С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Состав дизельного топлива

Состав дизельного топлива


Химический состав дизельного топлива

Дизельное топливо, как нефть и нефтепродукты, не имеет фиксированного химического состава. Он меняется, зависит от ряда внешних факторов. Точные наименования компонентов продукта, их отношение к общей массе горючего определяются в лаборатории опытным методом.

Основной химический состав солярки

Дизельное топливо состоит из набора определенных химических элементов:

  • парафиновых углеводородов (10-40% состава);
  • нафтеновых углеводородов (20-60% состава);
  • ароматических углеводородов (15-30% состава).

В составе могут присутствовать дополнительные элементы: смолистые, сернистые соединения, вода, механические примеси.

Парафиновые углеводороды (алканы, нефтяные парафины) представляют собой смесь твердых углеродов с содержанием в молекуле максимального количества атомов водорода и атомов углерода в количестве 18-35. Присутствуют во всех природных жидких ископаемых – метане, нефти, пропане – и их производных. Подвержены крекингу.

Нафтеновые углеводороды (циклоалканы) представляют собой циклические насыщенные углеводороды, характеризующиеся циклическим строением атомов в молекулах. В нефтепродуктах, из которых производят солярку, встречаются преимущественно гомологи циклогексана и циклопентана. Присутствуют во всех нефтепродуктах, кроме газообразных веществ.

Ароматические углеводороды (арены) – органические циклические соединения. Характеризуются ароматической системой: расположением шести углеродно-водородных групп в углах молекулярного шестиугольника. Это явление называется бензольным кольцом. Склонны к реакциям замещения. Присутствуют во многих конечных продуктах, полученных путем переработки нефтяных фракций.

От чего зависит химический состав дизельного топлива

Отношение углеводородов определенной группы к общей массе топлива, значит и общий состав солярки, зависят от многих факторов:

  • Местоположения добычи нефти. В продукте одного региона будет 20% содержания алканов, в другом регионе показатель увеличится до 40%.
  • Температуры перегонки нефти. При тепловой обработке многие химические вещества вступают в реакции распада, замещения, присоединения и т.д.; состав продукта и его свойства меняются.
  • Действующих присадок. В готовое дизельное топливо добавляют дисперсионные присадки, которые изменяют его характеристики и тоже влияют на итоговый состав солярки.

Главное, от чего зависит соотношение компонентов горючего – исходный состав нефти, из которой оно производится.

На что влияет состав ДТ

Состав солярки влияет на многие параметры:

Устойчивость к низким температурам. Чтобы снизить температуру застывания топлива до минусовых отметок, в его компоненты добавляют тяжелые фракции углеводорода. Максимальное процентное соотношение таких соединений – в арктической марке дизельного топлива.

Износ двигателя. Качество топлива влияет на работу ДВС и его долговечность. Чем больше нафтеновых кислот, водорода, смол и посторонних примесей, тем быстрее будет изнашиваться мотор.

Цетановое число. Оно характеризует воспламеняемость горючего в цилиндре. Чем выше число, тем лучше. Высшие показатели воспламеняемости наблюдают у топлива с высоким содержанием парафиновых углеводородов.

Вязкость. Она частично определяет допустимую температуру эксплуатации топлива. Например, летнее ДТ кристаллизуется (застывает) при -10ºC, начинает густеть при -5ºC. Этот параметр напрямую зависит от содержания в топливе алканов: парафиновых углеводородов. Чем их меньше, тем больший мороз выдержит топливо, тем

Испаряемость. Она зависит от содержания в составе смолистых соединений. Чем их больше, тем сложнее воспламеняется топливо в ДВС.

Точный химический состав дизельного топлива также влияет на любые другие его характеристики, вплоть до коксуемости.

Наша ООО «Компания «Нипетойл» предлагает качественное дизельное топливо без механических примесей с допустимым содержанием сернистых соединений. Продаем летние, зимние, арктические марки топлива оптом и в розницу, с доставкой по Москве и Московской области нашим специализированным транспортом.

Состав и характеристики дизтоплива

Дизельное топливо (ДТ) — это нефтепродукт, состоящий из смеси углеводородов, которые получают методом перегонки и отбора из них определенных фракций. Сейчас ДТ широко применяется в качестве горючего для ДВС сельскохозяйственных и строительных машин, тепловозов, судов, легковых авто.

Особенность углеводородов в высоком пороге температуры кипения — от 300°С, а производство и переработка дизельного горючего предполагает его соответствие установленным стандартам, по которым определяются марки и классы. Основные (базовые) виды дизельного топлива:

  1. Летнее
  2. Зимнее
  3. Арктическое

В этих трех марках заложены ключевые характеристики и свойства дизельного топлива:

  • температурный порог воспламенения от давления;
  • температурный предел применения;
  • температура загустевания.

Важный параметр дизтоплива — цетановое число, характеризующее качество горючей смеси. По нему определяют, как быстро происходит возгорание смеси в цилиндрах силового агрегата. Чем меньше цетановое число, тем больше требуется времени на возгорание. Следовательно, чем число больше, тем эффективнее будет работа двигателя. Если говорить по-другому, то цетановым числом отображается задержка по времени между поступлением смеси в цилиндры и зажиганием ее от сжатия.

Часто возникает вопрос — дизельное топливо и солярка одно и то же? Состав дизельного топлива с числом меньше 40 считается низкокачественным, и работа мотора с таким горючим будет неустойчивой: падение мощности, детонация. В народе такое топливо еще называют соляркой. Это слово произошло из немецкого языка, что означает Solaröl (солнечное масло). В XIX столетии так называли получаемую от перегонки нефти тяжелую фракцию желтого цвета. Несмотря на то, что использование солярки в ДВС малоэффективно, сфера ее применения не менее обширна: это различные нагревательные приборы, используемые в быту, строительстве и на производствах, электрогенераторы.

Для ДВС легковых автомобилей в Европе цетановое число дизеля должно быть 54-56 единиц. В России же, эти стандарты менее жесткие, по сравнению с европейскими. У нас допускаются характеристики дизельного топлива для ДВС тяжелой техники с числом 48 (для зимнего ДТ). Существуют исключения для летних марок с депрессорными присадками, где это число может быть снижено до 42 единиц.

Но и ДТ с повышенным цетановым числом — тоже нехорошо. Если этот показатель выше 60, то такое горючее не успевает сгорать в цилиндрах, следствие — чрезмерная дымность выхлопов, повышенный расход.

Состав и плотность

Летнее дизтопливо (ДТЛ), согласно ГОСТу, предназначается для применения при температуре внешней среды выше 0° Цельсия, так как ниже этой отметки летний дизель начинает густеть, а при t° -10 — застывать. Зимний дизель (ДТЗ) рассчитан на применение в холодный период или в северных регионах до нижнего температурного предела – 20-30°С в зависимости от добавок. Арктическое горючее (ДТА) сохраняет свои свойства даже при температуре -55°С.

Основные составляющие сырья для производства дизтоплива включают сероводороды, щелочь, кислоты, воду и прочие примеси в меньшем процентном соотношении. Этих включений не должно быть в готовом продукте, так как они не позволяют использовать его в ДВС безопасно. Каждый из этих компонентов по-своему влияет на узлы и различные части, из которых состоит мотор, вызывает коррозию и изменение физико-химических свойств стали, чугуна, меди, алюминия, резины, пластика.

Свойства дизельного топлива отличаются также и по содержанию в их составе серы (количество единиц на определенный объем). В ДТЛ этот показатель составляет 0,2% на 1 л, в ДТЗ — 0,5%, в ДТА — 0,4%. Благодаря включениям серы в составе дизельного горючего, улучшается его смазывающее свойство, однако слишком большая сернистость является причиной повышенной токсичности отработанных выхлопов. На нефтеперегонных заводах процент включения серы снижают до указанных выше значений, получая, таким образом, основу для дальнейшего производства определенных марок ДТ.

Все марки топлива имеют отличия по плотности в килограммах на кубический метр (или в граммах на куб. см) с коэффициентом от 0,76 до 0,9. Чем выше температура окружающей среды, тем больший объем приобретает любая жидкость, но если говорить о нефтепродуктах в сравнении с водой, то этот показатель расширения объема выше на 15-25%. Но увеличенный объем не означает повышение массы, она остается неизменной при любых температурах.

В процессе перегонки нефти, фракции дизеля нагревают до высоких температур: ДТЛ — до 345°С; ДТА — не выше 335°С. Чем больше нагрев, тем выше будет плотность дизеля на выходе, а следовательно и предел температуры замерзания готового продукта.

Виды дизтоплива: параметры

Нередко водители или операторы техники забывают о таком недостатке ДТ, как способность его загустевания даже при незначительном морозе. Поэтому возникают ситуации, когда двигатель не запускается, и приходится решать проблему методами нагрева топливных баков открытым огнем, что довольно небезопасно. Чтобы избежать подобных проблем, следует заблаговременно и правильно приобретать соответствующую марку дизтоплива в зависимости от погодных условий и знать ее особенности. Ниже рассмотрим характеристики ДТ по его классам.

Летние марки

Особенность ДТЛ — сохранение рабочего жидкого состояния требуемой плотности при t°= 0 и больше градусов. Основные параметры летнего дизеля следующие:

  • цетановое число — больше 51 ед. при температуре использования до 45°С окружающего воздуха;
  • плотность — 845-865 кг/м3 при t использования 20-25°С;
  • вязкость — 4-6,1 кв. мм/ с при t°=19-25°С;
  • порог замерзания — -10°С.

Однако следует учесть, что в действительности, несмотря на то, что двигатель и работает, при незначительных температурах ниже «нуля», летние марки ДТ уже теряют свои эксплуатационные качества.

К недостаткам летнего ДТ можно отнести повышенную способность образования водяного конденсата, вода внутри бака с топливом отслаивается и скапливается внизу. Сбои в работе ДВС по большей части происходят именно по причине водяных пробок, которые блокируют ТНВД. Некоторые водители, чтобы избежать проблем с забором образовавшейся воды, располагают всасывающую трубку в баке несколько выше и время от времени отвинчивают пробку на его дне для слива конденсата. Специалисты рекомендуют водителям еще задолго до наступления холодов полностью сливать летнее ДТ и даже при умеренных температурах начинать пользоваться качественными зимними сортами.

Зимнее

ДТЗ — это наиболее популярный вид горючего в России, в средней полосе его используют преимущественно всесезонно. Нижний предел замерзания ДТЗ — минус 30. Однако для полярных регионов в зимний период рисковать применять этот вид ДТ не нужно. Главные характеристики зимнего горючего следующие:

  • цетановое число — 48 единиц при t использования от минус 30°С окружающего воздуха;
  • плотность — 825-845 кг/м3 при t использования от -30 до +15°С;
  • вязкость — от 1,8 до 5.1 кв. мм/с максимум при t от -20 до +15°С.

Параметры вязкости для ДТЗ здесь имеют более широкий диапазон ввиду его использования не только в мороз, но при плюсовых весенне-осенних температурах.

Арктическое

ДТА — это незаменимый вид топлива в регионах, где температура окружающего воздуха часто опускается ниже тридцати. Этот дизель способен выдерживать даже антарктические условия зимы, а со специальными присадками сохранять рабочие свойства при температуре минус 55°С. Характерные показатели арктического топлива следующие:

  • цетановое число — 40 единиц при t использования от -30°С;
  • плотность — 760-820 кг/м3 при t использования от -30 до 0°С;
  • вязкость — от 1,45 до 4,6 кв.мм/с максимум при t -30 — 0°С.

Указанные параметры не приводятся для плюсовых температур, так как горючее данного вида нецелесообразно использовать в моторах при t выше «нуля» и по свойствам, и по цене.

Разница стоимости марок дизтоплива

Арктическое дизтопливо, в сравнении с летним, стоит на 20% больше, и на 30% выше в сравнении с зимним ДТ. Использовать летнее горючее при температуре ниже допустимой нельзя. Состав дизельного топлива моментально парафинизируется и загустевает, топливный насос ДВС просто не будет работать, а иногда и просто может выйти из строя, после чего потребуется недешевый ремонт. Однако ДТЗ, ДТА летом допускается кратковременно использовать, при условии, если на данный момент нет летнего варианта горючего. При плюсовых температурах зимние марки ДТ негативно влияют на мотор: появляется детонация, снижается мощность, увеличивается токсичность выхлопных газов.

Отличия в стоимости различных типов ДТ объясняется также затратами на их выработку, наличием пакетов добавок и моторных присадок, которые необходимы для улучшения характеристик ДТ по сезонам. Каждая определенная присадка может повысить цетановое число, понизить температурный порог застывания, умерить токсичность, увеличить смазывающие свойства и ресурс элементов топливного насоса и ДВС в целом.

Биодизель

Этот вид дизельного продукта заслуживает особого внимания. Это инновационная разработка европейских инженеров. Технология производства биологического дизтоплива подразумевает использование и переработку растительных масел. Главное отличие биодизеля от обычных марок ДТ — экологичность. Полный распад его продуктов сгорания без вредных последствий в природной среде происходит уже через 30 суток после попадании в почву, воду или атмосферу.

Получение биодизеля

В борьбе за экологию сейчас вынуждены выступать правительства индустриально развитых стран и специально созданные по этому вопросу международные организации. К этому времени были введены новые стандарты в производстве и эксплуатации биотоплива.

Биодизель предназначен, в первую очередь, для использования в ДВС легкового транспорта, далее — для грузовиков и в промышленности. На его основе изготавливаются обычно летние марки высококачественного ДТ. Цетановое число биодизеля 58 единиц, а температура возгорания — 100°C, у него отличные смазывающие свойства, пониженный процент выброса в атмосферу СО2. Благодаря совокупности таких характеристик, разработчики продукта предоставили возможность автолюбителям и предприятиям не только значительно увеличить ресурс ДВС и уменьшить затраты на обслуживание, ремонт, но и существенно снизить риски взрывов и пожаров.

Особенность биологического ДТ — наличие в массе растительных и животных жиров. Структура биотоплива натуральна, а сам продукт есть результат переработки таких сельскохозяйственных культур как рапс, соя и прочие маслосодержащие виды растений, жир крупного рогатого скота. Отличительные характеристики дизельного топлива данного типа в том, что его можно применять в качестве добавок к традиционным видам горючего.

Биодизель имеет специальные обозначения. К примеру, в Соединенных Штатах Америки биологическое топливо в названии включает литеру «B», за которой идет цифровое значение, указывающее на процент содержания биодобавки в общей массе топлива. Цетановое число не ниже 50 ед.

Биодизель производят по технологии, аналогичной изготовлению дизтоплива из нефти. Сегодня существуют марки биодизеля не только летние, но для условий межсезонья и зимы в умеренных широтах.

Летнее дизельное биотопливо используется только при плюсовых температурах, промежуточные марки — до -10° ниже нуля, зимний биодизель — до минус 15-20°С. Морозоустойчивость зимних марок достигается благодаря применению специальных присадок, изначально разработанных для улучшения свойств ДТ.

Стандарты экологичности

Евро 3

Несмотря на инновационность разработки, этот стандарт ДТ уже устарел, он был актуальным в странах Европейского Союза до 2006 года. С того времени третий стандарт постепенно был вытеснен с производства. Международные организации ввели и утвердили новые требования, из-за которых стандарт Евро 3 перестал удовлетворять усовершенствованным нормам.

Евро 4

Этот стандарт постепенно приходил на смену Euro 3, начиная с 2005 года. Все ввозимые транспортные средства на территорию России с 2013 г. должны соответствовать этому стандарту, исключение — автомобили до 2012 г. выпуска, для которых еще допустимы требования стандарта Евро 3. Здесь следует акцентировать внимание автовладельцев на том, что в ближайшем времени международное сообщество намерено совсем запретить эксплуатацию ТС с двигателями стандарта экологичности ниже Евро 4.

Евро 5

Этот стандарт введен с 2009 г. Он обязателен для всех транспортных средств, выпускаемых мировой промышленностью с 2010 года. В Российской Федерации этот стандарт также введен в действие, как в отечественном автомобилестроении, так и для ввозимого автотранспорта из-за границы.

Евро 6

Новый стандарт Евро 6 был введен в странах ЕС осенью 2015 г. Он подразумевает доработку под него ДВС с новой схемой рециркуляции выхлопов EGR, системой селекции газов SCR, сажевых фильтров. Благодаря применению катализаторов и дополнительных химических присадок в обновленных двигателях эффективнее нейтрализуются вредные выбросы, в выхлопе присутствуют только вода и безвредные газы.

В РФ этот стандарт пока не действует, ввиду необходимости перестройки производств автопрома и НПЗ. Однако сейчас действуют нормы Евро 5.

Содержание вредных веществ в экологических классах

Главные эксплуатационные характеристики дизтоплива

Устойчивость к низким температурам — это основной параметр дизельного топлива, которым определяются условия его использования и особенности хранения.

Другим основным показателем качества ДТ является вышеупомянутое цетановое число. Чем выше его значение, тем увереннее можно судить о более продолжительном ресурсе ДВС. Двигатель равномерно работает, исключена детонация, повышена динамика машины.

По показателю температуры воспламенения определяется степень безопасности использования дизтоплива в ДВС. По фрикционному составу в ДТ определяется, полностью ли будет в цилиндрах сгорать смесь, уровень дымности и степень токсичности выхлопов.

От плотности ДТ зависит, насколько эффективной будет подача горючего по каналам топливной системы, его фильтрация и распыление в форсунках.

Содержание серы. Ее отсутствие в составе делает горючее слишком «пресным» — возникает нехватка в смазке элементов топливной аппаратуры. Однако повышенное содержание серы приводит к преждевременному появлению коррозии на деталях ДВС, быстрому накоплению нагара, повышенному уровню износа ТНВД.

В число основных характеристик ДТ, особенно в современных условиях, вошел показатель чистоты продукта. Это не только продление ресурса узлов и элементов транспортных средств, но и поддержание в норме экологии в местах промышленного производства.

Вывод

Дизельное топливо сравнительно недавно вышло на позиции второго основного горючего для легковых автомобилей, хотя для тяжелых машин и в промышленности оно используется уже многие десятилетия. По причине широкого распространения ДТ в легковом транспорте, вырос на него спрос, следовательно, и рынок отреагировал повышением стоимости.

И если в недалеком прошлом было выгодно приобретать дизельные автомобили только из-за экономии на цене дизтоплива, то теперь целесообразность использования дизельных авто основана на экологичности, продолжительности ресурса ДВС и всё той же экономии. ДТ по-прежнему остается, хоть и не намного, но дешевле бензина.

И если вы сделали выбор в пользу приобретения автомобиля с дизельным мотором, то очень важно знать о горючем для него как можно больше. Только так вам удастся избежать сложностей в эксплуатации техники, связанных с особенностями этого вида топлива.

Дизельное топливо и его химические свойства

Дизельное топливо – это вязкая горючая жидкость, которая трудно испаряется. Получается путем перегонки нефтяных керосино-газойлевых фракций. Применяется в основном в качестве топлива для железнодорожного транспорта, грузовых автомобилей, сельскохозяйственной техники и водного транспорта. Область применения дизельного топлива широка.

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.

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.

Также цетановое число напрямую зависит от химического состава ДТ.

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.

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.

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.

Механические примеси дизельного топлива

Основная масса топлива добывается из сернистых нефтей. Основное количество сернистых соединений при переработке нефти перегоняется вместе с фракциями, которые идут на получение дизельного топлива. После этого снижение количества серы происходит более дорогостоящими и сложными способами. Самый распространенный способ очистки – гидроочистка, поэтому получение малосернистого дизеля не выгодно для производителя, так как весьма затруднено. Но с другой стороны при повышенном содержании серы очень быстро происходит износ двигателя и топливной системы, которые подвержены сернистой коррозии и окислению масла. Статистика гласит, если содержание серы увеличить с 0,2 до 0,5%, что является пределом в соответствии с ГОСТ 305-82, то износ двигателя возрастет на четверть.

Высокофорсированные современные дизели гораздо больше подвержены сернистой коррозии, нежели старых конструкций. В новых моделях образуется большее количество твердого нагара. Поэтому увеличивают количество моющих присадок в моторном масле. Если работа происходит на высокосернистых топливах, то и масло окисляется быстро, оно требует частой замены. По сравнению с европейскими инструкциями срок службы масла в наших широтах стоит сокращать в два раза.

Сернистые соединения ДТ условно делят на активные и неактивные. Активные вызывают коррозию при контакте с металлом, это свободная сера, меркаптаны, сероводород. Неактивные не вызывают коррозии, это сульфиды, дисульфиды и т.д. Но ряд исследований установил, что любые сернистые соединения в дизельном топливе при попадании в двигатель становятся активными, а, следовательно – вызывают коррозию цилиндропоршневой системы дизеля.

В период запуска и прогрева двигателя из продуктов сгорания происходит наибольшее образование воды и конденсация. Также конденсат выступает при понижении температуры охлаждающей воды, а также, если дизель работает на малых оборотах.

Частая работа на режимах переменных нагрузок или же при холостом ходе является характерной особенностью дизелей маневровых и магистральных тепловозов. Именно данные режимы работы чаще всего влекут за собой коррозию, лакоотложение и нагарообразование. Поэтому если для работы двигателей используют сернистое ДТ, то следует принимать меры по минимализации таких условий труда в холодном состоянии, а также с низкой температурой охлаждающих жидкостей. К примеру, после опытных испытаний двигателей тепловозов ТЭЗ дизеля с содержанием серы 0,8-1% и масла Д-11 (ГОСТ 5304-54) без использования присадок было установлено, что при сравнении с использованием во время эксплуатации малосернистого топлива с содержанием серы 0,1-0,2% объем ремонта поршней увеличивается в четыре раза, поршневых колец – в 1,2-2 раза, цилиндровых втулок почти в 2 раза, шатунных и коренных вкладышей – в 1,4-1,7 раза. Кроме этого, увеличивается еще и нагароотложение, масло окисляется и т.д.

В последние годы проводились исследования по снижению процентного содержания серы в топливе дизелей тепловозов на железнодорожном транспорте, разрабатывалось дизельное масло с присадками для нейтрализации влияния серы. Результатом исследований стал ГОСТ 10489-63 на топливо с серой в 0,5% для тепловозных дизелей.

У нас также выпускается высококачественное топливо по ТУ 38.401-58-110-94, содержание серы в котором не превышает 0,1%.

Но самым страшным врагом дизеля по праву считается вода. Если она присутствует в топливе, то это быстро приведет к выводу из строя топливного насоса. Согласно ГОСТу никакой воды в топливе быть не должно. Но она все же появляется из-за неправильных условий хранения и транспортировки ДТ, а также из-за повышенной гигроскопичности сырья.

Практически та же история происходит и с механическими примесями. Они появляются в топливе из-за неправильной транспортировки. Поэтому даже импортное дорогое дизтопливо не лишено загрязнений. Но вода и грязь все же не так страшны как сера.

Как же бороться с этими неудобствами? Следует чаще мыть топливный бак и, если позволяет конструкция, сливать отстой из фильтра. Это будет лучшей профилактикой неисправностей двигателя, нежели применение присадок.

ДТ и его коксуемость

Чистота двигателя и топливоподающей аппаратуры является одним из важных эксплуатационных свойств дизельного топлива. Когда топливо сгорает, на стенках камеры сгорания, а также на впускных клапанах двигателя образуется темный твердый нагар, а на распылителях и их иглах – светло-коричневый смолистый. Это приводит к ухудшению теплоотвода в систему охлаждения, а выпускные клапаны и вовсе закоксовываются. В результате тарелка клапана не правильно садится на седло, утекают раскаленные газы, и поверхности клапана и седла обгорают. Можно сделать вывод, что нагарообразование в двигателе напрямую зависит от таких показателей дизтоплива, как коксуемость, содержание серы и смол, фракционный состав, количество ароматических и непредельных углеводородов, зольность.

Процент содержания кокса, который получается при нагревании ДТ до 800-900°С в безвоздушном пространстве, в дизельном топливе называется его коксуемостью. Это характеристика очистки нефтепродуктов от асфальтосмолистых веществ, по которой можно судить о склонности топлива к закоксовыванию форсунок и нагарообразованию. Предел коксуемости для топлива – 0,005-0,10%.

Фракции дизельного топлива, имеющие наибольшую температуру кипения, обладают высоким содержанием коксующих продуктов. Коксуемость согласно ГОСТу определяется по 10% остатку ДТ, который остается после фракционной перегонки. Коксуемость дизельного топлива для тепловозов не должна превышать 0,5%.

Коррозийность топлива

Коррозийность топлива зависит от наличия в нем воды, сернистых соединений, щелочей и кислот, содержание которых жестко ограничено в соответствии с ГОСТом или техническими условиями.

Водорастворимые кислоты (серная, азотная и соляная), щелочи (едкий натр и едкое кали) и сернистые соединения должны отсутствовать, так как именно они вызывают коррозию металлов.

Количеством мг едкого калия (КОН), который нужен для нейтрализации кислот в 100 мл топлива, определяется кислотное число топлива. Не более 5 мг КОН на 100 мл топлива – допустимое кислотное число для дизельного топлива для тепловозов.

Органические кислоты в пределах нормы не приносят вреда двигателям и таре для хранения топлива. Они безвредны для черных металлов, а цветные всего немного поддаются коррозии. Если же содержание выше нормы, но увеличивается нагарообразование в двигателе.

Фактические смолы также влияют на эксплуатационные свойства топлива. Их количество зависит от химического состава и качества очистки ДТ в процессе его производства. Наличие смол приводит к нагарообразованию в двигателе и закоксовыванию форсунок. Топливо с большим содержанием смол не может долго хранится. Чтобы определить наличие смол достаточно посмотреть на цвет топлива – он будет гораздо темнее, чем обычно.

Дизельное топливо

Дизельное топливо, предназначенное для быстроходных дизелей, должно удовлетворять следующим основным требованиям:

бесперебойно поступать в цилиндры дизеля в любых условиях эксплуатации;

образовывать в камере сгорания двигателя топливовоздушную смесь, способную своевременно воспламеняться и полностью сгорать; обеспечивать мягкую, без стуков, работу дизельного двигателя; не вызывать значительной коррозии деталей двигателя; образовывать как можно меньше нагара на деталях двигателя; не содержать механических примесей и воды.

Основные свойства дизельного топлива

Весовая плотность (отношение массы топлива к его объему) дизельного топлива зависит от его фракционного состава и колеблется в пределах 820—890 кг/м2 (0,82—0,89 г/см3). Плотность измеряют при температуре +20° С. Если плотность была определена при другой температуре, то полученные данные приводят к температуре +20° С по формуле:

где pf — плотность при температуре окружающей среды, кг/м3 (г/см3);

к — температурная поправка на 1° С; для топлива плотностью 0,84—0,89 г/см3 к=0,00073, для топлива плотностью 0,84—0,86 г/см3 к=0,00070.

Плотность не является оценочным показателем качества топлива, поэтому в ГОСТ ее значение не приводится. Однако при эксплуатации дизелей необходимо знать величину весовой плотности, так как топливный насос отмеряет по объему требуемое количество топлива. Позтому его весовое количество, а следовательно количество тепловой энергии, зависит не только от объема топлива, впрыснутого в цилиндр, но и от плотности топлива.

Существует следующая зависимость между весовым количеством поданного топлива Q и объемным V :

где рt — плотность топлива, кг/м3 (г/см3) при температуре t; t — температура впрыснутого топлива, °С.

При определении производительности топливных насосов следует иметь в виду, что плотность дизельного топлива колеблется и пределах 0,82—0,89, поэтому в данные замеров следует вносить соответствующие поправки.

Элементарный состав дизельного топлива

Топливо состоит из углеводородов и небольшого количества кислорода, азота и серы. Элементарный состав топлива следует знать для определения состава продуктов сгорания, подсчета требуемого количества воздуха и оценки других показателей работы двигателя. В дизельном топливе содержится в среднем 85,5—86,0% углерода, 12,5—13% водорода и других элементов 1-2%.

Вязкость дизельного топлива

Под вязкостью понимается свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одного слоя жидкости относительно другого. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. В технических условиях на дизельное топливо указывается кинематическая вязкость. Единицей кинематической вязкости является стокс. Вязкостью в один стокс обладает жидкость с плотностью 1 г/см3, в которой для относительного перемещения со скоростью 1 см/сек двух слоев площадью в 1 см2, отстоящих один от другого на расстоянии 1 см, требуется сила в 1 дину. Кинематическая вязкость топлива обычно выражается в сотых долях стокса— сантистоксах (сст).

Вязкость является важным показателем качества дизельного топлива. Она влияет на качество распыливания и смесеобразования. Чем больше плотность дизельного топлива, тем больше его вязкость, тем более крупные капли топлива получаются при впрыске форсункой и тем больше дальнобойность струи. Прокачиваемость дизельного топлива ухудшается при низких температурах с увеличением вязкости.

При повышении температуры вязкость уменьшается (рис. 11). В связи с этим увеличивается утечка дизельного топлива через неплотности в прецизионных парах насоса и форсунки и уменьшается его подача. На рисунке 12 показано влияние вязкости топлива на коэффициент подачи при среднем давлении впрыска 30 Мн/м2 (300 кГ/см2). При повышении давления вязкости топлива увеличивается (рис. 13). В момент впрыска топлива в цилиндр вихрекамерного дизельного двигателя оно сжимается до двухсот и более атмосфер, вязкость его возрастает по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении.

Для обеспечения постоянства мощностных и экономических показателей желательно, чтобы при нагреве или охлаждении дизеля во время эксплуатации вязкость дизельного топлива изменялась как можно меньше.

Зависимость производительности насоса от температуры топлива показана на рисунке 14. Эти свойства топлива необходимо учитывать при регулировке топливной аппаратуры.

Фракционный состав. Для нормального протекания рабочего процесса в дизеле топливо, поступившее в камеру сгорания, прежде чем воспламениться, должно перейти из жидкого в парообразное состояние. Испаряемость влияет на период задержки воспламенения топлива, его сгорание в двигателе, пусковые качества и экономичность двигателя.

 Рис. 11. Зависимость вязкости v и плотности р топлива от его температуры t.

Рис. 12. Зависимость коэффициента подачи nн от вязкости топлива при давлении впрыска топлива  Pнф.пр= 300 кГ/см2:1 — при 400 оборотах коленчатого вала в минуту; 2 — при 1000 оборотах коленчатого вала в минуту.

 Поэтому в ГОСТ 305—62 указывается, что температура, при которой выкипает 96% дизельного топлива, должна быть не выше 360° С, иначе наблюдается повышенное нагарообразование.

По ГОСТ 4749 — 49 топлива делятся: на арктическое ДА, предназначенное для использования при температуре окружающего воздуха ниже минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 300° С; дизельное зимнее ДЗ — для использования при температуре выше минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 335 °С и дизельное летнее ДЛ — для использования в теплое время года, температура выкипания 90% не превышает 350 °С.

По ГОСТ 305 — 62 топлива делятся на арктическое А, зимнее 3 и летнее Л (табл. 1).

Рис. 13. Зависимость вязкости дизельного топлива от давления Р (n' — вязкость при давлении Р; n — начальная вязкость при атмосфер, ном давлении).

Рис. 14. Зависимость величины подачи топлива за цикл qц от темцературы tT топлива в головке насоса.

Температура вспышки дизельного топлива — это температура, до которой необходимо нагреть топливо в нормальных условиях, чтобы пары над его поверхностью вспыхнули при поднесении пламени. Она указывает на степень пожарной опасности данного вида дизельного топлива. В стандартах указывается, что для арктических сортов дизельного топлива температура вспышки должна быть не ниже плюс 30—35 °С, для зимних — не ниже плюс 35—50 °С, для летних плюс 40—60 °С.

Температура застывания дизельного топлива — это температура, при которой топливо в определенных условиях испытания теряет текучесть и загустевает. Для эксплуатации в различных условиях желательно, чтобы температура застывания была как можно ниже. Если температура застывания высокая, то зимой забиваются фильтры и топливопроводы, ухудшается запуск двигателя, затрудняется перекачивание топлива на нефтебазах и при заправке тракторов. В стандартах указывается, что температура застывания должна быть для летних сортов топлив не выше минус 10 °С. Для зимних — не выше минус 35—45 °С, для арктических — не выше минус 55—60 °С.

Коксообразование

При сгорании топлива в двигателе образуется нагар и отложения кокса, которые вызывают закоксовывание форсунок, поршневых колец и других деталей. Наличие смол в дизельном топливе вызывает дополнительный износ деталей двигателя (рис. 15). Коксуемость топлив зависит от их химического состава, степени очистки, наличия смолистых отложений. Способность топлив к коксо- и смолообразованию определяется лабораторным методом: взвешиванием остатка пробы топлива после выпаривания. Чем меньше остаток, тем выше качество топлива. По ГОСТ 305—62 допускается содержание фактических смол в дизельном топливе не более 60 мг на 100 мл топлива. По ГОСТ 4749—49 содержание фактических смол в топливе не оговаривается.

Содержание серы в дизельном топливе

Дизельные топлива изготовляют из нефти, содержащей серу. В процессе производства топливо не удается полностью освободить от присутствия серы. При сгорании топлива в дизельном двигателе образуются сернистый и серный газы и тем больше, чем больше содержание серы в дизельном топливе. В зонах низких температур газы образуют с парами воды сернистую и серную кислоты, а в зонах высоких температур возникает газовая коррозия металла.

Рис. 15. Зависимость износа поршневых колец от содержания смол в дизельном топливе.

Рис. 16. Зависимость износа поршневых колец от содержания серы в дизельном топливе.

Нагар и коксующиеся отложения в двигателе при наличии серы в топливе приобретают повышенную твердость и более высокие абразивные свойства. Все это вызывает повышенный износ деталей дизельного двигателя (рис. 16).

Если в топливе содержится серы более 0,2%, то для устранения ее вредного действия топливо применяют в тех двигателях, в которых используют дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339, АзНИИ-7 или ВНИИНП-360. Содержание серы в дизельном топливе допускается не более 1 %.

Кислотность дизельного топлива

В процессе производства дизельного топлива используют минеральные кислоты и щелочи, которые при последующей очистке топлива не удается удалить полностью. Присутствие этих кислот в топливе вызывает коррозию деталей двигателя и топливной аппаратуры. Кислотность дизельного топлива оценивается количеством КОН в мг, предназначенным для нейтрализации 100 мл топлива. Стандартом допускается кислотность не более 5 мг КОН на 100 мл.

Зольность дизельного топлива

При сгорании топлива образуется зола, в которой содержатся минеральные вещества. Попадание их между трущимися поверхностями вызывает износ деталей дизельного двигателя. Содержание золы определяют выпариванием топлива.

Механические примеси представляют собой частички песка, глины, окалины и кокса. Они засоряют фильтрующие элементы, вследствие чего нарушается нормальная работа топливной аппаратуры. Особенно большую опасность представляют механические примеси из кварца, так как они вызывают абразивный износ прецизионных деталей топливного насоса и форсунок. Поэтому содержание механических примесей в дизельном топливе по ГОСТ не допускается.

Вода в  дизельном топливе содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Частички воды заполняют поры хлопчатобумажных фильтров и прекращают доступ топлива к насосу. Кроме того, ухудшается пропускная способность бумажных фильтров при обводнении. При температуре ниже нуля частички воды, содержащиеся в топливе, замерзают и в виде мелких кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры.

Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры, поэтому она не должна содержаться в дизельном топливе.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости