ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы теории трения и изнашивания металлов в нефтяных топливах из "Химмотология топлив" Поверхностные явления в нефтяных топливах оказывают сильное влияние на надежность работы двигателей и агрегатов. Эти явления вызывают образование адсорбционных, хемосорбционных пленок на поверхности металлов, влияют на каталитическую активность м.еталлов, эмульгируемость воды, действие присадок, обледенение фильтров, закоксовывание форсунок, топливо-масляных радиаторов и т.д. [c.44] Наиболее сильное влияние на поверхностные явления оказывают примеси полярных веществ в топливах. В зависимости от строения молекул и концентрации в топливах ПАВ сосредоточиваются на поверхностях раздела фаз и изменяют свойства топлив, такие как моюще-диспергирующие, анти-пенные, противокоррозионные, противоизносные и др. [c.44] Наибольший интерес для химмотологии топлив представляют следующие поверхности раздела твердое тело - жидкость , твердое тело -газ , жидкость - газ и жидкость - жидкость . Условием стабильности поверхности раздела является положительное значение свободной энергии ее образования. [c.44] Поверхность твердых тел жесткая, имеет кристаллическое строение (металлы - сталь, бронза, медь, алюминий и др.). На поверхности твердых тел и жидкостей (нефтепродукты, вода) находятся молекулы с нескомпенси-рованными связями. Поверхность деталей двигателей и механизмов всегда неоднородна и не может быть идеально гладкой. Полированные металлические поверхности состоят из нескольких тонких слоев оксидного, псевдо-аморфного (с электрическим зарядом) и зон деформации основного металла. На твердой поверхности имеются микроскопические участки с химически активными группами атомов основного металла и примесных металлов (активные центры). [c.45] Поверхности жидкости отличаются от твердых поверхностей тем, что молекулы на ней перемещаются относительно друг друга, ко удерживаются когезионными силами на определенном расстоянии. Молекулы на поверхности жидкости испытывают притяжение соседних молекул жидкости, равнодействующая сил притяжения направлена внутрь жидкости. Эта сила не уравновешивается извне, т.к. в газовой фазе значительно меньше молекул. По этим причинам происходит сокращение площадей поверхностей жидкостей, образование сферических капель на воздухе и в эмульсиях. [c.45] Для характеристики свойств поверхностей широко применяется величина поверхностного натяжения , действующего вдоль поверхности и численно равного свободной поверхностной энергии. [c.45] Образование поверхности раздела фаз - чрезвычайно распространенное явление в веществах, в том числе в нефтепродуктах, например, при сорбции, кристаллизации, коагуляции, полимеризации и поликочденсации, механическом диспергировании веществ и др. случаях. [c.45] Новая фаза возникает вначале при небольшом скоплении (от 2 до 100) молекул (кластеры), которые постепенно увеличиваются в размерах и становятся различимыми невооруженным глазом. [c.45] Таким образом, образуются широко распрстраненные дисперсные системы (ДС), состоящие из двух и более фаз непрерывней и раздробленной. [c.45] Нефтяные ДС состоят из дисперсионной среды (углеводороды с растворенными гетероатомными соединениями) и дисперсной фазы (газы, пары, воздух, мехпримеси, органические осадки). На поверхности раздела фаз имеется избыточная энергия, создающее поверхностное натяжение и внутреннее давление в ДС. Поверхностное натяжение - это работа образования единицы новой поверхности или сила, касательная к поверхности, стремящаяся сократить свободную поверхность до наименьщих размеров при заданном объеме. [c.46] Процессы взаимодействия жидкостей, газов с металлами по механизму протекания делятся на физическую адсорбцию, хемосорбцню и образование новой фазы. [c.46] При минимальной энергии взаимодействия наблюдается физическая адсорбция, обусловленная диполь-дипольными взаимодействиями Ван-дер-Ваальса. При обменном взаимодействии электронов твердого тела с частицами сорбата образуются химические связи (хемосорбция). При хемосорбции теплота сорбции примерно на порядок больше, чем при физической адсорбции. Если энергия адсорбции сравнима по величине с энергией связей или молекулярной поверхностной энергией твердого тела, то поверхность металла при хемосорбции подвергается структурной перестройке (модификации). [c.46] Образование химических связей обусловлено короткодействующими силами, поэтому хемосс ция протекает в поверхностном монослое вслед за физической адсорбцией. [c.47] Большое влияние на поведение и свойства нефтяных топлив оказывают присутствующие в них естественные ПАВ и присадки (сера-, азот-, кислород-и металлорганическне соединения). [c.47] Молекулы ПАВ имеют дифильное строение, состоят из гидрофильных полярных групп и гидрофобных углеводородных радикалов. Причем гидрофильные группы (-ОН, -СООН, -ЫНг, -8-) имеют сродство к воде, а углеводородные радикалы — к топливной или масляной средам. ПАВ особенно активны на поверхностях раздела фаз металл-топливо , топливо-вода , топ-ливо-воздух . [c.47] Наиболее активными функциональными группами ПАВ, оттачающи-мися высокими дипольными моментами ( Д - дебай), являются нитрилькые нитрильные СЫ (-4,05... 3,47 Д), нитро- ЫОг (-4,0 . ..-3,1 Д), альдегидные СНО (-3,0,,,-2,5 Д), С1 - содержащие (-1,50...-1,87 Д), гидроксильные ОН (-1,5 Д), сложноэфирные СООК (-1,9...+1,8 Д). [c.48] Эу - эксплуатационные свойства топлива с одной из присадок. [c.49] При наличии межмолекулярного взаимодействия наблюдается антагонизм (значительное снижение Эх) или сннергизм (увеличение сверх суммарного Эх) действия присадок. Таким образом, правильно выбранная композиция присадок может быть значительно эффективнее в топливе, чем индивидуальная присадка или неоптимальная смесь присадок. [c.49] При эксплуатации двигателей и механизмов наблюдается износ деталей и узлов трения агрегатов топливной аппаратуры, обусловленный процессами трения, абразивным воздействием топливной среды и кавитацией. [c.49] Трение и изнашивание всегда имеют место при контакте взаимно перемещающихся металлических поверхностей в среде нефтяных топлив. Происходит превращение механического движения (механической энергии) в молекулярное движение (тепловую энергию) с соответствующими потерями (закон сохранения и превращения энергии). [c.49] Вернуться к основной статье