Лекция 2. Дизельные топлива

 

Дизельное топливо - это смесь углеводородов различного строения, кипящая при температуре 150...360 °С.

Эксплуатационные свойства: несколь­ко отличаются от свойств топлива для бензиновых двигателей.

· самовоспламеняемость и смесеобразование;

· низкотемпературные свойства;

· фильтруемость;

· нагарообразующая способность;

· коррозионные свойства.

Самовоспламеняемость дизельного топлива оказывает существенное влияние на мягкость и жесткость работы дизеля. О склонности дизельного топлива к самовоспламенению и су­дят по его цетановому числу (ЦЧ).

Цетановое число - это показатель самовоспламеняемости дизельного топлива, численно равный объемному проценту цетана в эталонной смеси, которая в условиях испытания равноценна по самовоспламеняемости эталонному топливу. В состав эталонной смеси входит цетан и а-метилнафталин.

Склонность к самовоспламенению: цетана - 100 единиц,

а-метилнафталина - в 0 единиц.

Так, если смесь состоит из 40 % цетана и 60 % а-метилнафталина, то считается, что ее цетановое число равно 40.

 

Цетан относится к нормальным углеводородам парафинового ряда, для которых характерны наиболее быстрый распад и окисление в сжатом воздухе под действием температуры и давления. У него очень небольшой период задержки воспламенения, что обес­печивает мягкую работу двигателя.

Представитель углеводородов ароматического ряда а-метилнафталин отличается наибольшим периодом задержки и высокой температурой воспламенения. Поэтому при большом содержании а-метилнафталина (низком цетановом числе) происходит резкое нарастание давления в ци­линдре двигателя на 1° угла поворота коленчатого вала и жест­кая работа дизеля.

 

Оценку самовоспламеняемости дизельных топлив - аналогично методу оценки де­тонационной стойкости бензинов.(на одно­цилиндровой установке серии ИТ-9-3).

Цетановое число может быть определено также расчетным путем, например, по плотности и кинематической вязкости при температуре +20 °С по формуле:

По ГОСТ 305-82 цетановое число дизельного топлива должно быть не менее 45.

Чем выше ЦЧ, тем лучше воспламе­няемость топлива.

ЦЧ более 50 – происходит прежде­временное воспламенение топливной смеси, которое снижает экономичность и мощность дизеля, вызывает обильное дымле­ние.

менее 40 – приво­дит к жесткой работе двигателя (возникает характерный метал­лический стук, напоминающей детонацию в бензиновом двига­теле, вибрация, перегрев поршней и головок цилиндров и др.).

 

ЦЧ топлива может быть повышено

· регули­рованием углеводородного состава (увеличение концентрации нормальных парафинов (цетана) при снижении ароматических ограничено повышенной температурой плавления нормальных парафинов, поэтому их содержание в зимних марках дизельных топлив строго регла­ментировано.)

· или введением специальных присадок.(кислородосодержащие присадки (органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты - этилнитрат, изопропилнитрат и др.) 1 % изопропилнитрата в зимнее, арктическое по­вышает ЦЧ на 10-12 единиц.)

 

Чем выше ЦЧ, тем при более низ­кой температуре возможен пуск дизеля.

 

На процесс смесеобразования в дизеле большое влияние оказывают и такие показатели, как кинематическая вязкость и фракционный состав топлива.

Для различных марок дизельного топлива кинематиче­ская вязкость составляет 1,5...6 мм² /с или (сСт) при температуре 20 °С.

Повышенная вязкость:

· ухудшает распыливание топлива,

· ведет к неполному сгоранию,

· дымлению и

· образованию отло­жений в двигателе (в том числе на головке форсунки).

Пониженная вязкость

· ведет к подтеканию форсунок,

· на­рушению дозировки топлива и

· увеличению износов топливного насоса высокого давления.

Лучшие свойства - топливо средней вязкости - 2,5...4 мм ²/с при 20 °С.

Вязкость понижа­ется с ростом температуры, и наоборот.

Изменение вязкости оказывает существенное влияние на пусковые свойства, особенно в холодное время года.

 

 

Ф ракционный состав влияет на ка­чество его распыливания и сгорания.

Много лег­ких углеводородов - резко по­вышается давление на градус угла поворота коленчатого вала, т. е. двигатель работает жестко.

Утяжеленный фракционный со­став - ухудшение качества топливной смеси, недоиспарение в камере сгорания, неполное сгорание и дымле­ние.

 

Фракционный состав летнего и зимнего дизельного топлива

V, %

1 - зимнее дизельное топливо; 2 - летнее дизельное топливо

 

Низкотемпера­турные свойства топлива - его спо­собность оставаться гомогенным (однородным, стабильным) с понижением температуры и не вызывать затруднений при пере­качке по трубопроводам.

Низкотемпературные свойства стандартами оцениваются температурой помутнения и застывания.

В составе дизельного топлива находится большое количество углеводородов с высокой температурой плавления (парафиновые углеводороды нор­мального строения).

С понижением температуры они выпадают в виде кри­сталлов различной формы - топливо мутнеет - возникает опас­ность забивки фильтров.