Низкотемпературные свойства дизельного топлива

Каждое время года оказывает влияние на усло­вия применения топлив, но больше всех – зима. Поэто­му важно знать, как будет вести себя топливо при низкой температуре.

О свойствах дизельного топлива, которые проявля­ются только при низкой температуре, судят по трём по­казателям: вязкости, температуре помутнения и температуре застывания топлива.

С понижением температуры текучесть топлива ухудшается, так как воз­растает его вязкость, а также в нём образуются кристаллики парафина и льда.

С повышением вязкости затрудняется прокачка топлива по трубопроводам, затрудняется его фильтрация и пуск двигателя; последнее связано с ухудшением распыла и испаряемости топлива.

Обычно вязкость дизельных топлив даже при очень низкой температуре не возрастает до таких величин, что­бы вызывать большие затруднения в эксплуата­ции, однако кристаллики парафина и льда часто вызывают серьезнейшие неполадки в работе дизеля.

Температура помутнения топлива – это темпе­ратура, при которой топливо начинает мутнеть и терять прозрачность из-за того, что в нём появляются микро­скопические капельки воды, кристаллики льда или высокоплавких углеводородов. Кристаллики эти настолько малы, что в отдельности не видны, но в массе делают топливо мутным.

У дизельных топлив температуру помутнения опре­деляют так же, как и у бензинов: стеклянную пробирку с топливом помещают в охлаждающую смесь и, по термометру, опущенному в топливо, наблюдают, при какой температуре топливо помутнеет (рис.).

Выделение в топливе кристалликов пара­фина, несмотря на их малые размеры, представляет большую опасность, так как они могут закупорить ча­стично или полностью поры фильтров тонкой очи­стки и нарушить подачу топлива к насосам и форсун­кам. При дальнейшем понижении тем­пературы кристаллики парафина сращиваются, образуя сетчатый или сотовый каркас. Ког­да такой каркас образуется во всей массе, то топливо теряет свою подвижность и, как говорят, застывает.

Температура застывания – это показатель, по которому судят о склонности топлива к застыванию. Для определения температуры застывания стандартную пробирку с топливом выдерживают в течение 5 мин в охлаждающей смеси, а за­тем наклоняют под углом 45° и выдерживают в таком по­ложении при той же температуре 5 мин. Ес­ли при этом топливо в пробирке не сместится (не займёт горизонтального положения), то оно считается застывшим и температура, при которой про­водился опыт, принимается за температуру застывания.

Если же топливо сместится, то опыты повторяют при более низких температурах до тех пор, пока не определят, при какой температуре топливо теряет под­вижность (рис. 8).

Рис. 8.Определение температуры за­стывания топлива

Температура застывания дизельных топлив, которая на несколько градусов ниже температуры помутнения, является важным показателем возможности производить слив и перекачку топлива при низкой температуре. Чем выше температу­ра застывания, тем труднее применять топливо при низкой температуре.

Для улучшения низкотемпературных свойств при производстве дизель­ных топлив применяют следующие способы: удаляют парафин, добавляют присадки, понижающие температуру застывания, облегчают фракционный состав и снижают вязкость.

Процесс удаления из топлива парафина называется депарафинизацией. Наиболее распространённый способ депарафинизации основан на вымораживании парафина при сильном охлаждении топлива. Депарафинизация позволяет получить дизельное топ­ливо с хорошими низкотемпературными свойства­ми, однако процесс депарафинизации сложен, значи­тельно повышает стоимость топлива и снижает его цетановое число. Поэтому депарафинизацию производят только при получении специальных сортов дизельного топлива, например арктического.

Более простым и доступным способом улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива явля­ется применение так называемых депрессорных* приса­док, понижающих температуру застывания. Один про­цент эффективной депрессорной присадки способен снизить температу­ру застывания топлива на 10, 20, а то и на

50 °С. Однако, это зависит от того, каков химический состав топлива и как оно очищено. Так, например, при наличии в дизельном топливе смолистых веществ депрессорная присадка будет дей­ствовать менее эффективно.

Депрессорная присадка почти не влияет на появление кристалликов парафина в топливе, и поэтому темпера­тура помутнения топлива в присутствии присадки не меняется или изменяется лишь на несколько градусов.

Действие депрессорной присадки сводится к тому, что она препятствует сращиванию кристалликов парафина между собой, задерживая образование каркаса, и тем самым снижая температуру засты­вания топлива.

Наиболее удобным, простым и достаточно эффектив­ным способом получения дизельных топлив с хорошими низкотемпературными свойствами является разбавление топлива керосиновыми фракциями. Этим спо­собом широко пользуются для изготовления зимних сор­тов дизельных топлив, имеющих облегчённый фракцион­ный состав, пониженную вязкость и низкую температу­ру помутнения и застывания.

Температуру вспышки определяют в специальном приборе. Для этого тигель с дизельным топливом закрывают крышкой и помещают в нагреваемую ван­ну (рис. 9). Прибор снабжён устройством, открывающим на крышке тигля лючок, в который автоматически опускается фитилёк для поджигания паров топлива, образующихся в тигле. Температуру топлива рав­номерно повышают и время от вре­мени вводят зажжённый фитиль в тигель. Опыт ведут до тех пор, по­ка не произойдет вспышка паров топ­лива.

Температу­ра вспышки топлива – это температура, до которой необходимо нагреть топ­ливо, чтобы его пары образова­ли с воздухом смесь, воспламеняющуюся от открыто­го пламени.

Температура вспышки, определяе­мая в закрытом тиг­ле, в некоторой сте­пени характеризует степень пожарной опасности топлива.

Зольность. Выпаривают 1 л топлива в колбе до 30−40 мл остатка, который прокаливают в тиг­ле при тёмно-красном калении до полного озоления. По­лученное количество золы выражают в массовой доле (%) к литру топлива. Высокая зольность указывает на загряз­нённость топлива.

Рис. 9. Прибор с закрытым тиглем для определения температуры вспышки топ­лива

Механические примеси, которые в бензине довольно быстро оседа­ют на дно, в дизельном топливе длительное время удерживаются во взвешенном состоянии. Наличие примесей в дизельном топливе может явиться причиной бы­строго износа топливоподающей аппаратуры и даже вы­хода её из строя. Чтобы определить содержание механических примесей, 100 г топлива фильтруют через высушенный бумажный фильтр. Взвешиванием высушенного после опыта фильтра определяют количе­ство задержанных примесей, выражая его в массовой доле (%) к топливу.

Наличие механических примесей в топливе опас­но для всех двигателей внутреннего сгорания, но особенно — для быстроходных дизелей. Топливные насосы и фор­сунки для быстроходных дизелей изготавливаются по высокому классу точности, и поэтому они весьма чувстви­тельны даже к мельчайшим механическим при­месям в топливе.

В топливоподающей систе­ме дизеля прецизионными парами деталями, изготовленными с большой точностью являются: в топлив­ном насосе «плунжер − гильза» и «нагнетательный клапан − седло клапана», в форсунке «распылитель – игла распы­лителя». Эти детали изготавливают с точностью до 1 мкм, а зазор между сопряжёнными парами составляет всего 1,5 − 2,5 мкм (рис. 10).

Рис. 10. В топливном насосе дизеля зазоры меж­ду прецизионными парами в 20—30 раз меньше толщины

Водорастворимые кислоты и щёлочи. Топливо даже с ничтожными следами минеральных кислот (серной, хлороводородной, азотной) или щелочей (едкое кали, едкий натр) непригодно к употреблению. Чтобы убедиться в том, что в топливе нет водорастворимых минеральных кислот и щелочей, пользуются следующим способом: 50 г топлива, нагретого до 70−80 °С, взбалтывают с 50 мл дистиллированной воды, нагретой до 70−80 °С. После отстаивания воду наливают в две пробирки. В одну пробирку добавляют две-три капли метилоранжа (в присутствии кисло­ты он окрашивается в красный цвет), а в другую – две-три капли фенолфталеина (в присутствии щёлочи он окрашива­ется в розово-фиолетовый цвет). Если в топ­ливе нет минеральных кислот и щелочей, то цвет воды в пробирках при добавлении индикаторов не изменится.

Поиск по сайту: