Свойства дизельного топлива – Миксент

Свойства дизельного топлива

Дизельное топливо это жидкий продукт, получающийся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, который обладает целым набором характеристик.

• Цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;
• Фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработанных газов двигателя;
• Вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливания в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;
• Низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды;
• Степень чистоты, характеризующая надёжность и долговечность работы системы фильтрования топливной аппаратуры и цилиндр-поршневой группы двигателя;
• Температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива на дизелях;
• Наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износы.  

Цетановое число дизельного топлива

Цетановое число – основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Оно определяет запуск двигателя, жёсткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива и дымность отработанных газов. Чем выше цетановое число топливо, тем ниже скорость нарастания давления и тем менее жёстко работает двигатель.

Однако с повышением цетанового числа топлива сверх оптимального, обеспечивающего работу двигателя с допустимой жёсткостью, ухудшается его экономичность в среднем на 0,2-0,3% и дымность отработанных газов на единицу цетанового числа повышается на 1-1,5 единицу Хартриджа.

Цетановое число топлив зависит от их углеводородного состава.

Наиболее высокими цетановыми числами обладают нормальные парафиновые углеводороды, причём с повышением их молекулярной массы оно повышается, а по мере разветвления – снижается.

Чем выше температура кипения топлива, тем выше цетановое число, и эта зависимость носит почти линейный характер; лишь для отдельных фракций цетановое число может понижаться, что объясняется их углеводородным составом.

Цетановые числа дизельных топлив различных марок, вырабатываемых отечественной промышленностью, характеризуются следующими значениями: цетановое число, ед.  47-51; 45-49; 40-42; 38-40.

Известны присадки для повышения цетанового числа дизельных топлив -изопропил – или циклогексилнитраты. Они допущены к применению, например, “Миксент 2000”.

Установление оптимальных цетановых чисел имеет большое практическое значение, поскольку с углублением переработки нефти в состав дизельного топлива будут вовлекаться лёгкие газойли каталитического крекинга, коксования и фракции, обладающие относительно низкими цетановым числами.

Бензиновые фракции также имеют низкие цетановые числа, и добавление их в дизельное топливо всегда заметно снижает цетановое число последнего.

Цетановое число определяют по ГОСТ 3122-67, сравнивая воспламеняемость испытуемого топлива с эталонным (смеси цетана с а-метилнафталином в разных соотношениях). За рубежом для характеристики воспламеняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный индекс. Этот показатель нормируется и в отечественной технической документации на дизельное топливо, поставляемое на экспорт, – ТУ 38001162-85.

Между дизельным индексом и цетановым числом топлива существует такая зависимость:

Дизельный индекс 20  30  40  50  62  70  80
Цетановое число  30  35  40  45   55  60  80

Фракционный состав

Характер процесса горения в двигателе определяется двумя основными показателями – фракционным составом и цетановым числом. На сгорание топлива более лёгкого фракционного состава расходуется меньше воздуха, при этом за счёт уменьшения времени, необходимого для образования топливовоздушной смеси, более полно протекают процессы смесеобразования.

Влияние фракционного состава топлива для различных типов двигателей неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихрекамерным смесеобразованием вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предварительной камеры и более благоприятных условий сгорания менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигателя с непосредственным впрыском.

Вязкость и плотность

Вязкость и плотность определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распыливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается диаметр капель и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растёт дымность отработанных газов.

С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается наполнение насоса, что может привести к перебоям в его работе. При уменьшении вязкости дизельного топлива количество его, просачивающееся между плунжером и втулкой, возрастает по сравнению с работой на более вязком топливе, в результате снижается производительность насоса.

От вязкости зависит износ плунжерных пар. Вязкость топлива в пределах 1,8-7,0 мм/с практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.

Степень чистоты дизельного топлива

Этот показатель определяет эффективность и надёжность работы двигателя, особенно его топливной аппаратуры.

Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой.

На фильтруемость топлив влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот.

В товарных дизельных топливах содержится в основном растворённая вода от 0,002 до 0,008%, которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Не растворённая в топливе вода -0,01% и более – приводит к повышению коэффициента.

Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ – мыл нафтеновых кислот, смолистых и серо-органических соединений – усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлива. Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых НПЗ, составляет 0,002-0,004%. Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5-2,5.

Температура вспышки

Сернистые соединения, непредельные углеводороды и металлы влияют на нагарообразование в дизелях и являются причиной повышенной коррозии и износов. При сгорании топлив, содержащих непредельные углеводороды, вследствие окисления в цилиндре двигателя образуются смолистые вещества, а затем нагар. В результате этого падает мощность и повышается износ деталей двигателя.

Содержание непредельных углеводородов определяют по йодному числу и нормируют стандартом – 6212/100 Г. Соединения серы при сгорании образуют 8С>2 и БОз (последний сильнее влияет на нагарообразование, износ и коррозию в двигателе, на изменение качества масла), что повышает точку росы водяного пара, усиливая этим процесс образования серной кислоты.

Продукты взаимодействия кислоты с маслом – смолистые вещества, нагар, – способствуют износу деталей двигателя. Причиной повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. Считают, что при содержании У>5«10>о и №>20*10^% срок службы лопаток газовых турбин снижается в 2-3 раза.

Низкотемпературные свойства

Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента от 0,3 до 1,0 кг/т). Депрессорные присадки, достаточно эффективно понижая температуру застывания, практически не влияют на температуру помутнения топлива, что в значительной мере ограничивает температуру его применения (товарный вид).

Нередки случаи, когда для снижения температуры застывания на местах применения используют смеси летних сортов дизельных топлив с реактивным топливом (ТС) и бензином.

Неквалифицированное разбавление летнего, топлива керосином, а в ряде случаев бензином приводит к резкому увеличению износа двигателей и повышению пожаровзрывоопасности транспортных средств. В этих условиях практически единственным технически и экономически правильным решением, позволяющим эффективно и надёжно эксплуатировать автотракторную технику в осенне-зимний период, является увеличение выпуска топлив с депрессорными присадками.

Правильность выбора данного направления подтверждается и мировой практикой (в странах Западной Европы низкозастывающие топлива с депрессорными присадками широко используются на транспорте с середины 60-х годов). Применение депрессорных присадок с целью улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив намного экономичнее получения зимних топлив по классической схеме на основе керосино-газойлевых дистиллятов, так как в последнем случае снижается общий выход дизельных топлив на нефть в среднем с 30% до 16%, а в состав таких топлив приходится вовлекать до 70% дефицитных керосиновых фракций.

В настоящее время испытаны и допущены к применению дизельные топлива с отечественными и зарубежными депрессорными присадками, например: “Миксент 2010”, “Keroflux”, “Dodiflow”. Указанные топлива должны маркироваться как ДЗп (топливо дизельное зимнее с депрессорной присадкой).

Большой опыт, накопленный при проведении испытаний топлив с депрессорными присадками, позволил выявить при их применении ряд особенностей, учёт которых необходим для обеспечения безотказной, высокопроизводительной и долговечной работы автотракторной техники.

Нижний температурный предел применения топлив ДЗп во многом определяется тонкостью фильтрации топливных фильтров тонкой очистки (ФТО) дизельных двигателей различных марок. При этом основным фактором является то обстоятельство, что депрессорные присадки, значительно понижая температуру фильтруемости и застывания топлива, практически не оказывают влияния на температуру его помутнения (т.е. температуру начала образования в топливе кристаллов парафиновых углеводородов).

В результате исследований установлено, что введение в летнее топливо депрессорной присадки обеспечивает более качественный пуск дизелей без средств подогрева при более низкой температуре воздуха. Применение депрессорной присадки позволяет значительно (до 15%) сократить эксплуатационный расход топлива, так как отпадает необходимость прогрева двигателей.

В процессе испытаний топлив с депрессорными присадками доказано, что после 12-15 дней эксплуатации техники на таком топливе заметно (на 10-15%) снижается часовой расход топлива и уменьшается дымность отработавших газов двигателей вследствие раскоксовывания распылителей форсунок и как результат – улучшается тонкость распыла топлива.

Происходит это вследствие того, что, обладая высокими поверхностно-активными свойствами, депрессорная присадка значительно улучшает моющие свойства топлива, а это обеспечивает удаление высокотемпературных отложений с деталей узлов и агрегатов топливной аппаратуры двигателя.

Специальными испытаниями доказана возможность приготовления топлива с депрессорными присадками не только в промышленных условиях, но и непосредственно на местах применения с использованием технических средств (автоцистерн, автотоплиромаслозаправщиков), что значительно расширяет возможность и повышает эффективность применения депрессорных присадок в случае отсутствия на местах эксплуатации техники необходимого количества зимнего дизельного топлива.

Свойства дизельного топлива и их влияние на область использования |

Основными и важнейшими свойствами дизельного топлива являются следующие параметры и характеристики: испаряемость, цетановое число, температурные показатели, вязкость, содержание серы и температура. Рассмотрим, как перечисленные показатели влияют на использование дизельного топлива.

Воспламеняемость (цетановое число)

Этот показатель определяет, насколько легко запускается двигатель. От него зависит и то, какое время после запуска дизельного двигателя будет «белое дымление» и жесткость работы двигателя на холостом ходу, которое еще называют «дизельный стук». Воспламеняемость дизтоплива влияет на наличие вредных компонентов в отработанных газах, таких как СО и СН. Чем меньше период воспламеняемости, тем быстрее происходит сгорание топлива. Это ускоряет работу двигателя и увеличивает его мощность.

Различные модели дизельных двигателей имеют свои требования к цетановому числу. Так, например, быстроходные двигатели требуют дизельное топливо с более высоким цетановым числом, а двигатели менее оборотистые благополучно используют топливо с небольшим цетановым числом. Для примера можно привести работу крупного судового двигателя, который работает на топливе с ЦЧ около 15 и высокооборотных двигателей легковым машин, цетановое число дизельного топлива которых не менее 50. Для грузовых машин нормальным цетановым числом дизельного топлива является значение от 40 до 45.

Если цетановое число высокое, скорость нарастания давления будет ниже, а значит двигатель будет работать не так жестко. С увеличением цетанового числа выше нормы ухудшается экономичность двигателя и увеличивается дымность выхлопных газов. Для отечественных дизельных двигателей цетановое число равно 40-50. Для топлива в зимних условиях цетановое число должно быть не менее 45.

Вязкость и плотность

Такие показатели, как вязкость и плотность определяют уровень испарения и смесеобразования дизельного топлива. Более плотное и вязкое топливо хуже воспламеняется и сгорает, что приводит к большему расходу дизельного топлива и дымности выхлопных газов. Маловязкое топливо в процессе эксплуатации увеличивает износ деталей топливного насоса. Для уменьшения износа часто в дизельное топливо добавляют противоизносные присадки, что частично компенсирует этот недостаток маловязкого дизельного топлива.

Испаряемость

Сам процесс сгорания дизельного топлива зависит от его химического состава и характеризуется испаряемостью. Что бы спалить определенное количество топлива легкого фракционного состава, необходимо меньше воздуха, чем для дизельного топлива более плотного фракционного состава. Фракционный состав дизельного топлива влияет на работу двигателей с разным смесеобразованием по-разному. Предкамерные и вихревые образующие двигатели имеют небольшую чувствительность к составу топливо, в то время как двигатели с непосредственным впрыском более чувствительны. Нагретые стенки предкамеры двигателя способствуют благоприятному смесеобразованию. Слишком сильное облегчение фракционного состава способно привести к увеличению более жесткой работе двигателя.

Низкотемпературные свойства

Это свойство определяет температуру, при которой дизельное топливо начинает мутнеть, застывать и превращаться в кристаллы. От него зависит область применения и условия эксплуатации дизельного топливо, в частности, климатические показатели региона. Так же, температурные свойства дизельного топлива определяют условия, при которых можно хранить дизтопливо на складе. На нефтеперерабатывающих заводах, применяя специальные технологии, производят специальное низкотемпературное топливо.

Степень чистоты дизтоплива

Чем более чистое дизельное топливо, тем качественнее и эффективнее работает двигатель. Эта характеристика дизельного топлива является очень важной. Для определения характеристики чистоты топлива используют коэффициент фильтруемости. Фильтруемость определяют соотношением времени, за которое топливо проходит через фильтр при определенном атмосферном давлении. В основном, фильтруемость дизтоплива зависит от содержания воды, механических примесей, смол и нафтеновых кислот в дизельном топливе. Согласно ГОСТ 6370-83, если в дизельном топливе количество механических примесей не превышает 0,002-0,004%, считается, что примесей в топливе нет.

Содержание серы

От содержания серы в дизельном топливе зависит содержание вредных веществ в выхлопных газах, что и определяет экологичность топлива. При содержании серы до 0,035% топливо считается экологически чистым. Уменьшение количества серы в топливе приводит к повышению износа двигателя, поэтому, в некоторых случаях в дизтопливо добавляют присадки, которые способны уменьшить износ деталей и механизмов двигателя.

Температура вспышки

Этот показатель определяет пожарную опасность топлива. В двигателях, которые эксплуатируются в закрытых помещениях, а так же в пожароопасных местах, применяется топливо с повышенной температурой вспышки. По ГОСТ 305-82 дизельное топливо является общего назначения и применения, и имеет температуру вспышки не менее 40°С. Для топлива, применяемого в судовых и тепловозных двигателях, горных машин температура вспышки не менее 60°С. Такое топливо имеет ограничение по использованию.

Просмотров: 430

Основные эксплуатационные показатели для дизельного топлива по ГОСТу

Классификация ДТ по нормативам Евро стандарта – это процентное содержание серы в выхлопе дизельного двигателя, а также предельная температура использования топлива. Данные нормативы были введены на территории России в 2105 году и регламентируются ГОСТом Р 52368-2005.

Основные эксплуатационные показатели для дизельного топлива согласно Евро стандарту для импортных автомобилей, были введены в РФ в 2014 году, но уже с 1 января 2016 года мы применяем бензин и ДТ стандарта Евро-5 и никак нее ниже. Норма выброса СН в атмосферу – 0,05 кг/км, СО – до 0,8 к/км.

Основные эксплуатационные показатели для ДТ

К основным, относят несколько характеристик любой марки ДТ:

• Цетановое число (самовоспламеняемость) – характеризует показатели мощности и экономичность дизельного двигателя.
• Цетановый индекс.
• Фракционный состав – определяет полноту сгорания ДТ, его дымность и предельную токсичность выхлопных газов.
• Температура вспышки топлива в закрытом тигле – отвечает за плавный запуск двигателя и безопасность использования топлива.
• Массовая доля серы в выхлопе – образование нагара, коррозия металлических частей двигателя и износ топливной системы.
• Низкотемпературные свойства – предельные температуры, при которых данное ДТ можно применять.
• Кинематическая вязкость и плотность – отвечает за бесперебойную подачу топлива к двигателю, распыление и показатели фильтруемости.
• Смазывающая способность.

Основные эксплуатационные показатели, их влияние на двигатель и топливную систему дизельного авто. Рассмотрим подробней.

Цетановое число

Это параметр воспламеняемости ДТ, который указывает период задержки от впрыска топлива в цилиндр до его воспламенения. От этого показателя зависит плавный пуск двигателя, жесткость его работы и экономичный расход топлива, а также предельная дымность выхлопных газов.

Цетановый индекс

Это цетановое число до того, как в ДТ добавлены присадки, повышающие цетановое число. Данный параметр необходим для того, чтобы определить необходимый процент добавления тех или иных присадок в ДТ. Разница между ЦЧ и ЦИ не должна превышать одного процента.

Фракционный состав

Напрямую влияет на экономичность расхода топлива, его дымность и температуру выкипания. От включения тех или иных фракций зависит плавность пуска, образование нагара, закоксовывание форсунок и пригорание колец поршней.

Температура вспышки в закрытом тигле

Это предельная низкая температура, при которой над поверхностью топлива образуется смесь пара и газа с воздухом, вспыхивающая от искры зажигания.

Топливная компания «ExpressDiesel» предлагает покупателям только качественное сертифицированное согласно Евростандарту ДТ по самым лучшим ценам в северо-западном регионе.

Характеристики дизельного топлива – Основные средства

С. Подгурский

Дизельное топливо – это та субстанция, которая заставляет работать движители машин. Без него промышленность попросту встала бы. Именно это топливо, которое мы каждый день заправляем в бак автомобиля, приносит нам порой большие проблемы.

Рудольф Дизель (1858–1913) был талантливым изобретателем и инженером, но удачи в жизни это ему не принесло. В 1893-м он разработал и изготовил двигатель внутреннего сгорания с к.п.д. 26%. Это более чем вдвое превышало к.п.д. паровых двигателей того времени. В 1898 г. он продемонстрировал двигатель, который работал на арахисовом масле и имел к.п.д. 75%. В 1913 г. Р. Дизель внезапно погибает при странных обстоятельствах, возможно, это было самоубийство, но это только одна из версий. Дизель направлялся в Англию, чтобы организовать там производство и эксплуатацию своих двигателей, и упал за борт парохода. Вскоре после гибели изобретателя началась Первая мировая война, и немецкие подводные лодки с дизельными двигателями стали сеять смерть и разрушение в рядах флота Антанты.

Работы Дизеля продолжили другие первопроходцы, в частности Клесси Л. Камминс. До 1920-х гг. дизельные двигатели были в основном стационарными и работали на биотопливе. В 1920-х годах стали применяться и двигатели, работающие на более жидких видах топлива, которые производила зарождающаяся нефтеперерабатывающая промышленность. Началось время нефтяных магнатов и быстрого развития дизельных технологий.

Современные дизели имеют более высокую мощность и к.п.д., оборудованы турбонаддувом и более экономичны, чем их далекие предшественники. Эти усовершенствования стали результатом широкого применения электроники и в свою очередь сделали необходимым применение топлива и масел более высокого качества.

Использование топлива – непростой вопрос. Разобравшись во всех тонкостях, можно предотвратить неисправности и сэкономить немало средств за время эксплуатации машины. Дизельное топливо характеризуется рядом качеств, которые в совокупности и определяют эффективность его работы. Нельзя сказать, какое из них более важное, чем другие. Все они способствуют выполнению функций топлива в процессе сгорания. Каковы же эти функции? Прежде всего топливо – источник энергии, но этим его функции не ограничиваются. Топливо охлаждает камеру сгорания, а также смазывает трущиеся поверхности деталей и очищает форсунку. Рассмотрим некоторые характеристики дизельного топлива.

Цетановое число. Этот показатель характеризует способность дизельного топлива воспламеняться после впрыска в камеру сгорания двигателя, т. е. определяет период задержки воспламенения смеси от впрыска в цилиндр до начала горения. Чем выше цетановое число, тем легче топливо воспламеняется, тем короче задержка и тем более спокойно и плавно горит топливовоздушная смесь.

Большинство производителей двигателей рекомендуют использовать дизельное топливо с цетановым числом не менее 40. От величины цетанового числа зависят пусковые качества при холодном пуске, скорость прогрева двигателя и равномерность его работы. В Европе выпускают дизельное топливо с цетановым числом около 51, в Японии – приблизительно 50.

Согласно российскому стандарту цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 45, поэтому мощность современных дизелей зарубежного производства (которыми оснащают и зарубежную, и отечественную технику), рассчитанных на «европейское» или японское дизельное топливо, может несколько снижаться при работе на российской солярке. К тому же на дизтопливе с более низким цетановым числом двигатели работают жестче.

Удивительный факт: налоговая политика в нашей стране такова, что чем выше цетановое число дизтоплива (и октановое – бензина), тем выше акцизный налог, т. е. ситуация парадоксальная – государство не поощряет промышленность к производству высококачественного топлива! Если же предприятие все-таки производит высокоцетановое топливо, цена его для потребителей резко возрастает по сравнению с низкокачественным топливом. Таковы «гримасы» неразумной налоговой политики.

Фракционный состав. Иногда, чтобы улучшить низкотемпературные качества, дизтопливо разбавляют керосином, т. е. более легкими фракциями нефти, имеющими более низкую температуру кипения. Использование разбавленного керосином топлива приводит к повышенному расходу и снижению мощности, двигатели работают жестче, сокращается их ресурс. Особенно чувствительны к такому топливу турбодизели с непосредственным впрыском.

Вязкость. Это еще один важный параметр, мера «жирности» дизельного топлива. Частицы вязкого топлива меньше разлетаются, т. е. от этой характеристики зависит форма распыляемого форсункой факела, а от формы факела зависит протекание процесса сгорания топлива. Процесс сгорания должен идти как можно более равномерно. Это означает, что температура по всей камере сгорания должна быть одинаковой, без «холодных» и «горячих» зон. Это в свою очередь означает снижение уровня токсичности отработавших газов (ОГ) при сохранении прочих рабочих характеристик двигателя. Уровень токсичных окислов азота NOx повышается, когда сгорание происходит при высоких температурах, поэтому понижение температуры позволяет понизить их содержание в ОГ и продлить ресурс двигателя, поскольку «горячие точки» порождают зоны концентрации напряжений. В результате такого перегрева поршни и гильзы могут разрушиться. К сожалению, переход на менее вязкое топливо наряду с положительным эффектом имеет и отрицательные последствия. Чтобы обеспечить смазывание деталей топливной аппаратуры, вязкость дизтоплива должна быть не ниже 1,3 сСт. Чрезмерно жидкое топливо не обладает достаточной вязкостью, чтобы смазывать детали топливного насоса, и это может стать причиной проблем: топливный насос может выйти из строя либо продукты износа деталей топливного насоса – твердые частицы – попадут в топливо и повредят детали системы питания, располагающиеся после насоса. И то, и другое нежелательно.

Смазывающая способность и содержание серы. Топливо уменьшает силу трения деталей в топливных насосах и форсунках, а также поршня о зеркало цилиндра. Загрязняющие вещества также снижают смазывающую способность топлива. Особенно сильное влияние в этом плане оказывает вода.

Твердые частицы могут стать причиной ускоренного износа деталей и выхода из строя агрегатов системы питания. Методики определения смазывающих свойств топлива не настолько глубоко разработаны, как это должно быть. Существует две стандартные методики проверки этого свойства: методы HFRR (стендовые испытания на высокочастотное возвратно-поступательное движение) и SBLOCLE (трение шарика в цилиндре), однако ни один из методов не дает однозначно точных результатов.

Исследования показали, что побочным эффектом процессов гидроочистки, использующихся для удаления из топлива соединений серы, является снижение содержания соединений, от которых зависят смазывающие свойства топлива. В Европе и США особенно обострилась проблема смазывающих свойств в последние годы в связи с ужесточением норм содержания серы в топливе: сразу же возросло количество неисправностей топливных насосов высокого давления.

Содержание серы – главный «экологический» показатель дизтоплива. Продукты сгорания серы при взаимодействии с водой образуют кислоты. Сера причиняет ущерб не только природе, но и двигателю – продукты ее сгорания провоцируют коррозию металла, а при контакте их с моторным маслом образуются твердые отложения (двигатель закоксовывается).

Согласно российскому ГОСТу содержание серы в дизтопливе не должно превышать 0,2%. Европейские и московские городские требования жестче – не более 0,05%. Некоторые отечественные нефтеперерабатывающие заводы уже начали выпуск дизтоплива с содержанием серы не более 0,035%, однако считается, что российское дизтопливо с низким содержанием серы обладает плохой смазывающей способностью, и для компенсации этого недостатка производители вводят в него противоизносные присадки.

Коэффициент фильтруемости. Исключительно важный параметр, характеризующий наличие в дизтопливе механических примесей, воды, смолистых веществ и парафинов, влияющих на эффективность и надежность работы топливной аппаратуры. Он определяется по степени засорения тарированного бумажного фильтра после пропускания через него 20 мл топлива при атмосферном давлении. По российскому ГОСТу коэффициент фильтруемости дизтоплива должен быть не менее 3,0. У дизельного топлива высшего сорта коэффициент фильтруемости не превышает 2,0. Как вы понимаете, особенно чувствительны к чистоте топлива дизели зарубежного производства. Срок службы бумажных топливных фильтров сильно зависит от степени загрязнения топлива. По некоторым данным, при изменении коэффициента фильтруемости от 3,0 до 2,0 срок службы фильтров увеличивается более чем вдвое.

Посторонние примеси в топливе. Некоторые посторонние вещества присутствуют в топливе изначально (например, сера), другие появляются после переработки нефти. В дизельном топливе могут размножаться микроводоросли и бактерии! Если микроорганизмы сильно размножатся, они могут засорить топливную систему и вывести из строя форсунки и насосы. Это случается, если цистерны топливозаправщиков не проходят регулярную обработку. В перечне работ, выполняемых при обслуживании топливных цистерн, обязательно должны быть предусмотрены меры по предотвращению размножения микроорганизмов. И все же следует точно убедиться, прежде чем применять средства уничтожения микроорганизмов, что они не повлияют отрицательно на полезные свойства дизельного топлива.

Еще одно вещество, оказывающее отрицательное влияние на качества дизельного топлива, – это парафин. Он ухудшает сгорание и засоряет систему питания. Для растворения парафина в солярку иногда добавляют спирт, но делать это категорически не рекомендуется! Смесь спирта с дизтопливом взрывоопасна! Кроме того, добавка небольшого количества спирта ухудшит смазывающую способность. Надо отметить также, что при добавлении спирта увеличивается цетановое число топлива.

Наиболее часто встречающийся вид посторонних примесей – твердые частицы, например пыль. Пыль может попадать в топливо, если не соблюдать правила эксплуатации топливозаправщика, например, использовать грязную палку в качестве топливоизмерительного щупа.

В поисках панацеи. Какие же меры нужны, чтобы предотвратить неисправности машин, связанные с использованием топлива? Как выстроить отношения с компанией, поставляющей топливо? Проще всего застраховаться от этих проблем – четко указать в договоре, что поставщик отвечает за качество доставленного (а не полученного на нефтеперерабатывающем заводе!) топлива. Многие руководители парков техники применяют эту меру довольно успешно. В настоящий момент поставщики топлива дорожат клиентами, особенно крупными, и готовы взять на себя ответственность за качество, тем более что хорошее топливо стоит дороже. В хозяйствах, где обращают должное внимание на качество топлива, его регулярно проверяют в лаборатории и в случае обнаружения некондиции меняют поставщика.

Если топливо поступает некачественное и применить описанные выше меры невозможно, будет сложно «найти виноватого» и все может окончиться неприятным судебным разбирательством, после которого, скорее всего, обе стороны останутся неудовлетворенными. Бывает и так, что топливная компания не имеет собственного транспорта и пользуется услугами стороннего автоперевозчика, который вносит неизвестное слагаемое в данное уравнение. Условия хранения топлива на месте доставки также могут быть неудовлетворительными, и если цистерны, в которые сливают топливо, плохо очищают, топливо будет попадать в баки машин уже грязным.

В стремлении выдержать рыночную конкуренцию мелкие поставщики топлива идут на поставки некачественного топлива. Даже если топливо не загрязнено, оно может не соответствовать требованиям стандарта по иным характеристикам.

Итак, есть масса возможностей, при которых качество топлива может ухудшиться, а выход в том, чтобы улучшать качество топлива как можно ближе к моменту его заправки в баки машин. Организовать и контролировать этот процесс должен тот, кто больше всего заинтересован, – конечный пользователь. Известно два способа решения проблемы, и каждый имеет сторонников и противников. Один способ – это фильтрация и сепарация, второй – применение присадок. Эти методы мы рассмотрим в следующей статье.

Дизельное топливо и его химические свойства | Моторное масло – ГСМ

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.

Основные физико-химические свойства дизельного топлива и их влияние на работу дизеля

Основными свойствами дизельного топлива, применяемого в двигателях с воспламенением от сжатия, является его самовоспламеняемость (цетановое число), фракционный состав, вязкость, коксуемость, зольность и т. п.

Цетановое число – показатель, характеризующий самовоспламенение дизельного топлива в цилиндре дизеля. Цетановое число определяют на специальной одноцилиндровой малолитражной моторной установке типа ИТ9-3 (ГОСТ 3122-52). В качестве первичного эталона используют топливо, состоящее из смеси цетана и альфа-метилнафталина.

Цетан – чистый углеводород Ch4-(Ch3)14-Ch4 парафинового ряда, который обладает очень хорошими воспламенитель-ными свойствами и обеспечивает мягкость работы дизеля. Его цетановое число условно принято за 100 единиц.

Альфа-метилнафталин -ароматический углеводород (СцНю), трудно воспламеняющийся, имеет большой период задержки самовоспламенения. Его цетановое число условно принято за нуль. Смешивая цетан с альфа-метилмафгалижш в разных пропорциях, получают эталонную топливную смесь с цетановыми числами от 0 до 100.

Склонность испытываемого дизельного топлива к воспламенению оценивают сравнением его с эталонным топливом. Так, например, если при испытании дизельного топлива воспламеняемость его оказалась равноценной эталонной смеси, состоящей из 45% цетана и 55% альфа-метилнафталина, значит, цетановое число испытываемого топлива равно 45. Следовательно, цетановым числом называется показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный такому процентному (по объему) содержанию цетана в смеси с альфа-метилнафталином, который по характеру сгорания, по самовоспламеняе, мости соответствует испытываемому топливу. От величины цетанового числа зависит жесткость работы дизеля и удельный расход топлива.

Применение топлива с низким цетановым числом приводит к увеличенному периоду задержки или запаздыванию самовоспламенения. В этом случае в камере сгорания накапливается большая масса топлива, которая затем мгновенно сгорает (взрывное горение). При этих условиях давление в цилиндре нарастает скачкообразно, происходит жест кая работа дизеля (слышится металлический стук), вследствие этого происходит большая нагрузка на коренные подшипники, повышается их износ и выход из строя.

На рис. 3 показана зависимость жесткости (нарастания давления) работы дизеля от величины цетанового числа топлива. Замеченный стук в дизеле тепловоза связан не только с низким цетановым числом дизельного топлива, но и может зависеть от уменьшения степени сжатия, понижения температуры воды в системеохлаж-дения и т. д. В зимнее время при пуске холодного дизеля также может наблюдаться работа дизеля со стуком, однако по мере прогрева дизеля стук в нем пропадает. Жесткая работа дизеля также может наблюдаться при большом опережении впрыска топлива, а при уменьшении опережения впрыска, наоборот, работа дизеля становится мягче.

При нормальном цетановом числе период запаздывания воспламенения топлива мал, оно воспламеняется сразу же при входе в камеру сгорания. Давление в цилиндре нарастает плавно, двигатель работает мягко, без стуков и процесс сгорания топлива в цилиндре идет нормально. Дизельное топливо с чрезвычайно высоким цетановым числом (выше 70-75) не успевает полностью перемешиваться с воздухом, в результате чего оно преждевременно воспламеняется в цилиндре дизеля. Сам процесс сгорания происходит при недостаточном количестве воздуха, вследствие чего топливо догорает на линии расширения; от этого падает экономичность дизеля, появляется дымный выхлоп, увеличивается нагарообразование и т. д.

Дизельное топливо, используемое на тепловозах железнодорожного транспорта, имеет цетановое число не ниже 40. Это обеспечивает нормальное сгорание топлива и мягкую работу дизеля. Проведенными работами на автотракторных дизелях установлено, что применение топлива с большим цетановым числом значительно уменьшает его удельный расход (рис. 4) и сокращает время на запуск дизеля. Так, например, при использовании топлива с цетановым числом 53 дизель можно запустить через 3 сек, а топлива с цетановым числом 38 – через 45-50 сек. Цетановое число зависит также от химического состава топлива, т. е. от соотношения в топливе основных групп углеводородов.

В табл. 4 приведено цетановое число некоторых углеводородов.

Таблица 4

Углеводороды	Химическая формула	Цетановое число
Парафиновые
Н-гексадекаи (цетан) . .	СівНзі	100
Нафтеновые
	С40Н20	48
Ароматические
Альфа-метилнафталии . .	С10Н7СН3	0

Из табл. 4 видно, что самым высоким цетановым числом обладают парафиновые углеводороды, а самым низким – ароматические. Цетановое число, как правило, повышают путем введения в состав топлива специальных присадок, а также за счет улучшения технологии его изготовления.

Фракционный состав-показатель, характеризующий свойство топлива испаряться, т. е. переходить из жидкого состояния в газообразное при каких-то определенных температурах. Фракционный состав топлива определяют на специальной аппаратуре (рис. 5) следующим образом.

Рис. 5. Аппаратура для определения фракционного состава дизельного топлива: 1 – штатив; 2 – термометр; 3 -масляная трубка; 4 – холодильник; 5 – кожух; в – мерным цилиндр; 7 – горелка; 8 – защитный кожух; 9 – колба В стандартную колбу заливают 100 мл* испытываемого топлива и нагревают горелкой. Пары топлива по отводной трубке попадают в холодильник, где конденсируются и стекают в мерный цилиндр. Падение первой капли топлива из трубки холодильника в мерный цилиндр принимают за температуру начала перегонки топлива. Затем по мере перегонки отмечают по термометру температуру, при которой в мерном цилиндре собираетсяопределенный процент отгона топлива (50; 90; 98%) или же процент отгона топлива, соответствующий определенным температурам (290; 340; 370°С).

Дизельное топливо для двигателей тепловозов, выпускаемое по ГОСТ 10489-63, должно иметь следующий фракционный состав:

50% зимнего (ТЗ) и летнего топлива (ТЛ) перегоняется соответственно при температуре не свыше 275 и 290°С, а 98% зимнего и летнего топлива должно перегоняться соответственно при температуре не свыше 340 и 360°С. Чем ниже температура перегонки топлива (98%), тем меньше в нем фракций, которые трудно испаряются.

Для быстроходных тепловозных дизелей, где очень мало времени приходится на процессы смесеобразования и испарения, должно применяться топливо с меньшим содержанием фракций с высокой температурой кипения. Дизельное топливо утяжеленного фракционного состава ухудшает смесеобразование, медленно испаряется, в смеси остаются недоиспарившиеся капельки, в результате чего догорание топлива происходит во время такта расширения, сгорание получается неполным, наблюдается дымный выхлоп, повышается нагарообразование, закок-совывание форсунок, увеличивается расход топлива, не реализуется полная мощность дизеля.

Использование топлива с чрезмерно облегченным фракционным составом снижает цетановое число, уменьшает вязкость, увеличивает износ топливной аппаратуры. За счет быстрого испарения большого количества подготовленной смеси вызывается резкое нарастание давления в цилиндре и жесткая работа дизеля.

Вязкость – показатель, характеризующий внутреннее трение жидкости, т. е. трение, возникающее между молекулами жидкости (слоями) при их перемещении под действием внешней силы. Величина вязкости выражается в единицах динамической или кинематической вязкости и в условных единицах.

Динамической вязкостью, или коэффициентом внутреннего трения жидкости, называется сила сопротивления двух слоев жидкости площадью 1 см2, нахо дящихся на расстоянии 1 см друг от друга и перемещающихся один относительно другого под влиянием внешней силы в 1 дину со скоростью 1 см!сек.

Динамическая вязкость обозначается греческой буквой г] (эта) и выражается в системе единиц СГС (сантиметр-грамм-секунда) в честь французского ученого Ж- Пуазейля, в пуазах (сокращенно пз). Величина в 100 раз меньше пуаза называется сантипуазом (сокращенно спз). В единицах технической системы МКС (метр-килограмм-секунда) динамическая вязкость имеет размерность кг-сек1м2.

Существует следующее соотношение между динамической вязкостью, выраженной в системе СГС и МКС:

1 пз = 0,0102 кг сек/м2.

В настоящее время введена новая Международная система единиц -СИ. В этой системе за единицу силы принят ньютон (н), а за единицу динамической вязкости:

(1 «) (1 сек) : (1 м3).

Соотношения между новыми и старыми единицами вязкости следующие:

1 кг сек/м2 = 9,80665 м сек/м2=9,80665 кг сек/м2;

1 пз=1 дин сек! см2 = 0,1 н- сек/м2.

Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости данной жидкости к ее плотности при температуре определениягде V-кинематическая вязкость; – динамическая вязкость; (1 – плотность.

За единицу кинематической вязкости в системе СГС принят «стоке (ст)» (по имени английского ученого Дж. Стокса), а сотая часть называется сантистоксом (ест). Кинематическая вязкость в Международной системе единиц (СИ) измеряется квадратным метром на секунду и обозначается м2/сек. Для того чтобы реально представить себе величину вязкости в сантистоксах, следует иметь в виду, что вязкость дистиллированной воды при температуре плюс 20,2°С равна 1 ест. Если дизельное топливо поступает на тепловозы с вязкостью 3,5 ест при температуре плюс 20,2°С, то, следовательно, оно будетпочти в 3,5 раза медленнее, чем вода, вытекать через капиллярную трубку вискозиметра.

Динамическую и кинематическую вязкость определяют капиллярными вискозиметрами. Тип такого вискозиметра изображен на рис. 6. Он представляет собой У-об разную изогнутую стеклянную трубку с коленами А и Б. Колено А имеет два расширения, переходящие в капиллярную трубку 1. Между расширениями сделаны отметки а и б. В колене Б имеются отводной отросток 3 и расширенная емкость 2.

Для определения кинематической вязкости в вискозиметр путем засасывания вводят топливо и помещают его в ванну с жидкостью (глицерином, водой, прозрачным маслом и пр.). Температуру ванны доводят до 20±0,2°С (вязкость дизельного масла определяют при температуре 100°С). Засасывание топлива производят несколько выше деления а при помощи резинового шланга, надетого на отводную трубку вискозиметра, после чего измеряют (между отметками а и б) время истечения топлива через капиллярную трубку 1 и по формуле вычисляют его вязкость.

Условной вязкостью (ВУ) называется отношение истечения через калиброванное отверстие вискозиметра типа ВУ 200 мл топлива при определенной температуре ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре плюс 20°С. Величина этого отношения принимается за число условных градусов. Вязкость является очень важным эксплуатационным показателем качества дизельного топлива. От нее зависят процессы испарения и сгорания топлива, а также долговечность и надежная работа топливной аппаратуры.

В табл. 5 приведен удельный расход топлива в зависимости от вязкости для четырехтактного двигателя У,и = 145 (поданным проф. Лосикова).

Рис. 6. Капиллярный вп скозиметр для определе ния кинематической вязкости: 1 – капиллярная трубка; 2 -расширенная емкость; 3-огводной отросток Таблица 5

	Вявкость условная при температуре 50°С
Показатели	1,58	1,70	2,33	5,4	8,55
Удельный расход топлива в	246	250	247	260	328
Дымность (условные единицы) .	77	76	82	85,6	98

Дизельное топливо с малой вязкостью обладает плохими смазывающими свойствами. Так как смазкой для плунжеров топливного насоса служит само топливо, то при применении топлива с малой вязкостью будет происходить повышенный износ форсунок и плунжерных пар. С понижением вязкости уменьшается объемная подача топлива, увеличивается при этом подтекание через неплотности в прецизионных парах насосов и форсунок, что приводит к уменьшению производительности насоса высокого давления, снижению давления впрыска и падению мощности дизеля.

Дизельное топливо, применяемое для тепловозов, имеет следующие пределы вязкости в ест при температуре 20°С:

ГОСТ 4749-49	Нижний предел	Верхний предел
Летнее (ДЛ) ..	3,5	8,0
Зимнее (713) ..	3,5	6,0
ГОСТ 10489-63
Летнее (ТЛ) ..	3,5	6,5
Зимнее(ТЗ) . .	2,2	5,0

Практика эксплуатации тепловозных дизелей показывает, что указанные пределы вязкости дизельного топлива обеспечивают нормальное сгорание и удовлетворительную работу топливной аппаратуры.

Зольность. После сгорания дизельного топлива в цилиндрах двигателя в незначительных количествах может образоваться зола, наличие которой может вызватьувеличенный износ деталей цилиндро-поршневой группы дизеля. Кроме того, она способствует увеличению прочности нагара в системе дизеля. Для дизельного топлива, применяемого на тепловозах, зольность топлива допускается не более 0,02%.

Коксуемость. Коксуемостью дизельного топлива называется процент содержания в топливе кокса (углистого остатка), полученного нагреванием топлива при высокой температуре (800-900°С) без доступа воздуха. Коксуемость характеризует очистку нефтепродуктов от асфаль-тосмолистых веществ и является показателем, по которому косвенным образом можно судить о склонности топлива к нагарообразованию и закоксовыванию форсунок. Коксуемость дизельного топлива допускается в пределах 0,005-0,10%.

Наибольшее количество коксующихся продуктов находится в фракциях дизельного топлива, имеющих более высокую температуру кипения. Поэтому ГОСТом предусматривается определение коксуемости по 10%-ному остатку топлива, который получается при фракционной перегонке. В дизельном топливе для тепловозов коксуемость 10%-ного остатка должна составлять не более 0,5%.

Коррозийные свойства топлива. Коррозийность топлива характеризуется наличием в нем воды, кислот, щелочей и сернистых соединений, содержание которых в топливе ГОСТом и техническими условиями строго ограничено.

Во всех топливах не должно быть водорастворимых кислот (серной, соляной, азотной) и щелочей (едкое кали, едкий натр), так как эти вещества вызывают сильную коррозию металлов. Для определения содержания водорастворимых кислот и щелочей в топливе берут в делительную воронку 50 мл топлива и такое же количество дистиллированной воды, подогретой до температуры 70-80°С, тщательно их перемешивают (взбалтывают). Если в топливе имеются кислоты или щелочи, они растворяются в воде.

После отстаивания воду через краник спускают в две пробирки. В одну пробирку с водой добавляют в качестве индикатора две-три капли метилоранжа, а в другую – три-четыре капли фенолфталеина. Если метилоранж окрасит воду в красный цвет, то в топливе имеется кисло та. Если во второй пробирке после добавления фенолфталеина появится малиновая окраска, то в топливе есть щелочь. Если в топливе нет водорастворимых кислот и щелочей, то цвет воды в пробирках при введении индикаторов не меняется.

Дизельное топливо также испытывают на отсутствие в нем активных сернистых соединений (сероводорода, меркаптановых соединений, свободной серы), которые вызывают сильную коррозию металла. Для этого берут пластинку из электролитической меди стандартных размеров и погружают ее в топливо на 3 ч при температуре 50°С. Если пластинка покроется темным налетом или пятнами (черными, бурыми, серыми, коричневыми и т. п.), топливо бракуют. Кислотное число топлива определяется количеством миллиграммов едкого калия (КОН)*, потребного для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мл топлива. В дизельном топливе для тепловозов кислотность допускается не более 5 мг КОН на 100 мл топлива.

Наличие в топливе органических кислот (нафтеновых и др.) в пределах норм особого вреда двигателям и таре, где хранится топливо, не приносит. Они почти не вызывают коррозии черных металлов, а с цветными металлами (в первую очередь со свинцом и цинком) дают лишь незначительную коррозию. Однако при содержании органических кислот выше норм, предусмотренных ГОСТом, возрастает коррозийная агрессивность топлива, что способствует увеличенному нагарообразованию в двигателе.

Сера. Дизельное топливо, изготовляемое из малосернистых нефтей по ГОСТ 4749-49, и гидроочищенное дизельное топливо из сернистых нефтей, содержит серы до 0,2%. Такое топливо называется малосернистым. Дизельное топливо, изготовляемое из восточных сернистых нефтей по ГОСТ 305-62, содержит серы до 1%. . Эти кислоты вызывают сильную коррозию деталей цилиндро-поршневой группы дизеля.

Наибольшая конденсация и образование воды из продуктов сгорания могут происходить в период запуска и прогрева двигателя, а также при работе дизеля на малых оборотах и при понижении температуры охлаждающей воды.

Характерной особенностью эксплуатационной работы дизелей магистральных и маневровых тепловозов является их частая работа на режимах переменных нагрузок и холостом ходе, т. е. в тех условиях, при которых создаются наиболее благоприятные условия для коррозии, нагарообразования и лакоотложений. Поэтому в условиях эксплуатации при использовании в двигателях тепловозов сернистого топлива необходимо принимать меры для сокращения работы дизелей в холодном состоянии и с низкой температурой охлаждающей воды.

При опытном эксплуатационном применении в двигателях тепловозов ТЭЗ дизельного топлива с содержанием серы 0,8-1,0% и масла Д-11 (ГОСТ 5304-54) без присадки было установлено, что по сравнению с использованием малосернистого топлива (0,1-0,2%) увеличивается объем ремонта поршней в 4 раза, цилиндровых втулок в 1,5-2, поршневых колец в 1,2-2, коренных и шатунных вкладышей в 1,4-1,7 раза. Кроме того, увеличивается нагароотложение в каналах масляного охлаждения поршней, на продувочных и выпускных окнах цилиндровых гильз; повышается кислотность масла и т. д.

Для увеличения срока работы дизелей тепловозов в последние годы на железнодорожном транспорте проводился ряд исследований по снижению процентного содер-

кания серы в составе топлива (до 0,2-0,5%) и разработке, испытанию и применению в двигателях дизельного масла с эффективными присадками, нейтрализующими вредное влияние серы. В результате проведенных исследований был разработан и утвержден ГОСТ 10489-63 на топливо для тепловозных дизелей с содержанием серы до 0,5%.

Фактические смолы. Этот показатель характеризует эксплуатационные свойства дизельного топлива. Оценивается он количеством миллиграммов смол, содержащихся в 100 мл топлива. Смолы в топливе являются сложными продуктами окисления, полимеризации и конденсации непредельных углеводородов, а также других нестабильных соединений. Количество смол зависит от химического состава и качества очистки топлива при производстве.

В крекинг-продуктах их находится значительно больше, чем в соответствующих прямогонных топливах. Наличие смол в топливе увеличивает отложения и на-гарообразования в двигателях.

Кроме того, смолы способствуют закокшвыванию отверстий у форсунок.

При длительном хранении дизельного топлива с большим содержанием смол из него выделяются смолистые вещества, которые, перемешиваясь с водой, от-стоями, ржавчиной и свежим топливом, могут образовывать стойкую эмульсию. Попадание такой эмульсии в топливную систему тепловоза может привести к засорению топливных фильтров, к коррозии и ухудшению состояния плунжерных пар и даже к перебоям работы дизеля.

Характерными внешними признаками наличия смол в топливе является изменение цвета. Чем больше смол в топливе, тем оно становится темнее. По данным канд. хим. наук Н. С. Чурилина, увеличение содержания смол в дизельном топливе сопутствует увеличению его удельного веса, содержанию кокса, кислотности, вязкости и т. д На рис. 7 показано влияние содержания фактических смол на кислотность топлива. При наличии в топливе 200 мг фактических смол на 100 мл кислотность топлива возрастает до 7 мг КОН на 100 мл топлива, что значительно выше количества, предусмотренного техническиминормами на стандартное дизельное топливо. В технических условиях на дизельное топливо для транспортных дизелей содержание фактических смол на 100 мл установлено не более 40 мг для зимнего сорта топлива и не более 60 мг для летнего.

Рис. 7. Влияние содержания фактических смол на кислотность топлива Йодное число. Йодным числом дизельного топлива называется количество йода (в г), присоединившегося к 100 г топлива в определенных условиях, йодное число характеризует содержание в топливе непредельных углеводородов, которые способны осмоляться. Для топлива, применяемого в тепловозных дизелях, йодное число установлено на 100 г топлива не более 6.

Температура вспышки, помутнения и застываиия; Температурой вспышки называется та температура, при которой пары топлива образуют с воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки является показателем, гарантирующим пожарную безопасность при применении и хранении топлива.

Для двигателей тепловозов температура вспышки топлива имеет очень важное значение, так как в дизельном помещении тепловоза в летнее время года температура окружающего воздуха бывает от 60 до 70°С, в результате чего концентрируется большое количество паров топлива, которые при определенных условиях могут вызвать пожар.

По температуре вспышки косвенно можно судить о вязкости и фракционном составе топлива. Так, например, понижение против предусмотренной ГОСТом температуры вспышки дизельного топлива указывает на наличие керосиновых и бензиновых фракций, т. е. наиболее легких нефтепродуктов, которые при сгорании повышают жесткость работы дизеля.

Температурой помутнения называется та температура, при которой в топливе начинается выделение твердых углеводородов или микроскопических капелек воды. При таких условиях дизельное топливо из прозрачного становится мутным. Помутнение топлива является сигналом к закупорке топливных фильтров, а в дальнейшем и к прекращению подачи топлива. Летние сорта дизельного топлива имеют температуру помутнения минус 5°С, а зимние минус 25°С.

Температурой застывания топлива называется та температура, при которой налитое в пробирку топливо загустевает настолько, что уровень его остается неподвижным в течение 1 мин при наклоне пробирки на 45°. Температура застывания имеет важное эксплуатационное значение для оценки подвижности топлива при низких температурах окружающей среды. Зимнее дизельное топливо имеет температуру застывания минус 35-45°С, а летнее – минус 10°С.

Механические примеси и вода. По техническим условиям механические примеси и вода в дизельном топливе не допускаются. Однако в условиях эксплуатации топливо засоряется пылью, песком и т. д. Это явление наблюдается особенно в летнее время года в районах с сухим и жарким климатом, а также на складах топлива, где заправка тепловозов топливом и песком производится одновременно в непосредственной близости друг от друга.

Наличие механических примесей в топливе приводит к засорению фильтров, сопел форсунок, к усиленному износу плунжерных пар и даже к выходу их из строя. Исследованиями ЦНИИ МПС установлено, что 84% прецизионной (особо точной) поверхности плунжерных пар в дизелях 2Д100 бракуются в эксплуатации за счет абразивного взноса инородными твердыми частицами. Следовательно, долговечность и нормальная работа топливной аппаратуры в значительной степени зависят от чистоты топлива.

Для того чтобы предохранить дизельное топливо от загрязнения, оно перед подачей на тепловоз и в топливную систему проходит через целую систему фильтров. Так, например, при заправке тепловоза топливо проходит через сетчатые фильтры, вставленные в заправочный пистолет и горловины топливных баков. Кроме того, перед подачей в топливную аппаратуру оно дважды проходит через хлопчатобумажный фильтр грубой очистки, задерживающий попавшие механические примеси размером от 80 до 120 мк (микрон), и войлочный фильтр тонкой очистки, задерживающий частицы размером 20-25 мк.

Присутствие воды в дизельном топливе ухудшает процесс сгорания топлива и приводит к коррозии топливной аппаратуры (рис. 8). Большую опасность вода представляет в зимнее время, так как при пониженных температурах окружающей среды она превращается в лед, забивает топливные фильтры и в конечном счете приводит к перебоям подачи топлива. В летнее время вода из топлива выпадает в осадок на дно бака, и если ее не спускать, она может также привести к перебоям работы дизеля. Поэтому на период с 1 мая до 1 октября допускается в пунктах сдачи дизельного топлива марки ДЛ содержание «следов»1 воды. В зимних дизельных топливах содержание воды не допускается.

Систематический спуск из топливных баков отстоявшейся грязи и воды надо производить после стоянки тепловоза не менее 4-5 ч. При ремонтах топливные баки следует очищать и промывать чистым дизельным топливом.

Присутствие в топливе большого количества воды можно определить на глаз. Это делается так. Набирают топливо в бутылку и закрывают ее пробкой. Вода как более тяжелая будет оседать на дно бутылки в виде отдельного слоя. Незначительное количество воды и механических примесей можно обнаружить, если дизельное топливо в бутылке привести в быстрое вращательное движение, тогда частицы примеси и капли воды будут сразу заметны.

Удельный вес и плотность. Удельным весом нефтепродукта принято условно называть отношение веса определенного объема топлива, взятого при температуре плюс 20°С, к весу такого же объема воды, имеющей температуру ниже 4°С. Удельный вес топлива – 20 , имеет обозначение -у- (читается этотак: испытываемый нефтепродукт взят при температуре 20°С, а вода-при 4°С).

Вместо понятия удельный вес пользуются понятием плотность, которая измеряется массой тела, заключенной в единице его объема. Плотность имеет размерность г/см3 и обозначается греческой буквой Р (ро).

Плотность и удельный вес определяют при помощи нефтеденсиметра (ареометра). Для этого нефте-денсиметр (рис. 9) опускают в стеклянный цилиндр, куда залито испытываемое топливо, и отмечают на шкале 3 деление, до которого он погрузился. По верхнему краю мениска а-б ведут отсчет. Ввиду того что плотность топлива, как и всякой жидкости, зависит от температуры, то по шкапе 2 термометра определяют температуру топлива. Вес топлива определяется умножением удельного веса топлива на его объем. Если удельный вес топлива был определен при температуре выше или ниже 20°С, то его нужно привести к температуре 20° по формуле Г’4°-р4 + Т(<-20°), где р*и- плотность испытываемого топлива при температуре 20СС;

Р4 – плотность топлива, замеренная при температуре испытания Г; 7 – средняя температурная поправка плотности топлива, которая определяется по специальной таблице (для дизельного топлива плотностью 0,780-0,850 эта поправка равна 0,0008 – 0,0007). Пример. Предположим, что удельный вес дизельного топлива при температуре плюс 1б°С равен 0,850, а при температуре плюс 20°С его удельный вес будет меньше 0,850. Это уменьшение будет равно температурной поправке на ГС, умноженной на разницу температур между 16 и 20°С, т. е. будет равно 0,0007X4 = 0,028. Вычитая найденную поправку из удельного веса топлива при температуре плюс 16°С, получим удельный вес дизельного топлива при температуре плюс 20°С (0,850 – 0,028 = = 0,822). Если удельный вес замерен при температуре выше плюс 20°С, вычисленную температурную поправку нужно прибавить к замеренному удельному весу. При измерении количества дизельного топлива в баках или емкостях удельный вес следует определять при температуре замера.

⇐ | Общие сведения о топливе | | Г. Д. Меркурьев. Тепловозной бригаде о топливе и смазке | | Деповской контроль за качеством дизельного топлива | ⇒

Эксплуатационные показатели дизельного топлива

К основным эксплуатационным показателям дизельного топлива относятся:

Цетановое число, которое является показателем его воспламеняемости. Его величина отображает способность топлива к воспламенению и период задержки (временной промежуток от его впрыска до начала горения). Цетановое число дизельного топливо влияет на его расход, жесткость работы двигателя, дымность газов и запуск двигателя. Чем выше это число, тем лучше воспламеняемость топлива, короче временные промежутки между впрыском и воспламенением, плавность работы двигателя и экономико-технические показатели работы двигателя.

Цетановый индекс – цетановое число (расчетное), до добавления повышающей присадки в дизельное топливо. Цетаноповышающие присадки по-разному влияют на физический и химический состав топлива, поэтому следует избегать их передозировки. Во избежание изменения состава, необходимо чтобы разница между цетановым числом и цетановым индексом была минимальной. Цетановый индекс является определяющим фактором качества дизельного на промежуточной стадии его производства.

Фракционный состав, как и цетановое число, – это показатель качества дизельного топлива. Он определяет расход топлива во время работы двигателя, легкость запуска и бесперебойность работы, износ деталей, образование нагара и закокосованности на форсунках, пригорания колец. Средняя испаряемость (температура выкипания половины объема топлива) отображает рабочие фракции топлива, от которых зависит запуск двигателя, время прогрева, стабильность и приемистость работы, плавность переключения режимов работы. Полнота испарения топлива – температура, при которой выкипает 95% топлива. Если ее значение велико, то топливо не успевает полностью испариться и оседает на стенках цилиндра в виде пленки или капель, что в свою очередь приводит к образованию нагара, разжижается масло и снижается рабочий ресурс.

Температура вспышки в закрытом тигле – самое низкое значение температуры топлива, при которой над поверхностью образуется воспламеняющаяся смесь паров, газов и воздуха.

Массовая доля серы – характеристика по своей сути двойственная. С одной стороны, повышенное содержание серы указывает на «грязный» выхлоп, а также приводит к образованию кислотных соединений, которые снижают качество масла в двигателе. Ухудшается качество смазывающих, износостойких и моющих характеристик масла, а также образовывается серный нагар. Результат – малый ресурс работы двигателя. Во избежание износа двигателя, приходится сокращать межсервисный промежуток для обслуживания автомобиля, а, следовательно, повышаются расходы владельца.

Другая сторона – уменьшение содержания серы в топливе приводит к снижению смазывающих свойств топлива, что влечет за собой уменьшение рабочего ресурса ТНВД и форсунок. Тогда необходимо вводить в него специальные противоизносные присадки.

Кинематическая вязкость и плотность топлива – характеристики, которые определяют и обеспечивают нормальную и бесперебойную подачу топлива, его распыляемость в камере сгорания.

Смазывающая способность дизельного топлива – характеристика, которая определяет срок службы элементов топливной системы.

«Магнум Ойл» предлагает дизельное топливо высокого качества по выгонным ценам.

Физические свойства дизельного топлива, мазута и WLDF Получены…

Контекст 1

… непрерывно перемешиваемый образец перегоняли и собирали в контейнер. Были исследованы характеристики произведенного топлива, такие как плотность, вязкость, температура вспышки и воспламенения, содержание серы, теплота сгорания и перегонки, и результаты представлены в таблице 1. …

Контекст 2

… и физические характеристики полученных образцов топлива, такие как температура вспышки, плотность, вязкость и содержание серы, а также результаты дистилляционных испытаний были исследованы с использованием измерительных приборов.Результаты, полученные в результате измерений, приведены в таблице 1 …

Контекст 3

… любого топлива очень важны с точки зрения принятия решения о том, можно ли использовать топливо для желаемого применения или нет. Поэтому измерены некоторые характеристики производимого ОТОО, и эти характеристики приведены в таблице 1 вместе с нормативными значениями дизельного топлива и мазута. Таблица 1 показывает, что некоторые параметры плотности, температуры кипения, вязкости, температуры вспышки и низшей теплотворной способности соответствуют стандартным значениям дизельного топлива или достаточно близки к стандартным значениям….

Контекст 4

. .. измерены некоторые характеристики производимого WLDF, и эти характеристики показаны в таблице 1 вместе со стандартными значениями дизельного топлива и мазута. Таблица 1 показывает, что некоторые параметры плотности, температуры кипения, вязкости, температуры вспышки и низшей теплотворной способности соответствуют стандартным значениям дизельного топлива или достаточно близки к стандартным значениям. Однако количество серы значительно превышает это значение. …

Контекст 5

… результаты перегонки отработанного смазочного дизельного топлива вместе с дизельным топливом приведены в – 40 – 308 60 – – – 316 – 50 – 40 320 – – 50 – 327 70 – – – 340 – 60 – 50 351 80 70 60 – 355 – – – 60 359 – – 70 – 362 90 80 – 70 364 95 – – – 366 – – 80 – 369 – – 90 80 372 – 90 – 90 375 – 95 – – 381 – – 95 – 385 – – – 95 на каждую каплю выше, чем у использованного в исследовании образца дизельного топлива. Чем выше температура перегонки, тем выше эффективность сгорания, что увеличивает мощность двигателя. Влияние добавки (Na 2 CO 3 ) на объемы перегонки показано в Таблицах 3 соответственно….

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Дизельное топливо, полученное из возобновляемых источников

Опубликовано в июле 2019 г. | Идентификатор: FAPC-177

От Нурхан Данфорд

Существующая номенклатура или названия, используемые для различных видов биотоплива, могут вводить в заблуждение и/или сбивает с толку обычного человека и даже обученного в этой области персонала. беглый Обзор литературы ясно показывает, что для описания тот же вид топлива; и наоборот, один термин может использоваться для описания различных типов топлива.

 

Например, термины биодизель, биодизель второго поколения, Фишера-Тропша (ФТ) возобновляемое дизельное топливо, HVO (гидроочищенное растительное масло), зеленое дизельное топливо и возобновляемое дизельное топливо использовались взаимозаменяемо для топлива, напоминающего нефтяное дизельное топливо и полученного из биологические источники.Цель этого информационного бюллетеня – подчеркнуть различия среди дизельных топлив, полученных из возобновляемых ресурсов и произведенных с использованием различных приемы обработки.

 

Дизельный двигатель, также называемый двигателем с воспламенением от сжатия (CIE), представляет собой двигатель внутреннего сгорания. двигатель внутреннего сгорания, использующий теплоту сжатия для воспламенения топлива, впрыскиваемого в камера сгорания.В то время как топливо воспламеняется свечой зажигания в искровом зажигании. двигатель, например бензиновый. Как следует из названия, дизельный двигатель работает на дизельном топливе. топлива и имеет более высокий тепловой КПД, чем двигатель с искровым зажиганием.

 

Нефтяное дизельное топливо, представляющее собой очень сложную смесь алканов с прямой и разветвленной цепью. и ароматических соединений, широко используется в CIE.Гексадекан (цетан) является эталоном состав, используемый для оценки качества воспламенения дизельного топлива по цетановой шкале, понятие, подобное октановому числу, используемому для бензина. Длина углеродной цепи алканов, присутствующих в дизельном топливе, определяет цетановое число.

 

Дизельное топливо, содержащее большое количество короткоцепочечных и изомеризованных соединений, имеет более низкие цетановые числа, в то время как дизельное топливо, состоящее в основном из длинноцепочечных алканов, имеет более высокое цетановое число.ASTM D975 и EN 590 являются широко используемым нефтяным дизельным топливом. стандартами США и Европы соответственно.

 

Как правило, растительные масла состоят в основном из молекул триацилглицеридов. Низкие концентрации (<2 процентов) молекул свободных жирных кислот (СЖК) также присутствуют в растительных маслах. И триацилглицериды, и СЖК содержат относительно длинные линейные алифатические углеводороды. цепи, которые являются частично ненасыщенными и имеют длину углеродной цепи и молекулярную вес аналогичен молекулам, обнаруженным в нефтяном дизельном топливе.

 

Следовательно, цетановое число дизельного топлива, полученного из возобновляемых ресурсов, таких как растительных масел является высоким, более 70. Алканы с длинной цепью менее желательны из-за их неблагоприятное влияние на низкотемпературные свойства дизельных топлив. Короткая цепь соединения улучшают хладотекучесть дизельных топлив.

 

К преимуществам растительных масел как топлива относится высокая теплоемкость (около 88 процентов нефтяного дизельного топлива № 2), пониженное содержание серы и ароматики, биоразлагаемость и получены из возобновляемых источников.

 

Высокая вязкость растительного масла (от 28 до 40 мм ² /с), в 10-20 раз выше, чем у нефтяного дизельного топлива, представляет собой серьезную проблему, связанную с прямое использование растительных масел в качестве топлива в CIE.Низкая летучесть и высокая вязкость растительных масел препятствуют полному сгоранию и приводят к образованию отложений в топливных форсунках дизельных двигателей.

 

Растительные масла и жиры могут быть модифицированы для улучшения их характеристик в CIE. Пиролиз (крекинг), гидродеоксигенация, разбавление углеводородами (смешение, эмульгирование) и процессы переэтерификации производят дизельное топливо с улучшенными характеристиками двигателя. Каждый процесс дает топливо с различным химическим составом и свойствами.

 

Переэтерификация растительного масла или животного жира спиртом (метанолом или этанолом) снижает вязкость масла или жира (от 4 до 5 мм2/с) до уровня, близкого к нефти дизель. Продукты переэтерификации или моноалкиловые эфиры жирных кислот относятся к как биодизель и получил обозначение B100.Стандарты биодизеля ASTM D6751 и EN 14214 используется в США и Европе соответственно. (См. FAPC-150 «Технологии производства биодизеля». информационный бюллетень для получения подробной информации о методах производства биодизеля и продукте характеристики.)

 

Биодизель имеет несколько недостатков, включая низкую стабильность при хранении топлива, плохое свойства текучести в зимнем климате и чрезмерная растворимость, что может привести к проблемы совместимости. Разбавление растительных масел и биодизеля этанолом, керосином дизельное топливо и растворители, такие как растворитель Стоддарда (48 процентов парафинов и 52 процента нафтены) был протестирован для смягчения проблем, связанных с высоким содержанием овощей. вязкость масла. Тем не менее, эти смеси по-прежнему могут вызывать закупорку форсунок и низкую производительность двигателя. проблемы с производительностью. Исследования и разработки в этой области продолжаются до сих пор.

 

Микроэмульсии представляют собой термодинамически стабильные дисперсии двух несмешивающихся жидкостей. содержащие соответствующее количество поверхностно-активных веществ.Микроэмульсии были протестированы как топливные смеси с низкой вязкостью, содержащие значительное количество растительного масла. Тем не мение, топлива, приготовленные в виде микроэмульсий, имеют низкие цетановые числа и низкую теплотворную способность. по сравнению с дизельным топливом № 2.

 

Вязкость углеводородов зависит от длины углеродной цепи.процесс пиролиза, также называемый термическим крекингом, уменьшает длину углеводородной цепи и, следовательно, снижает вязкость. Термический крекинг растительных масел требует относительно высоких температур. (от 250 до 350°C) и скорости нагрева. Продукт, полученный в результате термического крекинга и пиролизное масло необходимо перегонять, чтобы получить возобновляемое дизельное топливо со свойствами, напоминающими те из нефтяного дизельного топлива.Недавно был принят стандарт ASTM (D7544) для пиролизных масел. изданный.

 

Одно из различий химического состава между нефтяным маслом и растительным маслом это содержание кислорода. Растительные масла содержат от 10 до 12 процентов кислорода по весу, тогда как ископаемое топливо обычно содержит незначительное количество кислорода.

 

Содержание кислорода отрицательно влияет как на удельную энергию, так и на свойства горения масел. В процессе гидродеоксигенации двойные связи насыщаются водородом. и удаляет кислород из молекулы триаглиглицеридов или растительного масла. Этот процесс также называется декарбоксилированием, декарбонилированием или дегидратацией.

 

Гидрирование карбоксильных групп требует температур выше 300°C. То продукт, полученный в результате процесса гидродеоксигенации, представляет собой HVO, экологически чистое дизельное топливо или возобновляемое топливо. дизель. Процесс UOP/Eni EcofiningTM (см. ссылку 3) позволяет производить экологически чистое дизельное топливо.

 

Green Diesel — это богатое парафином, полностью деоксигенированное дизельное топливо, которое полностью сгорает.Подобно биодизелю, зеленое дизельное топливо производится непосредственно из натуральных масел и жиров. и обеспечивает значительную выгоду в качестве альтернативного топлива по отношению к теплице. снижение выбросов газа.

 

Процесс UOP позволяет использовать более дешевые материалы, такие как талловое масло и отработанные смазки. использоваться в качестве исходного сырья.В отличие от биодизеля, топливные свойства которого зависят от исходного сырья. химический состав, свойства зеленого дизельного топлива не зависят от сырья и холода. свойства потока и могут контролироваться путем регулирования условий процесса. Зеленый дизель имеет такую ​​же энергоемкость, меньшую плотность и более высокое цетановое число, чем нефть дизель.

 

Биомасса может быть газифицирована для производства биосинтеза, богатого водородом и монооксидом углерода. и могут быть преобразованы в жидкое топливо.

 

Биосингаз отличается от синтез-газа, который производится из сырья ископаемого происхождения, и из биогаза, который производится путем переваривания органических веществ. Сингаз состоит в основном из метана и углекислого газа.

 

Во время синтеза Фишера-Тропша (ФТ) синтетический газ используется для производства длинноцепочечных углеводородов. которые превращаются в синдизель.Синтез FT также можно использовать для преобразования биосинтетического газа. на возобновляемое дизельное топливо.

 

Биодизельное топливо второго поколения обычно относится к биодизельному топливу, полученному из альтернативных сырье, такое как несъедобные масла или водоросли. Утверждалось, что использование термин второе поколение может ввести в заблуждение, поскольку ссылка на второе поколение может означать, что дизельное топливо, полученное из такого сырья, может иметь превосходные топливные свойства, что не обязательно так.

 

С исторической точки зрения уместно, что термин биодизель используется для моноалкиловые эфиры жирных кислот. Однако важно помнить, что хотя растительные масла и животные жиры поступают из возобновляемых и биологических источников, метанол, который на сегодняшний день является предпочтительным спиртом для производства биодизеля, обычно получают из ископаемых источников.

 

Таким образом, ссылки на «био» и «возобновляемые источники энергии» обычно основаны на первичном сырье. Использование термина «зеленый» вызывает больше споров, поскольку неясно, ссылка на «зеленый» подразумевает, что само топливо «более экологичное», чем дизельное топливо. с точки зрения его влияния на парниковые газы и биоразлагаемость или потому, что сырье поступает из возобновляемого источника.Похоже, что «возобновляемое дизельное топливо» является подходящим термин для нефтяного дизельного топлива, полученного из биологических источников.

 

Таблица 1. Сравнение свойств дизельного топлива (адаптировано из ссылки 3).

	Нефтяное дизельное топливо (со сверхнизким содержанием серы)	Биодизель	Зеленый дизель	ФТ дизель
Кислород (в процентах)	0	11	0	0
Удельный вес	0. 84	0,88	0,78	0,77
Сера (ч/млн)	<10	<1	<1	<1
Теплота сгорания (МДж/кг)	43	38	44	44
Температура помутнения (ºC)	25	25-115	220-120	Нет в наличии
Цетановое число	40	50-65	70-90	>75
Устойчивость	Хорошо	Маргинальный номер	Хорошо	Хорошо

 

Каталожные номера

Стандарт Американского общества испытаний и материалов (ASTM) D7544. Стандартная спецификация для пиролизного жидкого биотоплива. Западный Коншохокен, Пенсильвания: ASTM.

 

Герхард Кноте. 2010. Биодизель и возобновляемое дизельное топливо: сравнение. Прогресс в энергетике и Наука о горении 36: 364–373.

 

Том Н.Калнес, Кен П. Керс, Терри Маркер и Дэвид Р. Шоннард. 2009. Техноэкономический и сравнение экологического жизненного цикла зеленого дизельного топлива с биодизелем и синдизелем. Экологический прогресс и устойчивая энергетика. 28(1):111-120.

Была ли эта информация полезной?

ДА НЕТ

Свойства дизельного топлива

1. 1. Понимание современного дизельного топлива Программа поддержки технических специалистов Национального совета по биодизельному топливу
2. 2. Цели
   • Понять новое лицо дизельного топлива
   • Каковы современные стандарты качества дизельного топлива
   • Как установлены эти нормы?
   • Как эти стандарты топлива влияют на работу дизеля?
   • – производительность
   • – выбросы
   • – экономия топлива < /ли>
   • 3.Правила регулирования выбросов на водительском сиденье
     • Закон о чистом воздухе 1970 года предоставил Агентству по охране окружающей среды широкие полномочия по регулированию загрязнения окружающей среды автотранспортными средствами, и с начала 1970-х политика Агентства по контролю за выбросами становится все более строгой.
   • 4. Сокращение выбросов дизельных двигателей
   • 5. Топливная технология Технология сжигания Технология доочистки Технология топливной системы Лучшее понимание процессов сгорания Альтернативные виды топлива (биодизель) Низкосернистый De-NOx DOC Ловушка для твердых частиц Контроль скорости Многократный впрыск высокого давления Технология рециркуляции отработавших газов Другие Технология управления Технология Pathway
   • 6.Что такое дизельное топливо
     • Различные компоненты нефти:
     • парафины
     • изопарафины
     • Нафтены
     • Олефины
     • Ароматические углеводороды
     • 7. Как делают дизель?
       • Нефтяной кокс нагревают, чтобы разделить сложную смесь углеводородов на полезные продукты, такие как дизельное топливо.
       • Каждый продукт нефтепереработки отличается температурой кипения.
       • Дизельное топливо подвергается процессу гидроочистки для удаления серы.
     • 9. Типичные продукты нефтепереработки. Источник: Schmidt, G.K. и Форстер, Э.Дж., «Современная переработка для современных топлив и смазочных материалов», Документ SAE 861176, 1986 г. Твердый нефтяной кокс 1000 + 540 + Асфальт 650 – 1200 340 – 650 Остаточное масло 650 – 1000 340 – 540 Смазочные масла 350 – 650 180 – 340 #2 Дизель, мазут 340 – 515 170 – 270 Керосин, топливо для реактивных двигателей, #1 Дизель 80 – 400 30 – 200 Бензин -40 – 31 -40 – 0 Сжиженный нефтяной газ Диапазон кипения Градус.F Диапазон кипения, град. С
     • 10. Марки дизельного топлива
       • 1-D (S15)
       • 1-D (S500)
       • 1-D (S5000)
       • 2-D (S15)
       • 2-D (S500)
       • 2-D (S5000)
       • 4-D
       • S15, S500 , & S5000 связаны с содержанием серы
       • Использование на бездорожье и на дорогах
       • Варьируется по плотности и вязкости
       • ли>
       • 11. Спецификации ASTM для дизельного топлива – ASTM D 975
       • 12. Спецификация дизельного топлива ASTM D 975
         • Точка воспламенения
         • Вода и осадок
         • Дистилляция
         < /ul>
         • Кинематическая вязкость
         • Углеродный остаток Рамсботтома
         • Зольность
         • Сера
         • Коррозия медной полосы
         • Цетановое число
         < ul>
         • Цетановый индекс
         • Ароматичность
         • Точка помутнения
       • 13.Цетановое число
         • Измеряет готовность топлива к самовоспламенению.
         • Высокое цетановое число означает, что топливо будет быстро воспламеняться при определенных условиях в двигателе (не означает, что топливо легко воспламеняется или взрывоопасно).
         • Большинство видов топлива имеют цетановое число от 40 до 60.
         • Стандарт ASTM D 975 требует минимальное цетановое число 40
         • Дизельное топливо премиум-класса обычно имеет цетановое число 47
         • Методикой ASTM являются ASTM D-613 (ISO 5165) и D-6890.
       • 14.Цетановое число
         • Цетановый двигатель, показанный выше, на испытательном стенде
         • Задержка зажигания: период между началом впрыска топлива и началом сгорания; чем выше цетановое число, тем короче задержка воспламенения и тем лучше качество сгорания.
       • 15. 3 ПРОПАН МЕТАНОЛ ЭТАНОЛ 8 ИЗО-ОКТАН (БЕНЗИН) 20 ЦЕТАН (ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО) Бензол Толуол Ксилол
       • 16.Влияние низкого цетанового числа Плохое качество воспламенения Длительная задержка воспламенения Ненормальное сгорание Возможно высокое давление сгорания Повышенная нагрузка на двигатель Чрезмерный стук в двигателе Дым при холодном пуске
       • 17. Цетановый индекс
         • Цетановый индекс используется вместо цетанового числа.
         • Цетановый индекс рассчитывается на основе плотности топлива и интервала кипения.
         • Два метода использовали ASTM D-976 или D-4737.
         • Присадки, улучшающие цетановое число, которые могут быть добавлены, не учитываются в индексе
       • 18. Точка кипения и летучесть
         • Потребность в испаряемости дизельного топлива зависит от нагрузки, размера и скорости двигателя
         • Автобусы и грузовики выигрывают от более летучего топлива
         < /ul>
         • ASTM D975 устанавливает минимальный и максимальный диапазон
         • Определяет верхний и нижний пределы для 90% дистилляции.
         • Нет. 1 дизель: нет нижнего предела, верхний = 288 C
         • Нет. 2 дизель: нижний предел = 282°С, верхний = 338°С.
         • 282°С – 338°С
         • 19. Температура перегонки 90%
           • Испаряемость или температура кипения контролируются спецификацией перегонки или T90.
           • В основном используется для разделения дизельного топлива на разные сорта.
           • Ограничивает количество парафина, допустимого в № 1.
           • Если температура перегонки слишком низкая, топливо может иметь трудности с соблюдением требований к температуре воспламенения.
           • Если температура перегонки слишком высока, топливо имеет повышенную склонность осаждаться на стенках цилиндра, где оно может стекать через кольца в смазку. масло.
         • 20.Вязкость
           • Низкая вязкость = потеря мощности, износ компонентов из-за негерметичности форсунки или негерметичности ТНВД
           • Низкая вязкость = плохая смазывающая способность
           < /ul>
           • Высокая вязкость = плохая дисперсия топлива, т.е. неправильная форма распыления форсунки
           • Высокая вязкость = высокое сопротивление насоса и преждевременный отказ насоса
           < /ul>
           • Критическое свойство для работы системы впрыска топлива
           • Измерено с помощью ASTM D 445.
           • дизельное топливо №1 = 1,3 – 2,4 мм 2 /с
           • дизельное топливо №2 = 1,9 – 4,1 мм 2 /с
           • 21. Углеродный остаток
             • Измерение тенденции дизельного топлива к образованию отложений в двигателе
             • Испытания в основном включают нагрев образца топлива до температуры, при которой топливо будет пиролизоваться (разлагаться). без кислорода), оставляя богатый углеродом осадок (около 500 °C)
             • Испытание часто проводится на 10% остатке перегонки топлива.
             • Ограничение составляет 0,35 массовых процента для № 2 D
             • Ограничение составляет 0,15 массовых процентов для № 1 D
             • 22. Углеродный остаток Рамсботтома
               • Существует множество тестов на наличие остаточного углерода:
               • Рамсботтом (D 524)
               • Конрадсон (D 189)
               • Микрометод (D 4530)
               • Спецификация дизельного топлива требует Ramsbottom
               • Углеродный остаток может варьироваться в зависимости от процессов нефтепереработки
             • 23. Содержание серы
               • Сера может влиять на износ двигателя и образование отложений из-за различных уровней
               • Сера в дизельном топливе теперь вредит новым устройствам контроля выбросов автомобилей 2007 года и более новых автомобилей
               • >
               • Сера сгорает с образованием диоксида серы и триоксида серы, которые могут соединяться с водой с образованием серной кислоты.
               • Небольшие капли серной кислоты и других сульфатов способствуют выбросу твердых частиц.
               • Управление по охране окружающей среды ограничивает содержание серы в дизельном топливе как для дорожного, так и для внедорожного транспорта:
               • В 1993 г.: снижено с 5000 частей на миллион до 500 частей на миллион
               • В 2006 году: снижено с 500 частей на миллион до 15 частей на миллион
               • 24. Тестирование серы
                 • ASTM D 129 был традиционным методом, но не обладал чувствительностью к новым видам топлива с низким содержанием серы. (Бомбовый метод)
                 • Рентгеновская спектрометрия ASTM D 2622 более чувствительна, но может оказаться недостаточной для дизельного топлива с концентрацией 15 частей на миллион.
               • 25. Температура воспламенения
                 • Измеряет температуру, при которой пары над жидкостью могут воспламениться.
                 • В основном используется для определения того, является ли жидкость легковоспламеняющейся или горючей
                 • Температура воспламенения важна для безопасности и оценки опасности
                 • DOT и OSHA говорят, что любая жидкость с температурой вспышки ниже 100F является легковоспламеняющейся
                 • ASTM D 93 является наиболее распространенным тестом для дизельного топлива топлива.
                 • Может также использоваться для определения загрязнения от других видов топлива.
                 • Нет. 1 = 38 °C, № 2 = 52 °C
               • 26. Точка возгорания
               • 27. Низкотемпературная работа
                 • Точка помутнения — это мера работы при низкой температуре.
                 • Она определяет температуру, при которой топливо впервые начинает кристаллизоваться и образовывать парафин при охлаждении
                 • Точка помутнения может свидетельствовать о засорении топливного фильтра в некоторых системах подачи топлива, но не во всех.
                 • Другие низкотемпературные тесты включают:
                 • CFPP: Точка закупорки холодного фильтра
                 • LTFT: Тест на текучесть при низкой температуре
                 < li>Испытание на температуру застывания и холодную фильтрацию
               • 28.Точка помутнения
                 • В стандарте ASTM D975 не указано конкретное значение.
                 • Требования различаются в зависимости от региона.
                 • Температурная карта 10-го процентиля соответствует минимальной температуре, которая будет достигаться не более 3 дней из 30 за месяц.
                 • ASTM D 975 содержит аналогичные карты для других месяцев с низкими температурами в Соединенных Штатах.
               • 29.Зола
                 • Абразивные твердые вещества
                 • Растворимые металлические мыла
                 • Происходит из неорганических компонентов топлива
                 < /ul>
                 • D 975 требует содержания золы < 0,01% по массе
                 • Износ форсунок и топливного насоса
                 • Износ поршней и колец
                 • Твердые частицы = отложения в двигателе
                 • Малозольные смазочные масла – НОВИНКА
                 • 30.Коррозия медной полосы
                   • Используется для прогнозирования проблем с медными, латунными или бронзовыми компонентами в топливной системе
                   • Показатель коррозионной активности
                   • Полированная медная полоса помещается в топливо на 3 часа при температуре 50 °C, затем очищается растворителем и проверяется на предмет потускнения или коррозии.
                   • Полосе присваивается оценка от 1 до 4 с подразделениями, обозначенными буквами, т.е. е. 2c означает умеренное потускнение с бледно-лиловым оттенком.
                   • Дизельному топливу разрешено быть № 3, что допускает потускнение, но не фактическую коррозию.
                 • 31. Вода и осадок
                   • Измеряет свободную, неэмульгированную воду и нерастворимые частицы.
                   • Использует центрифугу и конусообразные или грушевидные бутыли.
                   • Общий объем воды и осадка должен быть < 0.05%.
                   • (500 ppm)
                   • Проблема загрязнения линии подачи
                   • Воздействие на двигатель: засорение фильтра, износ и коррозия системы впрыска топлива, а также возможность роста микробов
                 • 32. Смазывающая способность
                   • Методы испытаний на смазывающую способность постоянно совершенствуются и проходят оценку
                   • Наиболее распространенные тесты для проверки смазывающей способности:
                   < ul>
                   • SLBOCLE (анализатор смазывающей способности шарика при истирании цилиндра)
                 • ASTM D 6078-99
                 • HFRR (высокочастотная поршневая установка)
                 • ASTM D 6079-99
                 • D975 указывает на тест HFRR
                 • Ограничение 520 макс. износ в микронах при 60°C
                 • 33.SLBOCLE
                   • SLBOCLE «Оценщик смазывающей способности цилиндра с шариковой нагрузкой при истирании»
                   • Стальной шарикоподшипник на стальном вращающемся кольце
                   < ul>
                 • Погружается в тестовую жидкость
                 • Груз прикладывается до тех пор, пока на вращающемся кольце не появится отметка «потертости»
                 • Зарегистрированная касательная сила
                 • Высокий коэффициент трения = истирание
                 • 3100 граммов без истирания проходит тест SLBOCLE.(СВРИ)
               • 34. HFRR
                 • Стальной шарик
                 • Возвратно-поступательный (1 мм)
                 • нагрузка 200 г при частоте 50 Гц в течение 75 минут
                 • 2 мл топлива
                 • Настройте на 25 °C или 60 °C (77 °F или 140 °F < /li>
                 • предпочтительно 60°C
                 • Проверочный диск с шариковыми контактами (в топливе)
               • 35. Улучшенная смазывающая способность
                 • Преимущества оборудования
                 • Улучшенная смазывающая способность
                 • B2 обладает на 66 % большей смазывающей способностью, чем дизельное топливо № 2
                 • Уменьшение содержания серы в дизельном топливе требует EPA
                 • Нет проблем с передозировкой
                 1-2% 66% Улучшение
               • 36. Плотность
                 • Удельный вес – отношение плотности топлива к плотности воды.
                 • дизель №1 = 0,81
                 • дизель №2 = 0,840 – 0,855
                 • плотность API – распространена в нефтяной промышленности. API = 141,5/SG – 131,5
                 • Может быть одним из показателей экономии топлива, мощности, отложений, износа и дымности выхлопных газов
                 < li>Например, низкий API (или высокая плотность) имеет диаметр цилиндра БТЕ/галлон, что может улучшить экономию топлива
               • 37. Содержание энергии
                 • Теплотворная способность топлива
                 • Не указано ASTM
                 • Обычно выражается в БТЕ/ галлон
                 • Производители двигателей
                 • Влияние на экономию топлива
                 • №. 2 D
                 • 130 000 БТЕ/галлон
                 • Бензин
                 • 114 200 БТЕ/галлон
               • 38.Термическая и окислительная стабильность
                 • Химическая деградация происходит при длительном контакте с кислородом или при высоких температурах.
                 • Окисление дизельного топлива может привести к образованию нерастворимых соединений и перекисей
                 • Перекиси увеличивают отложения и смолообразование на топливных насосах и системах впрыска
                 • Также будет происходить засорение фильтра
                 • ASTM D975 теперь определяет параметр стабильности
               • 39.Присадки к дизельному топливу
               • 40. Недавние изменения в спецификации дизельного топлива ASTM D975
                 • Кислотное число
                 • Допускается содержание биодизеля до 5 %
                 < li>Смазывающая способность
                 • Стабильность
               • 41. Ресурсы по свойствам дизельного топлива
                 • ASTM International
                 • EPA, Агентство по охране окружающей среды
                 • Изменения в дизельном топливе
                 • Обучение Министерства сельского хозяйства США по биодизелю
                 • • Основы двигателей внутреннего сгорания, Джон Б.Heywood, McGraw Hill, 1988 ISBN 0-07-100499-8
                 • • Справочник по автомобильному топливу, Кейт Оуэн, Тревор Коли SAE, 1995, ISBN 1-56091-589- 7

Большинство из вас видели этот слайд, на котором представлены различные технологии, применяемые для достижения уровней выбросов Уровня 2–4. Я буду обсуждать только топливную систему, где переход на систему Common Rail является ключевым фактором для достижения низкого уровня выбросов.

1-D : Легкое среднедистиллятное топливо специального назначения для использования в дизельных двигателях с частыми и широко меняющимися скоростями и нагрузками или при аномально низких рабочих температурах. Более высокая летучесть, чем у топлив № 2-Д. 2-D Среднедистиллятное топливо общего назначения для использования в дизельных двигателях, особенно в условиях относительно высоких нагрузок и постоянных скоростей, или в дизельных двигателях, не требующих топлива с более высокой летучестью или другими свойствами, указанными в марке №1D топлива. 4-D Тяжелое дистиллятное топливо или смесь дистиллята и мазута для низко- и среднеоборотных дизельных двигателей, работающих преимущественно на постоянной скорости и нагрузке.

На этом слайде представлена ​​молекулярная структура некоторых видов топлива, а также число атомов углерода. Сравнение структуры исходного топлива с альтернативными видами топлива очень важно, как вы увидите позже в презентации. Вы увидите, что метан имеет один углерод, окруженный атомами водорода; пропан имеет три атома углерода.Вы видите метанол как спирт с одним атомом углерода справа, а этанол — как спирт с двумя атомами углерода. Ниже них находится изооктан, который имеет 8 атомов углерода в разветвленной структуре, что станет важным. Получается идеальный бензин, а октановое число изооктана равно 100. Затем вы видите стандартное дизельное топливо, цетан, который представляет собой молекулу с длинной прямой цепью без разветвлений и 20 атомами углерода. Цетановое число равно 100. Вы можете видеть, что бензин представляет собой более короткое и более разветвленное соединение, в то время как дизельное топливо представляет собой гораздо более длинный углеводород с более прямой цепью.Вы также можете увидеть некоторые примеры ароматических соединений. Эти соединения являются известными канцерогенами в дизельном топливе, но не присутствуют в биодизельном топливе. Все ароматические соединения имеют одинаковое 6-углеродное кольцо, известное как бензол.

Топливо с низким цетановым числом воспламеняется медленно, а затем сгорает слишком быстро, что приводит к быстрому росту давления. Эти плохие характеристики сгорания могут привести к чрезмерному шуму и вибрации двигателя, увеличению выбросов выхлопных газов и снижению производительности автомобиля с увеличением нагрузки двигателя, особенно на поршень и усилитель. цилиндр

ASTM D 2274 чаще всего упоминается как

.

Чем отличается биодизельное топливо?

Введение

Биодизельное топливо — это жидкое топливо, которое получают путем химической обработки растительного масла и изменения его свойств, чтобы оно стало больше похоже на нефтяное дизельное топливо. Впервые он был серьезно оценен в конце 1970-х годов, но в то время не получил широкого распространения.

Тема биодизельного топлива в последнее время вызывает большой интерес, и как крупные, так и мелкие производители начали производство по всему штату. Однако многие люди до сих пор не уверены, является ли биодизель надежным и безопасным топливом для дизельных двигателей.

В этом информационном бюллетене объясняются основные различия между биодизелем и нефтяным дизельным топливом (также называемым петродизелем), включая информацию о присадках и смесях к биодизельному топливу.Сопутствующий информационный бюллетень из этой серии Использование биодизельного топлива в вашем двигателе поясняет производительность, которую вы можете ожидать при работе двигателя на биодизельном топливе.

Свойства биодизеля по сравнению с нефтяным дизельным топливом

Размеры молекул биодизеля и нефтяного дизельного топлива примерно одинаковы, но они различаются по химической структуре. Молекулы биодизеля почти полностью состоят из химических веществ, называемых метиловыми эфирами жирных кислот (МЭЖК), которые содержат ненасыщенные «олефиновые» компоненты.С другой стороны, нефтяное дизельное топливо с низким содержанием серы примерно на 95 % состоит из насыщенных углеводородов и на 5 % из ароматических соединений. ).

Различия в химическом составе и структуре нефтяного дизельного топлива и биодизельного топлива приводят к нескольким заметным различиям в физических свойствах этих двух видов топлива. Семь наиболее существенных отличий следующие:

1. Биодизель имеет более высокую смазывающую способность (более «скользкий»), чем нефтяное дизельное топливо.Это хорошо, так как можно ожидать снижения износа двигателя.
2. Биодизель практически не содержит серы. Это также хорошо, так как можно ожидать снижения загрязнения от двигателей, использующих биодизель.
3. Биодизель имеет более высокое содержание кислорода (обычно от 10 до 12 процентов), чем нефтяное дизельное топливо. Это должно привести к снижению выбросов загрязняющих веществ. Но по сравнению с нефтяным дизельным топливом это приводит к небольшому снижению пиковой мощности двигателя (~ 4 процента).
4. Биодизель имеет тенденцию загустевать и «желевать» при низких температурах быстрее, чем нефтяное дизельное топливо.Некоторые типы масла представляют большую проблему, чем другие. Это вызывает беспокойство, особенно в связи с холодными зимами, типичными для Пенсильвании.
5. Биодизель с большей вероятностью окисляется (вступает в реакцию с кислородом) с образованием полутвердой гелеобразной массы. Это вызывает озабоченность, особенно при длительном хранении топлива и при использовании двигателей, которые используются только время от времени (например, резервные генераторы). Хорошим способом хранения является использование сухого, полугерметичного, прохладного, светонепроницаемого контейнера.
6. Биодизель более химически активен в качестве растворителя, чем дизельное топливо.В результате оно может быть более агрессивным по отношению к некоторым материалам, которые обычно считаются безопасными для дизельного топлива.
7. Биодизель намного менее токсичен, чем дизельное топливо. Это может быть реальным преимуществом при очистке от разливов.

Качество нефтяного дизельного топлива имеет тенденцию быть более однородным и надежным, особенно по сравнению с мелкосерийным производством биодизельного топлива, где контроль качества может быть или не быть хорошим. Качество нефтяного дизельного топлива может варьироваться от завода к заводу или от региона к региону, но, как правило, различия намного меньше.Низкокачественное биодизельное топливо может привести ко многим проблемам в работе двигателя, поэтому следует позаботиться о том, чтобы топливо было хорошего качества (см. информационный бюллетень по возобновляемым и альтернативным источникам энергии: использование биодизельного топлива в вашем двигателе ). Биодизель, соответствующий стандарту ASTM D6751, должен быть неизменно высокого качества.

Справедливости ради следует отметить, что нефтяное дизельное топливо также продемонстрировало проблемы с окислительной стабильностью и низкотемпературными характеристиками, хотя биодизельное топливо в настоящее время кажется более восприимчивым.

Имеет ли значение тип используемого растительного масла?

Обычный вопрос, касающийся биодизеля, звучит так: «Какая масличная культура дает лучший биодизель?» Существуют определенные различия от культуры к культуре, но не так просто выбрать «лучшую» из них, особенно когда стоимость выращивания или покупки масла также может сильно различаться от культуры к культуре.

Различные растительные масла имеют более высокие или более низкие концентрации различных химических компонентов (в основном жирных кислот), что влияет на их характеристики при переработке в биодизель.Кроме того, химическая структура спирта, вступающего в реакцию с маслом для создания биодизельного топлива, также может влиять на свойства топлива. В общем, наиболее важными химическими свойствами являются длина молекулы биодизеля, количество «разветвлений» в цепи и степень «насыщения» молекулы.

Как показано в таблице 1, эти свойства оказывают как положительное, так и отрицательное влияние на биодизельное топливо, поэтому выбрать «идеальное» масло для биодизельного топлива на самом деле невозможно. Как будто это не было достаточно сложно, мы также должны помнить, что свойства холодного пуска могут быть жизненно важны зимой в холодном климате, но не важны летом или в теплых частях мира. Вдобавок ко всему, можно купить добавки, которые улучшают некоторые далеко не идеальные свойства биодизеля.

Таблица 1. Общее сравнение химических свойств различных масел, связанных с их использованием в качестве биодизельного топлива.

Свойство	Положительные эффекты	Отрицательные эффекты
Длина молекулы	Увеличивает цетановое число, теплоту сгорания; Уменьшает выбросы NOx	Увеличение вязкости
	Уменьшение	Уменьшение гелевой точки	Уменьшение цетана	Уменьшение CETANE
Насыщенность	Увеличение выбросов NOx, повышает окислительную стабильность, снижает температуру плавления	; снижает смазывающую способность*

*Технически снижение смазывающей способности связано с удалением полярных соединений, содержащих серу, которые являются естественными добавками, путем гидрогенизации и образования насыщенных соединений.

В целом более длинные молекулы с большим количеством разветвлений улучшают характеристики биодизеля, но редко присутствуют в МЭЖК. Высокая ненасыщенность (высокое йодное число) приводит к плохой окислительной стабильности и нежелательна в биодизеле. Из многих типов жирных кислот, содержащихся в растительных маслах, олеиновая кислота, вероятно, является лучшей, в то время как линолевая менее желательна, а линоленовая кислота наиболее нежелательна.

Принимая все это во внимание, кажется, что масло канолы, с его высокой долей длинных ненасыщенных жиров (много олеиновой кислоты), может быть немного лучше для качества биодизельного топлива, чем некоторые другие масличные культуры, хотя это не были окончательно подтверждены тщательным тестированием.Тропические масла, такие как пальмовое масло, с их высоким содержанием насыщенных жиров, как правило, имеют серьезные проблемы с производительностью в холодную погоду, поскольку они склонны к затвердеванию быстрее, чем многие другие масла.

Повышение качества биодизеля с помощью присадок

Некоторые свойства биодизельного топлива не идеальны с точки зрения работы двигателя. К счастью, присадки можно использовать для противодействия этим проблемам и улучшения общего качества топлива.

• Присадки, улучшающие текучесть при низких температурах: эти присадки улучшают характеристики биодизеля при низких температурах, ограничивая его способность к гелеобразованию.Они, как правило, улучшают рабочий диапазон только примерно на 5 градусов.
• Стабилизаторы топлива: эти присадки действуют как «антиоксиданты», уменьшая возможность окисления топлива.
• Антимикробные добавки: микробы могут размножаться в биодизеле, что приводит к засорению трубопроводов и загрязнению оборудования. Антимикробные добавки предотвращают это, убивая любые существующие микробы и предотвращая их повторное появление.
• Моющие присадки: помогают уменьшить образование отложений на деталях двигателя, образуя защитный слой на деталях и растворяя существующие отложения с поверхностей внутри двигателя.
• Ингибиторы коррозии: они также защищают двигатель, образуя защитный слой на компонентах, предотвращая таким образом попадание агрессивных химикатов на поверхность.

Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент присадок, которые можно приобрести в автомобильном магазине или в Интернете. Часто можно приобрести один продукт, который сочетает в себе многие или все вышеперечисленные добавки. Фактический состав этих добавок обычно является тщательно охраняемой коммерческой тайной, и не все добавки действуют одинаково.Пользователи должны следить за тем, насколько хорошо на них действует конкретная добавка, и соблюдать рекомендации производителя по концентрации и правильному использованию добавки. Имейте в виду, что сегодня на рынке много продавцов «змеиного масла». Работайте только с надежными компаниями и поставщиками, одобренными производителем вашего двигателя.

Что насчет смесей?

Биодизельное топливо очень легко смешивается с дизельным топливом. Эти смеси характеризуются процентным содержанием биодизеля (например,г., “B20” содержит 20 процентов биодизеля, 80 процентов нефтяного дизельного топлива). В общем, свойства смеси будут находиться где-то между свойствами биодизеля и нефтяного дизельного топлива. Смеси иногда используются для улучшения смазывающих свойств нефтяного дизельного топлива или снижения содержания в нем серы.

Вероятно, наиболее полезной причиной для производителя биодизельного топлива для смешивания было бы улучшение характеристик работы при низких температурах в зимний период. Сообщается, что смесь 70 процентов биодизеля и 30 процентов нефтяного дизельного топлива эффективна в условиях мягкой зимы.Керосин, также известный как дизельное топливо № 1, смешивается со стандартным (№ 2) нефтяным дизельным топливом в зимние месяцы (обычно ~ 40 процентов керосина, 60 процентов дизельного топлива № 2) для улучшения его характеристик в холодную погоду. Этот подход, вероятно, является самым простым способом сделать биодизель пригодным для использования в суровых условиях середины зимы в Пенсильвании. Однако имейте в виду, что следует использовать только керосин с низким содержанием серы, одобренный в качестве моторного топлива.

Резюме

Биодизель и нефтяное дизельное топливо очень похожи, но не идентичны.Однако различия поразительно малы, если принять во внимание совершенно иную процедуру производства биодизеля по сравнению с нефтяным дизельным топливом. Доступно множество добавок, которые могут изменить свойства биодизельного топлива, и при желании биодизельное топливо можно легко смешать с нефтяным дизельным топливом.

Для получения дополнительной информации см. следующие информационные бюллетени и отчеты Penn State Extension:

• Биодизельное топливо: возобновляемый внутренний источник энергии
• Информационный бюллетень по возобновляемым и альтернативным источникам энергии: Использование биодизельного топлива в вашем двигателе
• Изготовление собственного биодизеля: краткие процедуры и меры предосторожности
• Безопасность биодизеля и передовые методы управления для мелкомасштабного некоммерческого производства

Ссылки

Agarwal, Agarwal, Agarwal,К., Дж. Биджве и Л. Дас. «Оценка износа двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на биодизеле». Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 125 (2003): 820-26.

Бэйл П., Н. Дешпанде и С. Томбре. «Улучшение низкотемпературных свойств биодизельного топлива». Возобновляемые источники энергии (2008): 1-7.

Брювер, Дж. Дж., Б. ван Д. Бошофф, Ф. Хьюго, Л. М. дю Плейс, Дж. Фулс, К. Хокинс, А. ван дер Вальт и А. Венглбрехт. «Подсолнечное масло как наполнитель дизельного топлива в сельскохозяйственных тракторах.Доклад, представленный на симпозиуме Южно-Африканского института инженеров сельского хозяйства 1980 г., 11 июня 1980 г.

Камбрей, Г. «Помощь биодизельному топливу не застревает». Наука в Африке , декабрь 2007 г.

Четинкая, М., Улусой Ю., Текин Ю. и Караосманоглу Ф. «Эксплуатационные испытания двигателя и зимних дорожных испытаний отработанного биодизеля, полученного из растительного масла». Преобразование энергии и управление 46 (2005): 1279-91. П. Карра, Р. Эрнандес и С.К.Джа. «Влияние неполностью преобразованного соевого масла на качество биодизеля». Energy 32 (2007): 844-51.

Flitney, R. 2007. «Какие эластомерные уплотнительные материалы подходят для использования в биотопливе?» Технология уплотнения 9 (2007): 8-11.

Грабоски М. и Р. Маккормик. «Сжигание топлива, полученного из жира и растительного масла, в дизельных двигателях». Progress in Energy Burning Science 24 (1998): 125-64.

Ханчок Дж., М. Бубалик, А. Бек и Дж.Баладинц. «Разработка многофункциональных присадок на основе растительных масел для высококачественного дизеля и биодизеля». Исследования и проектирование в области химической инженерии 86 (2008): 793-99.

Knothe, G. “Зависимость свойств биодизельного топлива от структуры алкиловых эфиров жирных кислот”. Технология переработки топлива 86 (2005): 1059-70.

Лапуэрта М., О. Армас и Х. Родригес-Фернандес. «Влияние биодизельного топлива на выбросы дизельных двигателей». Прогресс в области энергетики и горения 34 (2008): 198-223.

Райан Т., Л. Додж и Т. Каллахан. «Влияние свойств растительного масла на впрыск и сгорание в двух разных дизельных двигателях». Журнал Американского общества нефтехимиков 61, вып. 10 (1984): 1610-19.

Шарма Ю., Б. Сингх и С. Упадхьяй. «Достижения в разработке и характеристике биодизеля: обзор». Топливо 87 (2008): 2355-73.

Чжэн М., М. Муленга, Г. Ридер, М. Ван, Д. Тинг и Дж. Тджонг. «Производительность биодизельного двигателя и выбросы при низкотемпературном сгорании. Fuel 87 (2008): 714-22.

Центр энергии биомассы штата Пенсильвания

Подготовлено Даниэлем Чолкошом, сотрудником Центра энергии биомассы штата Пенсильвания и Департаментом сельскохозяйственной и биологической инженерии

Проверено Джозефом Пересом, Департамент Химической инженерии, Деннис Баффингтон, Департамент сельскохозяйственной и биологической инженерии, и Глен Кауфман, Penn State Farm Services

Оценка воздействия 2,5-диметилфурана на свойства топлива на микроскопические и макроскопические характеристики смесей оксигенированного топлива/дизельного топлива

1.

Чен, Х., Сюй, М.-Л., Го, К., Ян, Л. и Ма, Ю. Обзор текущей ситуации и развития биотоплива в Китае. Журнал Института энергетики 89 , 248–255, https://doi.org/10.1016/j.joei.2015.01.022 (2016).

КАС Статья Google Scholar

2.

Мванги, Дж. К., Ли, У.-Дж., Чанг, Ю.-К., Чен, К.-Ю. и Ван, Л.-К. Обзор: Энергосбережение и снижение загрязнения за счет использования экологически чистых топливных смесей в дизельных двигателях. Applied Energy 159 , 214–236, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.08.084 (2015).

КАС Статья Google Scholar

3.

Бергторсон, Дж. М. и Томсон, М. Дж. Обзор характеристик горения и выбросов передовых транспортных биотоплив и их влияние на существующие и будущие двигатели. Renewable and Sustainable Energy Reviews 42 , 1393–1417, https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.034 (2015 г.).

КАС Статья Google Scholar

4.

Qian, Y., Zhu, L., Wang, Y. & Lu, X. Недавний прогресс в разработке биотоплива 2,5-диметилфурана. Renewable and Sustainable Energy Reviews 41 , 633–646, https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.08.085 (2015).

КАС Статья Google Scholar

5.

Винод, Б. М., Мадху, М. К. и Амба, П. Р. Г. Бутанол и пентанол: перспективные виды биотоплива для двигателей с инжекторным двигателем — обзор. Renewable and Sustainable Energy Reviews 78 , 1068–1088, https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.038 (2017).

КАС Статья Google Scholar

6.

Чжан, В. и др. . Сгорание и выбросы присадки 2,5-диметилфурана в дизельном двигателе с низкотемпературным сгоранием. Топливо 103 , 730–735, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.08.045 (2013).

КАС Статья Google Scholar

7.

Чжан С. и др. . Экспериментальные и кинетические исследования характеристик ламинарного пламени смесей ацетон-бутанол-этанол (АБЕ) и толуолового эталонного топлива (ТРТ) при атмосферном давлении. Топливо 232 , 755–768, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.05.150 (2018).

КАС Статья Google Scholar

8.

Яо, М., Ван, Х., Чжэн, З. и Юэ, Ю. Экспериментальное исследование присадки н-бутанола и мультивпрыска на производительность дизельного двигателя HD и выбросы. Топливо 89 , 2191–2201, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.04.008 (2010).

КАС Статья Google Scholar

9.

Чен, Г. и др. .Экспериментальное исследование характеристик сгорания и выбросов дизельного двигателя, работающего на смесях 2,5-диметилфуран-дизель, н-бутанол-дизель и бензин-дизель. Energy 54 , 333–342, https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.02.069 (2013).

КАС Статья Google Scholar

10.

Лю, Х. и др. . Лазерная диагностика и химико-кинетический анализ ПАУ и сажи в прямоточных пламени частично предварительного смешения с использованием заменителя дизельного топлива и оксигенированных добавок н-бутанола и ДМФ. Горение и пламя 188 , 129–141, https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.09.025 (2018).

КАС Статья Google Scholar

11.

Huang, H., Wang, Q., Shi, C., Liu, Q. & Zhou, C. Сравнительное исследование влияния предварительного впрыска и свойств топлива на низкотемпературное сгорание в дизельном двигателе в среде скорость рециркуляции отработавших газов. Applied Energy 179 , 1194–1208, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.07.093 (2016).

КАС Статья Google Scholar

12.

Park, S.H. & Lee, C.S. Применимость диметилового эфира (DME) в двигателе с воспламенением от сжатия в качестве альтернативного топлива. Преобразование энергии и управление 86 , 848–863, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.06.051 (2014).

КАС Статья Google Scholar

13.

Лабецкас, Г., Славинскас, С. и Канапкене, И. Индивидуальное влияние цетанового числа, содержания кислорода или свойств топлива на эффективность работы, выхлопные газы и выбросы дизельного двигателя CRDI с турбонаддувом – Часть 2. Преобразование энергии и управление 149 , 442–466, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.07.017 (2017).

КАС Статья Google Scholar

14.

Лю Х., Сюй Дж., Чжэн З., Ли, С. и Яо, М. Влияние свойств топлива на сгорание и выбросы как при обычном, так и при низкотемпературном режиме сжигания топлива на смесях 2,5-диметилфуран/дизель. Energy 62 , 215–223, https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.09.057 (2013).

КАС Статья Google Scholar

15.

Пан, М. и др. . Влияние разбавления рециркуляции отработавших газов на сгорание, рабочие характеристики и характеристики выбросов дизельного двигателя, работающего на н-пентаноле и присадке 2-этилгексилнитрата. Управление преобразованием энергии 176 , 246–255, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.09.035. (2018).

КАС Статья Google Scholar

16.

Атманли, А. Влияние присадки, улучшающей цетановое число, на свойства топлива и характеристики двигателя дизельного двигателя, работающего на смесях дизельного топлива, масла лесного ореха и высшего углеродного спирта. Топливо 172 , 209–217, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.01.013 (2016).

КАС Статья Google Scholar

17.

Zhang, Q., Yao, M., Luo, J., Chen, H. & Zhang, X. Сгорание дизельного двигателя и выбросы смесей 2,5-диметилфуран-дизель с добавлением 2-этилгексилнитрата . Топливо 111 , 887–891, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.04.009 (2013).

КАС Статья Google Scholar

18.

Chen, H., Xie, B., Ma, J. & Chen, Y. Выбросы NOx биодизеля по сравнению с дизельным топливом: выше или ниже? Прикладная теплотехника 137 , 584–593, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.04.022 (2018).

КАС Статья Google Scholar

19.

Чен, Р., Нисида, К. и Ши, Б. Характеристики сгорания и образования сажи этанол-бензиновых смесей, впрыскиваемых через дырчатую форсунку для двигателей с искровым зажиганием и непосредственным впрыском. Технология переработки топлива 181 , 318–330, https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.10.011 (2018).

КАС Статья Google Scholar

20.

Джалилиантабар, Ф. и др. . Сравнительная оценка физико-химических свойств, эмиссионных и горючих характеристик биодизелей на основе капусты, кардаона и кофе в качестве топлива в двигателе с воспламенением от сжатия. Топливо 222 , 156–174, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.145 (2018 г.).

КАС Статья Google Scholar

21.

Chen, H., Su, X., He, J. & Xie, B. Исследование характеристик сгорания и выбросов дизельного двигателя с общей топливной рампой, работающего на смесях дизельного топлива/н-пентанола/метанола. Energy 167 , 297–311, https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.10.199 (2019).

КАС Статья Google Scholar

22.

Нг, Дж.-Х., Нг, Х.К. и Ган, С. Разработка уравнений прогнозирования выбросов для дизельного двигателя малой грузоподъемности с использованием свойств биодизельного топлива. Топливо 95 , 544–552, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.12.049 (2012).

КАС Статья Google Scholar

23.

Лю, Х. и др. . Экспериментальное исследование влияния свойств дизельного топлива на сгорание и выбросы в многоцилиндровом дизельном двигателе большой мощности. Преобразование энергии и управление 171 , 1787–1800, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.06.089 (2018).

КАС Статья Google Scholar

24.

Аль-Исави Н., Аль Кубейси М., Сажин С. С. и Уитакер Р. Влияние коэффициента активности на нагрев и испарение топливных смесей этанол/бензин. International Communications in Heat and Mass Transfer 98 , 177–182, https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2018.08.018 (2018).

КАС Статья Google Scholar

25.

Чуахи, Ф. Д. Ф. и Кокджон, С. Л. Влияние физических и химических свойств топлива с непосредственным впрыском на двухтопливное сгорание. Топливо 207 , 729–740, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.06.039 (2017).

КАС Статья Google Scholar

26.

Гэн, Л., Ван, Ю., Ван, Дж., Вэй, Ю. и Ли, К. ф. F. Численное моделирование влияния температуры топлива и параметров впрыска на характеристики распыления биодизеля. Energy Science & Engineering , https://doi.org/10.1002/ese3.429 (2019).

27.

Cheng, X., Ng, H.K., Gan, S., Ho, J.H. & Pang, K.M. Анализ чувствительности теплофизических свойств биодизеля в условиях дизельного двигателя. Energy 109 , 341–352, https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.04.103 (2016).

КАС Статья Google Scholar

28.

Насер, Н. и др. . О влиянии свойств топлива и момента впрыска при воспламенении от сжатия с частичным предварительным смешением низкооктанового топлива. Топливо 207 , 373–388, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.06.048 (2017).

КАС Статья Google Scholar

29.

Sun, X. & Liang, X. Влияние различных физических свойств топлива на морской дизельный двигатель. Energy Procedia 142 , 1159–1165 (2017).

КАС Статья Google Scholar

30.

Alptekin, E. & Canakci, M. Определение плотности и вязкости смесей биодизеля и дизельного топлива. Возобновляемые источники энергии 33 , 2623–2630, https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.02.020 (2008).

КАС Статья Google Scholar

31.

Wang, X., Huang, Z., Kuti, O.A., Zhang, W. & Nishida, K. Экспериментальное и аналитическое исследование характеристик биодизеля и дизельного распыления при сверхвысоком давлении впрыска. International Journal of Heat and Fluid Flow 31 , 659–666, https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2010.03.006 (2010).

КАС Статья Google Scholar

32.

Ян, Дж. и Лим, О. Исследование характеристик распыления дизельного топлива, смешанного с ДМЭ, при изменении атмосферного давления в камере сгорания постоянного объема. Journal of Mechanical Science and Technology 28 , 2363–2368, https://doi.org/10.1007/s12206-014-0528-1 (2014).

Артикул Google Scholar

33.

Ким, Х. Дж., Парк, С. Х., Чон, М. С. и Ли, К. С. Сравнение влияния давления окружающей среды на характеристики распыления метилового эфира соевого масла и спреев диметилового эфира. Нефтегазовая наука и технология – Revue d’IFP Energies nouvelles 65 , 883–892, https://doi.org/10.2516/ogst/2009069 (2010).

КАС Статья Google Scholar

34.

Mo, J., Tang, C., Li, J., Guan, L. & Huang, Z. Экспериментальное исследование влияния смеси н-бутанола на характеристики опрыскивания соевого биодизеля в обычном система впрыска топлива по рельсам. Топливо 182 , 391–401, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.05.109 (2016 г.).

КАС Статья Google Scholar

35.

Чжан В. и др. . Экспериментальное исследование характеристик распыления УСЛД, метанола и ДМЭ на вихревом сопле двигателя Стирлинга. Технология переработки топлива 119 , 1–9, https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.10.006 (2014).

КАС Статья Google Scholar

36.

Гуан, Л., Тан, С., Ян, К., Мо, Дж. и Хуанг, З. Влияние смеси ди-н-бутилового эфира с соевым биодизелем на характеристики распыления и распыления при впрыске топлива с общей топливной рампой система. Топливо 140 , 116–125, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.09.104 (2015).

КАС Статья Google Scholar

37.

Чжан, К. и др. . Экспериментальное исследование влияния добавок этанола и диэтилового эфира на характеристики распыления смесей дизельного топлива и биодизеля при высоком давлении впрыска. Топливо 218 , 1–11, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.12.038 (2018).

КАС Статья Google Scholar

38.

Ву, З., Чжу, З. и Хуанг, З. Экспериментальное исследование структуры аэрозоля кислородсодержащего топлива с использованием лазерной визуализации и измерения скорости изображения частиц. Топливо 85 , 1458–1464, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2005.12.024 (2006).

КАС Статья Google Scholar

39.

Каннайян, К. и Садр, Р. Экспериментальное исследование аэрозольных характеристик альтернативного авиационного топлива. Преобразование энергии и управление 88 , 1060–1069, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.09.037 (2014).

КАС Статья Google Scholar

40.

Хан Д. и др. . Макроскопические и микроскопические характеристики распыления эфиров жирных кислот в системе впрыска Common Rail. Топливо 203 , 370–379, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.04.098 (2017).

КАС Статья Google Scholar

41.

Li, D., Gao, Y., Liu, S., Ma, Z. & Wei, Y. Влияние добавления полиоксиметилендиметиловых эфиров на характеристики распыления и распыления при использовании дизельной системы впрыска Common Rail. Топливо 186 , 235–247, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.08.082 (2016).

КАС Статья Google Scholar

42.

Хуанг, Х. и др. . Улучшение эмиссионных характеристик и скорости нарастания максимального давления дизельных двигателей, работающих на смесях н-бутанола/ПОДЭ3-4/дизельного топлива при высоком давлении впрыска. Преобразование энергии и управление 152 , 45–56, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.09.038 (2017).

КАС Статья Google Scholar

43.

Ли, Ф. и др. . Экспериментальное исследование характеристик распыления длинноцепочечных спиртодизельных топлив в камере постоянного объема. Журнал Института энергетики 92 , 94–107, https://doi.org/10.1016/j.joei.2017.11.002 (2019).

КАС Статья Google Scholar

44.

Хан Д., Ван С., Дуан Ю., Тянь З. и Хуанг З. Экспериментальное исследование характеристик впрыска и распыления дизельных и бензиновых смесей в системе впрыска Common Rail. Energy 75 , 513–519, https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.08.006 (2014).

Артикул Google Scholar

45.

Цзин Д., Чжан Ф., Ли Ю., Сюй Х. и Шуай С. Экспериментальное исследование макроскопических и микроскопических характеристик распыления дизельного топлива. Топливо 199 , 478–487, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.02.055 (2017).

КАС Статья Google Scholar

46.

Дас С.К., Ким, К. и Лим, О. Экспериментальное исследование характеристик неиспаряющегося распыления бензинового топлива с биодизельной смесью в камере постоянного объема. Технология переработки топлива 178 , 322–335, https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.05.009 (2018).

КАС Статья Google Scholar

47.

Chen, H., Su, X., Li, J. & Zhong, X. Влияние смешения бензина и полиоксиметилендиметилового эфира с дизельным топливом на сгорание и выбросы дизельного двигателя с системой Common Rail. Energy 171 , 981–999, https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.01.089 (2019).

КАС Статья Google Scholar

48.

Хуанг, Х., Лю, К., Ши, К., Ван, К. и Чжоу, К. Экспериментальное исследование характеристик распыления, сгорания и выбросов смеси соснового масла/дизельного топлива в многоцилиндровом дизельный двигатель. Технология переработки топлива 153 , 137–148, https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.07.016 (2016).

КАС Статья Google Scholar

49.

Тагавифар, Х., Шервани-Табар, М.Т. и Аббасализаде, М. Численное исследование влияния движения иглы форсунки и угла наклона сопла на внутренний поток жидкости и структуру распыления при компоновке сопла с групповыми отверстиями . Прикладное математическое моделирование 39 , 7718–7733, https://doi.org/10.1016/j.apm.2015.04.032 (2015).

МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar

50.

Чен, З. и др. . Экспериментальное исследование влияния геометрии сопла на струнную кавитацию в оптических дизельных соплах в натуральную величину и характеристики распыления. Топливо 232 , 562–571, ​​https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.05.132 (2018).

КАС Статья Google Scholar

51.

Ван, К. и др. . Влияние параметров конструкции на характеристики потока и кавитации в регулирующем клапане топливной форсунки современного дизельного двигателя. Преобразование энергии и управление 124 , 104–115, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.07.004 (2016).

КАС Статья Google Scholar

52.

Мохан, Б., Ян, В., Тай, К.Л. и Ю, В. Экспериментальное исследование характеристик распыления биодизеля, полученного из отработанного кулинарного масла. Преобразование энергии и управление 88 , 622–632, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.09.013 (2014).

КАС Статья Google Scholar

53.

Чжу Р. и др. . Характеристики производительности и выбросов дизельных двигателей, работающих на смесях дизель-диметоксиметан (ДММ). Энергия и топливо 23 , 286–293 (2012).

Артикул Google Scholar

54.

Wang, Z., Xu, H., Jiang, C. & Wyszynski, M.L. Экспериментальное исследование микроскопических и макроскопических характеристик дизельного топлива с раздельным впрыском. Топливо 174 , 140–152, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.01.083 (2016).

КАС Статья Google Scholar

55.

Chen, P.-C., Wang, W.-C., Roberts, WL & Fang, T. Распыление и распыление дизельного топлива и его альтернатив из инжектора с одним отверстием, использующего топливную систему Common Rail система впрыска. Топливо 103 , 850–861, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.08.013 (2013).

КАС Статья Google Scholar

56.

Абрамович, Г. Н. (MIT Press, Кембридж (Массачусетс), 1963).

57.

Valentino, G., Allocca, L., Iannuzzi, S. & Montanaro, A. Смеси биодизеля/минерального дизельного топлива: эволюция распыления, характеристики двигателя и характеристики выбросов. Energy 36 , 3924–3932, https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.10.052 (2011).

КАС Статья Google Scholar

58.

Эджим, К. Э., Флек, Б.А. и Амирфазли, А. Аналитическое исследование распыления биодизельного топлива и их смесей в типичном инжекторе: эффекты поверхностного натяжения и вязкости. Топливо 86 , 1534–1544, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.11.006 (2007).

КАС Статья Google Scholar

59.

Луо, Х. и др. . Микроскопическое поведение капель аэрозоля в условиях столкновения с плоской стенкой. Топливо 219 , 467–476, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.01.059 (2018).

КАС Статья Google Scholar

Прогнозирование характеристик текучести дизельного топлива при низких температурах с помощью терагерцовой спектроскопии во временной области ). Коэффициент абсорбции монотонно возрастал с температурой застывания дизельного топлива.Была построена нелинейная регрессионная модель и количественно представлены свойства хладотекучести топлива. Результаты сделали возможным прогнозирование точки затвердевания с помощью технологии THz-TDS и указали на светлое будущее в практическом применении.

1. Введение

Дизельное топливо является одним из коммерческих и промышленных видов топлива, получаемым путем переработки сырой нефти. Из-за того, что они тяжелее и содержат больше углерода, дизельные двигатели имеют некоторые проблемы при использовании в двигателе. Одной из важных проблем является высокая температура замерзания, которая приводит к засорению фильтров, а значит, возникают некоторые трудности при их эксплуатации в холодных условиях.Температура затвердевания (ТП), по которой дизельное топливо классифицируется как различные марки 0#, −10# и −20#, представляет собой наивысшую температуру потери текучести дизельного топлива в двигателе, определяемую по твердой точке БСН(С)-4. инструменты согласно GB/T510-83 [1]. SP является одним из основных показателей, обеспечивающих работоспособность дизеля при низких температурах, и его следует точно измерять и контролировать в практических применениях. Тем не менее, традиционный метод для SP признал, что тест страдает многими недостатками, некоторые из которых включают требование относительно большого объема пробы топлива, значительные затраты времени и относительно высокую ошибку воспроизводимости.По этой причине было предпринято много попыток разработать методы для экономичной, быстрой и эффективной оценки индексов [2–4].

Серьезные приложения для анализа организмов были предложены в литературе, демонстрируя, что терагерцовая спектроскопия во временной области (ТГц-TDS) является достижимым методом обнаружения дизелей с помощью химического анализа [5–7]. В этой работе THz-TDS использовался для исследования свойств дизельного топлива при низких температурах по той причине, что большая часть терагерцового спектра содержит богатую физическую, химическую и структурную информацию об организме, а низкочастотные колебательные и вращательные спектры организма являются ответственны за холодные свойства и лежат в терагерцовом диапазоне частот.Результаты продемонстрировали возможность прогнозирования СП дизельного топлива с помощью ТГц-ТДС.

2. Экспериментальная

Титан-сапфировый лазер с диодной накачкой и синхронизацией мод с частотой повторения 80 МГц (MaiTai, Spectra Physics) обеспечивал фемтосекундные импульсы длительностью 100 фс и центральной длиной волны 810 нм [8, 9] . В качестве терагерцового излучателя использовалась пластина InAs p-типа с ориентацией <100>, а в качестве сенсора – ZnTe <110> толщиной 2,8 мм. В этой системе использовалась стандартная технология блокировки.Импульс фемтосекундного лазера разделялся на два луча. Луч накачки использовался для генерации терагерцового излучения, а зондирующий пучок действовал как стробируемый детектор для контроля временной формы волны терагерцового поля. Кремниевая линза и параболические зеркала использовались для коллимации и фокусировки терагерцового пучка через свободное пространство на детектор. Сбалансированный фотодиодный детектор регистрировал зондирующий луч, сигнал усиливался синхронным усилителем и передавался на компьютер для обработки. Путь терагерцового луча продувался сухим азотом, чтобы свести к минимуму поглощение водяного пара и улучшить отношение сигнал/шум (SNR).Влажность поддерживалась на уровне менее 1%, а температура поддерживалась на уровне 298 К. Здесь диаметр фокуса терагерцового луча составляет около 1 мм.

Дизели, использованные в данной работе, были собраны с НПЗ с различными СТ, расположенными в фокусе двухкремниевой линзы, и удерживаются в ячейках из полиэтилена толщиной 3 мм, прозрачных для видимого света и имеющих низкий показатель преломления и ТГц поглощение. Как образец во временной области, так и эталонный спектр были получены путем тестирования полиэтиленовой кюветы с образцом и пустой кюветы соответственно.После применения быстрого преобразования Фурье мы получаем спектры образца и эталона в частотной области и рассчитываем характеристики поглощения образцов [10].

3. Результаты и обсуждение

Дизель состоит из н-алканов, олефинов, разветвленных алканов и ароматических углеводородов, а н-алканы, как известно, ответственны за образование парафиновых отложений. Когда температура поверхности ниже температуры, при которой парафины растворимы, и существует температурный градиент между дизельным топливом и более холодной поверхностью осаждения, н-алканы с длинной цепью откладываются в виде кристаллов парафина.По мере того, как все больше и больше парафина осаждается, происходит образование и рост сетки кристаллического геля парафина. Если сеть станет достаточно разветвленной, вязкость дизельного топлива значительно возрастет и потеряет текучесть в двигателе [11, 12]. Дизельное топливо с высоким содержанием алканов показало более высокое значение SP и худшие характеристики текучести при низкой температуре.

На рис. 1 представлены спектры поглощения дизелей с СП в диапазоне от –2,5 до –32,9 в диапазоне 0,2–1,5 ТГц, показывающие, что коэффициенты поглощения ( α ) дизельного топлива регулярно увеличиваются с его СП из-за различий в содержании дизеля.Как упоминалось ранее, дизельное топливо с высоким содержанием алканов показало более высокое значение SP. А по сравнению с другими составами в дизельном топливе н-алканы имеют меньшую степень разветвленности углеродных цепей и большие межмолекулярные силы, что приводит к более сильному поглощению терагерцового диапазона из-за того, что терагерцовая волна чувствительна к межмолекулярным силам. Таким образом, с увеличением концентрации н-алканов в дизельном топливе увеличивается как СП, так и α . Н-алканы в дизельном топливе представляют собой нормальные алканы с числом атомов углерода от 11 до 26.Согласно закону Ламберта-Бера, который может быть выражен как ∑𝛼=𝑛𝑖+1𝑏𝑖𝛼𝑖 [13], где α — коэффициент поглощения дизельного топлива, а 𝑏𝑖 и α _i — массовая доля и коэффициент поглощения компонентов, кривую поглощения дизельного топлива можно понимать как суперпозицию различных компонентов, включая н-алканы, олефины, разветвленные алканы и ароматические углеводороды. Следовательно, на кривой поглощения дизельного топлива для его сложных компонентов и концентраций не было сильных пиков, как показано на рисунке 1.На кривых поглощения наблюдаются осцилляции, свидетельствующие о наличии отражения Фабри-Перо, неизбежного для жидких образцов [14].

Для дальнейшего выявления корреляции SP и α , α при 0,4, 0,6, 0,8, 1,0 и 1,2 ТГц были собраны как независимая переменная, а SP как зависимая переменная. Как показано на рисунке 2, α и SP проявляли нелинейные характеристики на разных частотах, и соответствующее уравнение регрессии было представлено следующим образом: SP=𝑎+𝑏∗exp(−𝑥)𝑐, (1) где 𝑥 — коэффициент поглощения, а параметры 𝑎, 𝑏 и 𝑐 для разных частот приведены на рис. 2.

Уравнение (1) будет прогностической моделью для SP на основе терагерцового спектра дизельного топлива и будет количественно описывать влияние депрессорной присадки (PPD) на SP топлива. Депрессоры представляют собой сложноэфирные сополимеры, состоящие из углеводородов с длинной цепью, и было доказано, что они являются эффективным и экономичным способом улучшения характеристик текучести масел при низких температурах. При добавлении в дизельное топливо алкильная группа с длинной цепью может быть введена в кристалл парафина в топливе, а полярная часть существует на поверхности кристалла парафина, которые действуют как зародыши кристаллизации, свисающие с полимерной матрицы.Тем самым подавлялось образование кристаллической решетки и уменьшался размер кристаллов парафина до области 5-20/ мкм мкм. Большое количество зародышей кристаллизации соответствует меньшему количеству свободного парафина, что будет препятствовать текучести при понижении температуры, так что больше кристаллов парафина сможет пройти через фильтр, и SP будет ниже [1, 15, 16].

Метилметакрилат (ММА), один из наиболее широко используемых PPD [17], был исследован в этом исследовании, структура которого показана на рисунке 3.Смешать ММА с базовым дизельным топливом (SP = -2,5) объемной долей от 0,2% до 1,4%, перемешивая 30 минут. СП смесей перечислены в таблице 1, измерены с помощью GB/T510-83 и показали хорошие характеристики улучшения, так что СП смесей эффективно уменьшались с увеличением содержания ММА. Коэффициенты поглощения смесей в ТГц в качестве испытательной установки были измерены в диапазоне 0,2–1,2 ТГц. Поместив α на 0,4, 0,6, 0,8, 1,0 и 1,2 ТГц в (1), будут рассчитаны SP. Усредняя значения на разных частотах, были получены расчетные ПП, близкие к результатам измерений, что свидетельствует о хорошем согласии и эффективности построенной модели, как показано на рисунке 3.

+ Вычисленная ИП -32,21498 Измеренный ИП Измеренный CN Объемная доля ММА 0,2% 0,4% 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% 1,4% -5,45177 -16,45461 -23,79484 -25,72656 -29,57764 -30,69636 -6.3 -15,3 -21,7 -26,9 -28,1 -30,6 -31,5 62,4 54,9 49,6 48,4 47,3 46,7 46,2

На рис. 4 показана зависимость между SP и цетановым числом (ЦЧ) смесей. ХН перечислены в таблице 1, которая является мерой качества воспламенения дизельного топлива, и были измерены методом Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM D613) [18, 19].Высокий ЦЧ дизеля обеспечивает эффективность сгорания топлива. Можно заметить, что CN нелинейно уменьшалась с уменьшением SP из-за введения ММА. Дизель представляет собой смесь различных органических соединений, и каждый чистый компонент вносит свой вклад в его CN. н-алканы имеют самый высокий КЧ, а мультиизоалканы – самый низкий. Что касается дизельного топлива как целостной органической системы, степень разветвления дизельного топлива будет влиять на CN дизельного топлива. Чем больше степень ветвления, тем ниже КЧ [18, 19]. При добавлении ММА в дизель эффективно снижалась СП, но снижалась ХЧ, т. е. характеристика сгорания топлива, за счет более высокой степени изомеризации.Этому явлению следует уделить достаточно внимания при использовании PPD.

4. Выводы

Таким образом, SP дизельного топлива были исследованы с использованием технологии THz-TDS. Терагерцовый коэффициент поглощения дизельного топлива регулярно увеличивается с увеличением СП, по которому СП будет легко рассчитываться построенными моделями поглощения-СП. Исследования показали, что ТГц-TDS является эффективным методом прогнозирования SP дизельного топлива и будет многообещающим подходом для контроля качества, независимо от оперативного или полевого мониторинга.