Оценка дизельного топлива по внешним признакам

Анализ дизельных топлив (как и прочих эксплуатационных материалов) начинают с оценки их по внешним признакам.

К внешним признакам дизельного топлива следует отнести: цвет, запах, прозрачность, наличие воды и механических примесей.

Приборы и реактивы:

Образцы дизельных топлив; стеклянный цилиндр на 50 мл; пробирки, колба.

Цвет дизтоплива – светлокоричневый или бурожелтый с красноватым оттенком.

Запах – характерный резкий запах дизельного топлива.

Прозрачность определяют в стеклянном цилиндре, наливая в него топливо после взбалтывания: дизтопливо должно быть совершенно прозрачным.

Наличие воды делает топливо мутным. Необходим отстой и фильтрация. Вода усиливает процессы окисления, увеличивает коррозионное действие топлива; замерзая зимой, приводит к забиванию фильтров топливной аппаратуры кристаллами льда. Наличие воды в зимнем дизельном топливе недопустимо. В летнем возможно наличие следов воды (не более 0,025%).

Механические примеси в дизтопливе засоряют фильтры и сопла форсунок, вызывают интенсивный износ топливной аппаратуры. Присутствие механических примесей недопустимо.

Контрольные вопросы:

- Влияние воды и механических примесей на эксплуатационные свойства дизельных топлив.

- Методы определения примесей в дизельном топливе.

2. Определение кинематической вязкости дизельного топлива

2.1. Сведения из теории

Вязкость – свойство частиц жидкости оказывать сопротивление взаимному перемещению под действием внешней силы. Величина вязкости зависит от химического состава и температуры нефтепродукта. Вязкость жидкостей принято измерять динамическим (m) и кинематическим (n) коэффициентами вязкости. Динамический коэффициент характеризует величину внутреннего трения частиц жидкости и выражается в Па*с. Кинематический (удельный коэффициент внутреннего трения) равен отношению динамического m к плотности жидкости r при заданной температуре, т.е. n=m/r. Величину n измеряют в м²/с, в стоксах (см²/с) или сантистоксах (мм²/с).

1С_т=10^-4м²/с; 1сС_т=10^-6м²/с=1мм²/с.

В технической литературе динамический и кинематический коэффициенты вязкости принято называть «динамической» и «кинематической» вязкостью. Различные топлива для дизельных двигателей имеют значение кинематической вязкости от 1,5 до 6 мм²/с (с Ст). Лучшими свойствами обладает топливо средней вязкости 2,5…4 мм²/с при 20⁰С.

2.2. Порядок проведения работы

Приборы и реактивы: капиллярный вискозиметр типа ВПЖ-4 с диаметром капилляра 0,8-1,0 мм; термометр 0-50⁰С; стакан емкостью 1 л диаметром 80 мм и высотой 150 мм; секундомер; спринцовка №3; штатив с зажимом для термометра; трубка резиновая диаметром 5 мм, l=50 мм; подогреватель, мешалка; термостатирующая жидкость (вода дистиллированная для температуры до 60⁰С); исследуемый материал.

Определение вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема жидкости под действием силы тяжести.

В термостатный стакан вместимостью 1л наливают термостатирующую жидкость и устанавливают его над нагревателем (примус «Шмель».)

Рис. 1. Вискозиметр ВПЖ-4

1 – колено1; 2 – колено; 3 – отводная трубка; 4 – расширение; М₁ и М₂ – метки.

Вискозиметр (рис. 1) заполняют испытуемым топливом следующим образом: на отводную трубку 3 надевают резиновую трубку с резиновой грушей на конце. Зажав пальцем колено 2 и перевернув вискозиметр, опускают колено 1 в сосуд (стакан емкостью 100 см³) с нефтепродуктом и засасывают его с помощью резиновой груши до отметки М₂, следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха. Вынимают вискозиметр из сосуда и быстро возвращают в исходное положение. Вытирают с внешней его стороны колено 1 и надевают на его конец резиновую трубку. Вискозиметр закрепляют с помощью держателя бюретки в штативе в вертикальном положении и устанавливают в стакан (баню) так, чтобы расширение 4 было ниже уровня термостатирующей жидкости.

С помощью держателя на штативе закрепляют термометр так, чтобы ртутный шарик находился посредине капилляра вискозиметра и на одинаковом с капилляром вискозиметра расстоянии от стенки стакана. Заполненный вискозиметр выдерживают в стакане 20-30 мин. при температуре определения, перемешивая термостатическую жидкость мешалкой. Затем, с помощью резиновой груши засасывают жидкость в колено 1 на 5 мм выше отметки М₁.

Соединяют колено 1 с атмосферой и определяют время перемещения мениска жидкости от метки М₁ до М₂ с точностью до 0,2 с.

Испытание повторяют 3 раза, принимая во внимание, чтобы результаты не отличались более чем на 0,5%.

Кинематическую вязкость n в мм²/с вычисляют по формуле:

n=C*t,

где С – постоянная вискозиметра, мм²/с²;

t - среднее арифметическое время истечения топлива в вискозиметре, с.

В соответствии со стандартом n летнего топлива составляет 3-6 с Ст; зимнего – 1,8-5 Ст и арктического – 1,5-4 с Ст.

3. Определение плотности дизельного топлива

Плотность топлива – это его масса в единице объема. Размерность плотности кг/м³. Для дизелей плотность топлива нормируют при 20⁰С. Плотность нефтепродуктов замеряют с помощью нефтеденсиметров (ареометров).

Приборы и материалы: набор нефтеденсиметров 1 комплект (3 шт.); стеклянный цилиндр на 250 мл; термометр; образец топлива (не менее 250 мл).

Порядок проведения работы:

В стеклянный цилиндр по стенке наливают испытуемое топливо и дают ему отстояться. Сухой и чистый нефтеденсиметр осторожно опускают на дно цилиндра, а затем убирают руку.

Производят отсчет показаний по делению шкалы, совпадающей с верхним мениском топлива. При отсчете показаний нефтеденсиметр не должен касаться стенок цилиндра. Одновременно фиксируют температуру топлива по встроенному или специально введенному термометру.

Для приведения замеренной плотности и стандартному значению применяют зависимость:

r₂₀=r_t+D(t-20⁰),

где r₂₀ – плотность топлива при температуре 20⁰С, кг/м³;

r_t – плотность при температуре замера, кг/м³;

t – температура топлива в момент замера, град;

D - температурная поправка, кг/м³*град (табл. 1).

4. Определение температуры вспышки дизельного топлива

Важным показателем испаряемости дизельного топлива является температура вспышки, при которой пары нефтепродукта образуют с воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении огня.

Аппаратура и материалы:

Прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле; нагреватель; образец дизельного топлива.

Дизельное топливо для двигателей, используемых на открытом воздухе, имеют температуру вспышки 35-40⁰С; для двигателей, работающих в закрытом помещении, применяют сорт топлива с температурой вспышки 65-80⁰С.

Прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле (рис. 3) содержит тигель 3, служащий резервуаром для испытуемого нефтепродукта, наружный тигель 4 с песком и нагреватель 5.

Рис. 2 Прибор для измерения плотности нефтепродукта

1 – ареометр, 2 – шкала плотности, 3 – линия отсчета плотности, 4 – шкала термометра, 5 – цилиндр стеклянный.

Топливо наливают до указанного уровня в тигель, закрывают крышкой с прорезанными в ней отверстиями, вставляют в одну из прорезей термометр 1. Топливо нагревают и периодически подносят зажигалку или горящую лучину к одному из отверстий в крышке. Пары топлива перемешиваются с воздухом и образуют горючую смесь. Температуру вспышки фиксируют по моменту появления быстро исчезающего пламени.

Для летних сортов дизельного топлива температура вспышки не превышает 40⁰ С, для зимнего – не выше 35⁰ С, а для арктического – не более 30⁰С.

Рис. 3. Прибор для определения температуры вспышки нефтепродуктов

1 – термометр, 2 – горящая лучина, 3 – тигель с нефтепродуктом, 4 – наружный тигель с прокаленным песком, 5 – горелка, 6 – штатив.

Средние температурные поправки плотности нефтепродуктов

Таблица 1.

Контрольные вопросы:

Что такое дизельное топливо?

Влияние воды и механических примесей на эксплуатационные свойства дизельных топлив.

Что такое вязкость? Виды вязкости. Зависимость вязкости топлива от температуры.

Какое влияние оказывает вязкость дизельного топлива на работу двигателя?

Как измерить кинематическую вязкость топлива? Единицы измерения.

Плотность, единицы измерения. Расчет плотности при 20⁰С.

Как оценивают склонность дизельного топлива к самовоспламенению?

Список использованных источников

1. ГОСТ 33-82. Нефтепродукты. Метод определения кинематической и расчет динамической вязкости. – М.: Изд-во стандартов, 1986.-12с.

2. ГОСТ 3900-85. Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности. – М.: Изд-во стандартов, 1989.-36с.

3. Саванчук Р.М. Лабораторный практикум. – Шахты: Лаборатория офсетной печати ДГАС, 1997.-54с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Определение вязкостных свойств масел

Цель работы: пользуясь стандартом, установить марку моторного масла по кинематической вязкости и индексу вязкости.

Общие положения

Указанные в марках моторных масел кинематические вязкости нормированы при температуре 100 ° и находятся в пределах 5,5...12,5 мм²/с.

Изменение вязкости масла от температуры называют вязкостно-температурной характеристикой (ВТХ) (рис.1). Зависимость вязкости от температуры выражена эмпирическим уравнением Вальтера, по которому в логарифмических координатах получили номограмму с прямолинейной зависимостью вязкости от температуры (рис.2). Зная вязкость масла при двух значениях температуры, по номограмме можно определить его вязкость при любой заданной температуре. Более точно строят по трем точкам n₀, n₅₀,n₁₀₀, проводя прямую по возможности ближе к этим точкам.

Рис. 1. Вязкостно-температурная характеристика

моторного масла.

Свойства автомобильных масел характеризуются индексом вязкости (ИВ), который показывает степень изменения вязкости от температуры. Зная кинематическую вязкость масла при 50°С и 100°С, можно определить ИВ по монограмме (рис.3). Для отечественных товарных масел ИВ находится в пределах 80... 130.

Индекс вязкости масла рассчитывают по значениям кинематической вязкости при 40°С и 100°С, для чего исследуемое масло сравнивается при этих температурах с двумя эталонными маслами, имеющими индексы вязкости 100 и 0. ИВ вычисляется по формуле /2/.

ИВ =(n-n₁) / (n-n₂),

Где n - кинематическая вязкость масла при 40°С с ИВ = 0 и имеющим при 100°С такую же кинематическую вязкость, что и исследуемое масло (в мм²/с );

n₁ - кинематическая вязкость исследуемого масла при температуре 40°С, мм²/с);

n₂ - кинематическая вязкость масла при 100°С с ИВ = 100°С и имеющим при 100°С такую же кинематическую

Рис. 2. Номограмма для определения вязкости масел при различной температуре

вязкость, что и исследуемое масло, мм²/с.

Отношение n₅₀/n₁₀₀ характеризует крутизну вязкостно-температурной кривой в диапазоне прогретого масла. Для моторных масел, предназначенных к применению зимой и в северных регионах, n₅₀/n₁₀₀<4. Крутизну ВТХ выражают также температурным коэффициентом вязкости (ТКВ), который определяет при температуре 0...100°С:

ТКВ_0-100=(n₀-n₁₀₀)/ n₅₀

Для зимних масел ТКВ_0-100 < 22; для всесезонных - < 25; для летних - < 35…40.