Топлива и их свойства В действительном цикле

Топлива и их свойства

В действительном цикле двигателя происходят физико-химические превращения рабочего тела. В цилиндр двигателя поступает свежий заряд — воздух или топливовоздушная смесь – горючая смесь

Затем свежий заряд смешивается с оставшимися в камере сгорания остаточными газами, образуя рабочую смесь

В процессе сгорания при выделении теплоты рабочая смесь превращается в отработавшие газы

Окислителем при горении топлива является кислород атмосферного воздуха. В качестве жидкого топлива для двигателя используют продукты переработки нефти — бензин и дизельное топливо, представляющие собой смеси различных углеводородов

Могут применяться и другие виды топлива — сжатый и сжиженный газы; синтетические топлива, получаемые переработкой угля, сланцев, битуминозных песков; спирты; эфиры и др.

Каким нормативным документом определено качество бензина территории РФ ?

ГОСТ Р 51105 -97

Какие марки бензинов разрешены на территории РФ ?

≪Нормаль-80≫, ≪Регуляр-92≫, ≪Премиум-95≫ и ≪Супер-98≫

Нефтяные жидкие топлива по основному назначению подразделяются на группы и подгруппы в соответственно Группа топлива и подгруппа топлива Обозначение марки топлива • Бензин • Авиационный Автомобильный Б А

К топливам предъявляют следующие требования

Требование к топливу № 1 - максимальное содержание химической энергии в единице объема и полнота выделения теплоты

Требование к топливу № 2. Минимальное образование токсичных продуктов

Требование к топливу № 3. Надежная подача топлива и высококачественное смесеобразование в широком диапазоне изменения внешних условий, на всех режимах работы двигателя, включая пуск

Требование к топливу № 4. минимальная склонность к образованию нагара и коррозионно-агрессивных продуктов сгорания

Требование к топливу № 5. высокая термическая стабильность и хорошие моющие свойства; стабильность свойств при хранении и транспортировании; отсутствие механических примесей и воды

Требование к топливу № 6. Малая пожароопасность

Требование к топливу № 7. и приемлемая стоимость

Свойства топлив делятся на физико-химические и эксплуатационные

Физико-химические свойства характеризуют состояние и состав топлива: плотность, поверхностное натяжение, вязкость, фракционный и химический состав

Эксплуатационные свойства отражают необходимые энергетические, экономические и экологические показатели двигателей и надежность их работы (воспламеняемость, испаряемость, антидеюнационные свойства, пусковые и низкотемпературные качества).

Бензины для автомобильных двигателей представляют собой смеси углеводородов, которые выкипают в диапазоне температур 40. . . 200 °С.

КАКИЕ МАРКИ БЕНЗИНОВ В РФ?

В Российской Федерации производят бензины марок А-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98, но что обозначают эти буквы и цифры?

Цифры в марке бензина характеризуют его антидетонационные свойства, которые оценивают октановым числом (ОЧ). Оно численно равно процентному содержанию в смеси изооктана с ОЧ = 100 и Н-гептана с ОЧ = 0, которая имеет такую же детонационную стойкость, как и испытуемый бензин.

Октановое число оценивают по моторному методу в единицах ОЧМ и по исследовательскому методу в единицах ОЧИ > ОЧМ на 8. . . 12 единиц. Эту разницу называют чувствительностью бензина к октановому числу.

Октановое число бензина повышают добавкой в него низкокипящих высокооктановых углеродов или кислородосодержащих веществ — метилового спирта, метилтретбутилового эфира и других антидетонационных присадок (тетраэтилсвинца и тетраметилсвинца, а также металлокарбонатов, алкилгалогенидов)

При увеличении степени сжатия и диаметра цилиндра необходимо использовать топливо с большим октановым числом.

Испаряемость бензинов определяется их фракционным составом и давлением насыщенных паров.

Испаряемость влияет на пусковые свойства двигателя при низких температурах, на склонность к образованию паровых пробок в системе питания при высоких температурах, а также на приемистость двигателя

Прокачиваемость, склонность к образованию отложений, коррозионная активность являются важными эксплуатационными свойствами бензинов

Что такое бензин ?

Бензин - продукт переработки нефти представляющий собой смесь углеводородов - горючее с низкими детонационными характеристиками, которая выкипает при температурах от 40 до 200 ^C.

Для чего предназначены бензины ?

Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры).

Современные автомобильные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: • • бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах и во всех встречающихся условиях эксплуатации; двигатель должен развивать предусмотренную максимальную мощность при минимальном расходе бензина; бензин должен обеспечивать минимальный износ двигателя; качество бензина не должно ухудшаться при транспортировке, хранении и использовании; обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности при ремонте и эксплуатации двигателя. Образование рабочей смеси необходимого состава; обеспечение нормального и полного сгорания рабочей смеси;

Современные автомобильные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: • • • отсутствие каррозионного воздействия на детали двигателя; незначительное образование отложений в двигателе; сохранение качеств при хранении и транспортировке, иметь хорошую однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др

Как классифицируют бензин ?

Бензины классифицируются по разным показателям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы.

Как влияет октановое число на работу ДВС ?

Октановое число является показателем детонационной устойчивости бензина, значит чем выше октановое число тем выше детонационная устойчивость бензина и выше его качество, ДВС работает без перебоев.

Как влияет содержание серы в бензине на работу ДВС ?

1) Содержание серы в бензине оказывает влияние на качество бензина, значит чем больше содержание серы в бензине тем ниже его качество, и ДВС работает неустойчиво.

2) Сера при сгорании участвует в образовании серной кислоты которая влияет на коррозию деталей двигателя.

Какими свойствами обладают бензины ?

Свойство № 1. Бензины - легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтые (при отсутствии специальных добавок) жидкости, имеющие плотность 700 -780 кг/м³.

Свойство № 2. Бензины имеют высокую летучесть

Свойство № 3. Температура вспышки в пределах 20 -40 градусов по Цельсию.

Свойство № 4. Температура кипения бензинов находится в интервале от 30 до 200 C.

Свойство № 5. Температура застывания - ниже минус 60 градусов.

Свойство № 6. При сгорании бензинов образуется вода и углекислый газ.

Свойство № 7. При концентрациях паров в воздухе 70— 120 г/м³ образуются взрывчатые смеси.

Какими физико-химических свойствами должны обладать бензины?

Физико-химические свойства бензинов • Однородность смеси - стабильность; • Плотность топлива - Испаряемость • Коррозийную устойчивость, • Давление насыщенных паров, • Химическая стабильность, • детонационная устойчивость, • Теплота сгора ния, • Механические примеси.

Свойство № 1. Однородность смеси - стабильность

Свойство № 2. Плотность топлива. - при +20 "С должна составлять 690. . . 750 кг/м 3;

Свойство № 3. Небольшую вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до — 40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20. . . 30%;

Свойство № 4. Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе;

От чего зависит и на что оказывает влияние испаряемость бензинов ?

Испаряемость бензинов это…. . Чрезмерное содержание в бензине легких фракций вызывает образование паровых пробок, нарушает бесперебойную работу двигателя, однако облегчает запуск двигателя при низких температурах. Кроме того, испаряемость топлива влияет на износ двигателя, образование отложений, экономичность работы двигателя и степень токсичности выхлопных газов.

На что влияет давление насыщенных паров в бензине ?

Насыщение паров в бензине…. • Чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом - до 670 ГПа и зимой - от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах

На что влияет вязкость бензинов ?

При понижении температуры увеличивается вязкость, за тоже время при большей вязкости пройдет или будет распылено в смесительной камере карбюратора большее количество бензина, что приведет к увеличению расхода топлива и мощности двигателя.

Вязкость влияет на прохождение бензина в жиклерах карбюратора и его распыление в смесительной камере, при критически низких температурах бензин будет с трудом проходить или не распыляться в смесительной камере, что приведет к неустойчивой работе или остановке двигателя.

На что влияет физическая стабильность бензинов ?

При хранении, перевозке, происходит испарение легких фракций что влияет на пусковые свойства бензина, понижение октанового числа и давление насыщенных паров которой при испарении 3 — 4 процентов бензина может снизиться в 2 — 2, 5 раза.

На что влияет химическая стабильность бензинов ?

Химическая стабильность — способность бензина сохранять свои свойства и не вступать в химические реакции с металлами и не распадаться. При длительном хранении бензина его качество снижается. Обычно на одну-две единицы уменьшается октановое число и возрастает количество смол за счет окисления углеводородов, которые входят в состав бензина.

На что влияет - теплота сгора ния бензинов ?

Теплота сгора ния —это выделение тепла на единицу топлива, от теплоты сгорания зависит расход топлива, (измеренного к. Дж/кг. ) и полнота сгорания топлива и соответственно мощность двигателя.

На что влияет - механические примеси бензинов и наличие воды?

Согласно действующему - ГОСТ Р 51105 -97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия» в бензинах не должно содержаться механических примесей, это грязь, частицы коррозии металлов, резины, пластика, и т. д. Попадая в карбюратор они забивают топливные жиклеры карбюратора и препятствуют нормальному прохождению и распылению бензина

Что такое детонационная работа двигателя ?

Процесс нормального сгорания рабочей смеси проходит плавно с почти полным протеканием реакции окисления топлива и средней скоростью распространения пламени 10. . . 40 м/с. Когда скорость распространения пламени резко возрастает (почти в 100 раз) и достигает 1500. . . 2000 м/с, возникает детонационное сгорание — взрывное воспламенение

Что вызывает детонационную работа двигателя ?

Детонация топлива может быть вызвана двумя причинами, химической и механической • Химической причиной вызывающей детонационную работу двигателя, является следствием накопления перекисей в рабочей смеси и их взрывным воспламенением. Перекиси попадая в камеру сгорания, в условия сжатого воздуха при высокой температуре раскаленных частей начинают лавинообразное самообразование перекисей что приводит к взрывному самовоспламенению — детонации

Детонация топлива может быть вызвана двумя причинами, химической • А также нагарообразование на стенках головки цилиндра и днище поршня сильно ухудшает их теплопроводность, вследствие чего несколько повышается температура газов в процессе сгорания. Отложившийся нагар также уменьшает объем камеры сгорания и увеличивает степень сжатия, что вызывает детонацию

Механической причиной вызывающей детонационную работу двигателя, является — калильное зажигание.

Что такое калильное зажигание двигателя ?

Калильное зажигание - воспламенение от раскаленных деталей камеры сгорания: свечи зажигания, при недостаточном отводе от него тепла, выпускного клапана (750 -800 ^C).

В чем опасность детонационной работы двигателя ?

ПРИ ДЕТОНАЦИИ. Воспламенение рабочей смеси происходит с большой скоростью и резким повышением давления в результате чего формируется ударная волна двигающаяся в камере сгорания с сверхзвуковой скоростью ударяется об стенки цилиндра вызывая их перегрев и при недостаточном отводе тепла системой охлаждения вызывает перегрев двигателя и его заклинивание.

ПРИ ДЕТОНАЦИИ. Воспламенение рабочей смеси происходит не в рабочий такт двигателя, в следствии чего двигатель работает в «разнос» и с ростом нагрузок на каленчатый вал, вкладыши может выйти из строя. Двигатель продолжает работу при выключенном зажигании.

Что такое детанационная устойчивость ?

Что такое коррозийная устойчивость бензина ?

Способность бензина не вступать в химические реакции с металлами, пластиковыми, резиновыми и другими полимерами из которых изготовлены бензотрубопроводы, приводящими к их разрушению называют - коррозийной устойчивостью.

Для чего нужны многофукциональные фракционные присадки бензинов ?

Для того что бы улучшить качество бензина.

Какие фракционные присадки содержатся в бензине и их назначение ?

Фракционные присадки • Антиокислительные добавляют для химической стабильности бензина. Законодательством многих промышленно развитых стран существенно снижен допустимый уровень соединений свинца в бензине (этилированный бензин, т. е. содержащий добавки тетраэтилсвинца, повышающие октановое число бензина).

Фракционные присадки • Антидетонаторы — это вещества, которые добавляют к бензинам (не более 0, 5%) для улучшения антидетонационных свойств. Достаточно эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C 2 H 5)4. Однако бензин с ТЭС и продукты его сгорания очень токсичны. В настоящее время найдены новые антидетонаторы на основе марганец-органических соединений типа циклопентадиенпентакарбонилмарганца С 5 Н 5 Мn(СО)5. Они менее токсичны и обладают лучшими антидетонационными свойствами. Добавление этих антидетонаторов к хорошим сортам бензина позволяет получать топливо с октановым числом до 135.

Антикоррозийные — препятствуют бензину вступать в химические реакции с металлами, пластиковыми, резиновыми и другими полимерами из которых изготовлены бензотрубопроводы, приводящими к их разрушению

Какие характеристики марок бензинов ?

Какие характеристики марок бензинов ? Автомобильный бензин марки А-80 - Нормаль. (Low octane motor gasoline) • • Автомобильный бензин обычного качества. Содержит антидетонационные присадки. Производят этилированный с содержанием свинца не более 0, 15 г/л и неэтилированный с содержанием свинца не более 0, 013 г/л. Содержание серы — не более 0, 05%. Плотность — не более 0, 755 г/см. А-803. Октановое число по моторному методу — 76, а по исследовательскому методу — 80. Фактически — это бензин марки с немного улучшенными характеристиками. А-92 (Regular motor gasoline) • Автомобильный бензин обычного качества. Содержит антидетонационные присадки. Самая распространенная марка бензина в крупных городах РФ и Украины. Производят этилированный с содержанием свинца не более 0, 15 г/л и неэтилированный с содержанием свинца не более 0, 013 г/л. Содержание серы — не более 0, 05%. Плотность — не более 0, 77 г/см. А-923. Октановое число по моторному методу — 83, а по исследовательскому методу — 92. По качеству близок к европейской марке «регуляр» и азиатской 92 RON, но содержит на 30% больше свинца.

Какие характеристики марок бензинов ? Автомобильный бензин марки АИ-95 (AI-95 premium motor gasoline) • Автомобильный бензин улучшенного качества. Готовят на основе бензина каталитического крекинга легкого дистиллятного сырья с изопарафиновыми и ароматическими компонентами и добавкой газового бензина. Содержит антидетонационные присадки. производят неэтилированный (бесцветный) с содержанием свинца не более 0, 013 г/л. Плотность не нормируется. Октановое число по моторному методу — 85, а по исследовательскому методу — 95. По качеству близок к европейской марке «премиум» и азиатской 95 RON, но содержит на 30% больше свинца. Автомобильный бензин марки -98 • Не этилированный с октановым числом, по моторному методу 88, по исследовательскому не менее 98. Содержит антидетонационные присадки. производят неэтилированный (бесцветный) с содержанием свинца не более 0, 013 г/л.

Чем выше октановое число, тем больше стойкость к детонации, тем больше и возможная степень сжатия двигателя, а следовательно, и больше мощность и экономичность.

Что такое - Октановое число ?

Если октановое число бензина равно 95, то это означает, что он детонирует как смесь состоящая из 95% изооктана и 5% гептана.

Какие марки дизельных топлив производят в РФ ?

В Российской Федерации производят дизельное топливо, предназначенное для использования при различных температурах окружающего воздуха: Л — О °С и выше, 3 — минус 20 °С и выше, А — минус 50 °С и выше;

Какими эксплуатационными свойствами обладает дизельное топливо?

От чего зависит испаряемость дизельного топлива?

Испаряемость дизельного топлива зависит от фракционного состава, плотности и вязкости.

Как определяют воспламеняемость дизельных топлив?

Воспламеняемость дизельных топлив оценивают цетановым числом (ЦЧ).

Как определяют цетановое число ?

Его определяют по объемному содержанию цетана (ЦЧ =100) в смеси с аметилнафталином (ЦЧ = 0), которая при испытании на одноцилиндровой установке имеет одинаковую воспламеняемость с исследуемым топливом

Сколько есть видов дизельного топлива (ДТ) ?

дизельные топлива подразделяют на два вида: Первый – с содержанием серы до 0, 2%; Второй – с содержанием серы до 0, 5%.

Какие требования мы предъявляем к дизельному топливу (ДТ) ?

Дизельное топливо должно отвечать ряду требований: обеспечивать хорошее смесеобразование, полностью сгорать, не образуя сажистых веществ, не вызывать коррозии деталей двигателя и т. д.

Какими свойствами обладает дизельное топливо (ДТ) ?

Свойства дизельного топливо • • • ДТ обладает следующими свойствами: Стабильность дизельного топлива; Химическая стабильность дизельного топлива; Физическая стабильность дизельного топлива; Испаряемость дизельного топлива; Плотность и поверхностное натяжение дизельного топлива; Вязкость дизельного топлива; Воспламеняемость дизельного топлива; Температура самовоспламенения; Цетановое число дизельного топлива. Коррозионные свойства дизельного топлива.

Что такое – Стабильность дизельного топлива ?

При какой температуре воспламеняется ДТ ?

воспламенения дизельного топлива от сжатия без постороннего источника зажигания происходит при температуре нагретого сжатого в цилиндрах воздуха (~ 500… 600˚С, в зависимости от химического состава - фракций). Поэтому для нормальной работы дизельного двигателя необходимо применять топлива с оптимальной длительностью периода задержки самовоспламенения.

При какой температуре не воспламеняется ДТ ?

Если температура в камере сгорания будет ниже 350… 400˚С, то горючая смесь уже не будет в состоянии самовоспламениться.

Что необходимо сделать чтобы воспламенялось ДТ ?

Для того, чтобы она смогла самовоспламениться, необходимо, чтобы частота вращения коленчатого вала двигателя была 100… 120 мин-1. то есть, чем выше пусковая частота вращения коленвала, тем выше будет температура сжимаемого воздуха, от которой условия пуска будут возрастать.

Для ускорения процесса самовоспламенения дизельного топлива в него вводят кислородсодержащие присадки, такие как: органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты, которые способствуют выделению активного кислорода. Они, попадая в камеру сгорания, за счет активного кислорода, ускоряют образование перекисей, от разложения которых ускоряется процесс самовоспламенения.

Каким нормативным документом регулируется производство дизельного топлива, его качество и реализация ?

Ответ : ГОСТ 52368 - 2005

Как классифицируются дизельные топлива?

Дизельные топлива • • В настоящее время отечественной нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305 -82 трех классов (марок) : Л – летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0 °С и выше; 3 – зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь tз < -35 °С и tп < -25 °С), или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь tз < -45 °С и tп < -35 °С), А – арктическое, температура применения которого до -50 °С.

Какие характеристики у дизельных топлив ?

А – арктическое дизельное топливо. Применяется при температуре воздуха окружающей среды до – 50 градусов по Цельсию. Его цетановое число – 40, плотность при 20 градусах по Цельсию – не более 830 кг/куб. м, вязкость при 20 градусах по Цельсию – от 1, 4 до 4 кв. мм/с, температура застывания составляет – 55 градусов по Цельсию.

З – зимнее дизельное топливо. Применяется зимнее топливо при температуре воздуха окружающей среды до – 30 градусов по Цельсию. Цетановое число зимнего топлива – 45, плотность при 20 градусах по Цельсию – не более 840 кг/куб. м, вязкость при 20 градусах по Цельсию – от 1, 8 до 5 кв. мм/с, температура застывания составляет – 35 градусов по Цельсию.

Л – летнее дизельное топливо. Применяется при температуре воздуха окружающей среды до 0 градусов по Цельсию и выше. Его цетановое число – не ниже 45, плотность при 20 градусах по Цельсию – не более 860 кг/куб. м, вязкость при 20 градусах по Цельсию – от 3 до 6 кв. мм/с, температура застывания составляет – 10 градусов по Цельсию.

Что такое – автомобильные газовые топлива?

Газообразные топлива, применяемые в автомобильных двигателях, по агрегатному состоянию при нормальных условиях подразделяют на сжатые и сжиженные.

Из чего состоит сжатый газ автомобильного топлива?

В сжатом газе (обычно это природный газ) до 95 % метана СН 4.

Из чего состоит сжиженный газ автомобильного топлива?

Сжиженные газы являются в основном продуктами переработки попутных газов и газов газоконденсатных месторождений. Они содержат бутан-пропановые и бутилен-пропиленовые смеси.

В каком состоянии находится сжиженный газ автомобильного топлива при нормальной температуре?

Сжиженный газ автомобильного топлива находится при нормальной температуре в жидком состоянии.

Какова теплота сгорания газов автомобильного топлива?

Объемная теплота сгорания газов автомобильного топлива существенно меньше, чем жидких топлив.

Какие основные «+» газов автомобильного топлива в сравнении с бензиновыми?

Основные достоинства газовых топлив в сравнении с бензиновыми: • вследствие высокой эффективности сжигания могут обеспечить больший КПД; • позволяют значительно увеличить степень сжатия; • обеспечивают надежный пуск при низких температурах; • удовлетворительные экологические свойства, обусловленные отсутствием свинца, оксидов металлов, ароматических углеводородов, низким содержанием серы.

Какой газ является перспективным газовым топливом?

Водород является перспективным топливом, которое обладает наиболее высокой теплотой и температурой сгорания и образует ≪чистые≫ продукты при сгорании, не считая оксидов азота.

Какое октановое число у спиртов?

Октановое число спиртов больше, чем у бензинов, поэтому их целесообразно применять в двигателях с искровым зажиганием.

Что входит в состав продуктов сгорания нормальной горючей смеси бензина?

Состав продуктов сгорания. При а = 1 кг бензина = 14, 9 кг воздуха топливо должно сгорать полностью, отработавшие газы содержать азот N 2 и продукты полного сгорания СО 2 и Н 2 О

При а < 1 отработавшие газы включают азот N 2, продукты полного (СО 2 и Н 2 О) и неполного сгорания СО и Н 2.

THE END