив на корозійну агресивність дизельних палив має вміст (характер) сірчистих сполук (сірководень, елементна сірка, меркаптани). Зі збільшенням кількості загальної сірки підвищується корозійна агресивність дизельних палив.При згорянні сірчистих палив у циліндрах двигунів утворюється сірчана і сірчиста кислоти. Утворення цих кислот сприяє зниженню теплового режиму дизельною двигуна. Оскільки пуск та прогрів, як правило, відбуваються при невисокому тепловому стані двигунів, то для зниження корозії необхідно прагнути до зниження часу пуску й прогріву, а також підтримування теплового стану двигуна на оптимальному рівні.

Стандартом передбачено визначити корозійну агресивність палива випробуваннями на мідній пластинці, яка дає змогу отримати якісну оцінку дизельного палива на присутність активних сірчистих сполук або вільної сірки.

Для аналізу палива використовують пластинки з чистої електролітної міді розміром 40 х 10 х 2 мм, які перед випробуванням шліфують наждачним папером №00, промивають спиртом та ефіром, висушують на фільтрувальному папері.

Далі дизельне паливо, яке досліджують, наливають у пробірку діаметром 15...20 мм, висотою 150 мм до половини її висоти і щипцями або пінцетом опускають у нього мідну пластинку. Пробірку закривають кірковою пробкою і занурюють у водяну баню. Температура води бані повинна бути 50 °С, а рівень води вище рівня дизельного палива у пробірці. Пробірку витримують впродовж 3 годин, потім мідні пластинки виймають і промивають у чашці ацетоном або спиртобензольною сумішшю. Для кожного зразку палива випробують два паралельних аналізи. Якщо після досліду мідна пластинка хоча б в однієї з паралельних проб покрилася чорним, темно-коричневим чи сірим нальотами або плямами, вважається, що паливо не витримало випробування на мідну пластинку.

Перелічити речовини, що впливають на корозію деталей двигуна____________

________________________

____________________________________________ _____________________________

____________