ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эксплуатационные свойства дизельных топлив из "Химия и технология нефти и газа" В двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, называемых дизелями, четырехтактный рабочий процесс протекает несколько иначе, чем в двигателях с зажиганием от искры. В дизельном двигателе в первых двух тактах засасывается и сжимается чистый воздух. Температура воздуха в конце хода сжатия достигает 550—650° С, а давление возрастает до 40 ат. В конце хода сжатия в сжатый и нагретый воздух впрыскивается в течение определенного времени под большим давлением порция топлива. Мельчайшие капельки топлива переходят в парообразное состояние и распределяются в воздухе. Через определенный весьма незначительный момент времени топливо самовоспламеняется и полностью сгорает. Время между началом впрыска и воспламенением топлива называется периодом задержки самовоспламенения. В современных быстроходных двигателях этот период не более 0,002 сек. В результате сгорания топлива давление газов достигает 60—100 ат. Весьма важным для обеспечения плавной, нормальной работы двигателя является скорость нарастания давления газов. Из практики известно, что эта скорость не должна превышать 5 af на 1° угла поворота коленчатого вала. В противном случае двигатель начинает стучать, работа его становится жесткой , а нагрузка на подшипники чрезмерной. Появление стуков и жесткая работа двигателя тесно связаны с длительностью периода задержки самовоспламенения. Чем продолжительнее этот пе )иод, тем большее количество топлива y neet поступить в цилиндр двигателя. В результате — одновременное воспламенение повышенного количества топлива приводит к взрывному характеру сгорания, и давление газов будет нарастать скачкообразно. В двух последующих тактах рабочий ход и выхлоп — происходит рабочее расширение газов и освобождение цилиндра двигателя от продуктов сгорания. [c.96] В качестве топлива для быстроходных дизелей применяются керосино-газойлевые фракции нефти. Для тихоходных и стационарных двигателей этого типа с малым числом оборотов применяется более тяжелое топливо типа мазутов. [c.96] Оценка воспламенительных свойств углеводородов и топлив, так же как и детонационной стойкости бензинов, проводится методом сравнения на лабораторных испытательных установках с эталонными топливами. [c.97] По аналогии с октановыми числами для оценки моторных свойств дизельных топлив приняты цетановые числа. [c.97] Цетановым числом называется содержание (в объемн. %) це-тана в смеси с а-метилнафталином, эквивалентной по. самовоспла-меняемости испытуемому топливу, при сравнении топлив в стандартных условиях испытания. [c.97] Цетановое число самого цетана (гексадекана) С16Н34 принято равным 100, а а-метилнафталина — 0. Определение цетановых чисел проводится на стандартной одноцилиндровой установке с дизельной головкой по так называемому методу совпадения вспышек. Цетановые числа дизельных топлив нормируются в интервале 40—50 ед. [c.97] Цетановое число характеризует не только воспламенительные свойства, оно отражает и некоторые другие эксплуатационные качества дизельного топлива чем выше цетановое число дизельного топлива, тем лучше его пусковые свойства, тем менее длителен период задержки самовоспламенения, больше полнота сгорания топлива, меньше задымленность выхлопных газов и склонность топлива к отложениям нагаров в камере сгорания и в форсунках. [c.97] Самые низкие цетановые числа характерны для ароматических углеводородов, особенно бициклических. Цикланы и бицикланы занимают промежуточное положение. Наибольшими цетановыми числами обладают алканы нормального строения. Разветвление молекул алканов приводит к значительному снижению цетановых чисел. Введение двойной связи в молекулу углеводорода также вызывает понижение цетанового числа. [c.97] Особенно большое значение имеет температура застывания, варьирующая от —10 °С для летних сортов до —60 °С для арктического сорта, и содержание серы, которое не должно превышать 0,2% для всех марок. [c.98] Основное назначение нефтяных масел заключается в снижении трения между твердыми поверхностями движущихся частей самых разнообразных механизмов, станков, двигателей, машин и предотвращении износа материала этих частей. Это достигается тем, что сухое трение металлических поверхностей заменяется при наличии смазки трением слоев вязкой жидкости между собой. Сила сцепления между молекулами материала трущейся поверхности и молекулами смазки превышает силу взаимного сцепления молекул самого масла. Поэтому на поверхности металла образуется прочный слой смазочного материала, что и исключает возможность сухого трения и намного уменьшает механический износ деталей. С другой стороны, коэффициент жидкостного трения, т. е. трения между слоями вязкой жидкости, в десятки раз меньше коэффициента сухого трения. Следовательно, при наличии хорошей смазки энергетические затраты на преодоление трения резко уменьшаются. Кроме того, смазочные масла играют роль охлаждающего агента. Большинство нефтяных масел выпускается в качестве смазочных материалов, но некоторое количество масел предназначается для специальных технических целей. К этим несмазочным маслам предъявляются специфические требования, связанные с областью их применения. [c.98] Основной характеристикой всех нефтяных масел является их вязкость. В зависимости от удельной нагрузки, характера и скорости движения трущихся поверхностей, а также температуры в узле трения требования к вязкости смазочных масел весьма различны. Например, легкие дистиллятные индустриальные масла должны обладать вязкостью 4—10 сст при 50° С, а наиболее вязкие остаточные масла для паровых машин и различных трансмиссионных передач — 30—40 сст при 100° С. [c.98] Для масел, работающих в широком диапазоне температур (автомобильные, авиационные, масла для ТРД и др.), большое эксплуатационное значение имеет вязкостно-температурная характеристика. [c.98] Масла для холодильных машин, приборные, моторные и некоторые другие должны по условиям эксплуатации не терять подвижности при температурах от —30 до —60°С. В технических нормах это качество масла контролируется определением его температуры застывания. Величина температуры застывания зависит от присутствия в маслах твердых парафинов и церезинов. При низких температурах они кристаллизуются. Создается кристаллическая сетка, в которой заключены жидкие углеводороды, и вся система теряет подвижность. [c.99] Важнейший качественный показатель нефтяных масел — их химическая стабильность по отношению к кислороду воздуха. Это относится к моторным, турбинным, компрессорным, трансформаторным и некоторым другим маслам, которые эксплуатируются в условиях циркуляционной смазки, т. е. многократно прокачиваются через узлы трения. [c.100] В рабочих условиях масло находится под воздействием ряда факторов, резко ускоряющих процессы окисления повышенной температуры, каталитического влияния различных металлов, контакта с воздухом, автокаталитического воздействия продуктов о сисления. Окисление масла происходит либо во всем его объеме (в толстом слое), либо в тонком слое, когда масло прокачивается через цилиндрово-поршневые узлы трения. В последнем случае масло находится в особо тяжелых условиях температуры и контакта с кислородом Воздуха и металлом. При этом говорят о термоокислительной стабильности масел. [c.100] Наилучший углеводородный групповой состав масла с точки зрения его химической стабильности отвечает смеси малоцикличных нафтеновых, ароматических и гибридных углеводородов с длинными боковыми насыщенными цепями. [c.100] Накопление в масле различных продуктов окисления вызывает вредные последствия. [c.100] Соли высших кислот плохо растворяются в маслах, выпадают в осадок и в виде шлама накапливаются на смазываемых поверхностях и в диркуляционной масляной системе. Кроме того, эти соли катализируют первичные реакции окисления. [c.100] Даже лучшие нефтяные масла после тщательной комбинированной очистки не обладают достаточной химической и термической стабильностью в условиях работы поршневых двигателей. Поэтому такое большое значение придается в настоящее время различным присадкам, способным улучшить многие качественные показатели и эксплуатационные свойства масел. [c.101] Для предварительной оценки склонности масел к окислению и выделению осадков предложены различные методы. В основном они сводятся к ускоренному окислению масел воздухом или кислородом в бомбах или стеклянных приборах при 120—200° С. После окисления определяют кислотное число и содержание осадка. Показатели химической стабильности по этим методам служат для оценки турбинных, компрессорных, трансформаторных и некоторых других масел. Моторные свойства масла для двигателей внутреннего сгорания определяются специальными методами, которые в какой-то мере отражают их поведение в двигателях. [c.101] Вернуться к основной статье