Ім'я файлу: Курсова робота. Шечук Микола ТНТ-31.docx
Розширення: docx
Розмір: 345кб.
Дата: 21.12.2021
скачати
Розширення: docx
Розмір: 345кб.
Дата: 21.12.2021
скачати
Таблиця 1.2 - Основні властивості дизельного палива та їх вплив на роботу двигуна
| 1 | 2 | 3 |
| Параметри | Визначення або характеристика | Вплив на роботу двигуна |
| Цетанове число | Це вміст (у відсотках за об'ємом) цетану в суміші палива з альфа-метилнафталіном | 3 підвищенням цетанового числа процес згоряння палива протікає повільніше, двигун працює економніше і не так жорстко, як на низькоцетановому паливі. Цетанове число, крім того, справляє значний вплив на легкість запуску дизеля: чим воно вище, тим за нижчої температури можливий його запуск. |
| В'язкість | Визначається в одиницях кінематичної в'язкості, при t =20°C | Впливає на розпилення палива, отже, на процеси сумішоутворення, згоряння. Якщо в'язкість палива висока, то конус його розпилювання зменшується, а глибина проникнення факела в камеру згоряння збільшується. При цьому частина палива осідає на стінках циліндрів і на дні поршня, змиває оливу і сприяє утворенню нагару. |
Продовження табл. 1.2
| 1 | 2 | 3 |
| Температура помутніння | Це температура, за якої паливо внаслідок утворення кристалів парафіну та льоду мутніє і набуває білого кольору | Розміри кристалів залежать від швидкості охолодження. При повільному охолодженні утворюються більші кристали (15...40 мкм), а при швидкому - дрібніші (4... 10 мкм). Кристали можуть закупорити пори фільтрів і порушити подавання |
| Температура застигання | Це температура, за якої кристали, зрощуючись один з одним, утворюють сітчастий або стільниковий каркас і паливо втрачає свою рухливість (застигає) | Для поліпшення властивостей дизельного палива під час його виробництва з нього виводять парафіни (депарафінізація) і додають депресорні присадки, які знижують температуру застигання на 10...50 °С і в'язкість. |
| Коксованість | Визначають нагріванням палива до високої температури без доступу повітря, внаслідок чого паливо випаровується і розкладається з утворенням коксо-подібного залишку. Отриману масу золи виражають у відсотках до 1 л палива | Характеризує наявність у паливі ненасичених сполук і характеризує одну із сторін хімічної стабільності, отже, можливість тривалого зберігання Характеризує забрудненість дизельного палива. |
Продовження табл. 1.2
| 1 | 2 | 3 |
| Кислотне число | Це маса (в мг) гідрооксиду калію (КОН), витраченого нанейтралізацію вільних кислот, що містяться в 1 г нафтопродукту | Характеризує хімічний склад палива і здатність його до нагароутворення. |
1.4. Процес утворення суміші та згоряння в дизелях
У дизелі паливо впорскується в стиснене повітря, що має тиск 3-4 МПа і температуру 800-1000°C.
Рисунок 1.1 – Етапи роботи чоритьохтактного двигуна
Точка 1- початок вприскування палива; точка 2- точка відриву лінії підвищення тиску (лінії згоряння) від лінії стиску; точки 3 і 4 - моменти досягнення максимальних тисків і температури циклу; вп- кут випередження вприскування палива.
У дизелі весь процес згоряння складається з власне трьох періодів (фаз) згоряння 1,2,3 і одного підготовчого періоду .
Підготовчий період - період затримки запалення. Він займає проміжок часу від точки 1 до точки 2. Затримка складається з фізичної (розпад струменя, прогрів і частковий випар крапель палива) і хімічної (реакцій попереднього окислювання). Швидкість тепловиділення в цьому періоді мала і навіть переважає витрата теплоти на випар палива, унаслідок його підвищення тиску не спостерігається.
На тривалість підготовчого періоду впливають наступні фактори:
1. Хімічні властивості палива (цетанове число). Чим більше цетанове число, тим більше паливо схильне до окислювання і тим підготовчий період коротше.
2. Ступінь стиску. З її ростом період затримки запалення скорочується, тому що тиск і температура в процесі стиску при збільшенні ступеня стиску підвищується.
3. Якість розпилювання. Чим дрібніше розпилене паливо, тим коротше підготовчий період унаслідок більш швидкого випару крапель.
4. Рух повітряного потоку в камері згоряння. Турбулізація приводить до швидкого випару крапель палива і їхньому перемішуванню з повітрям, що зменшує підготовчий період.
Перша фаза 1 - період швидкого згоряння (від точки 2 до точки 3). За цей період виділяється велика кількість теплоти.
Швидкість зростання тиску характеризує твердість роботи дизеля. Зі збільшенням твердості зростають навантаження на деталі двигуна.
Тривалість першого періоду 1 залежить від наступних факторів:
1. Конструкції камери згоряння. Більш короткий період 1 у нерозділених камер згоряння, а самий довгий період у двигунів з передкамерою.
2. Навантаження двигуна. З ростом навантаження тривалість 1 зростає, тому що в цьому випадку кількість палива, що впорскується, збільшується і потрібно більше часу для згоряння.
Подача палива закінчується наприкінці 1 чи на початку другої фази 2.
Друга фаза 2 - період уповільненого згоряння від точки 3 до точки 4.
У цій фазі температура газів безупинно підвищується, тому що паливо ще згоряє, а тиск різко падає внаслідок збільшення об'єму циліндра при русі поршня від ВМТ до НМТ.
На тривалість 2 впливають закон подачі палива, інтенсивність вихрового руху заряду, коефіцієнт надлишку повітря.
Третя фаза 3 - період догоряння палива: від точки 4 до моменту, коли тепловиділення досягає 95-97%. Завжди прагнуть скоротити 3. Велика тривалість 3 приводить до росту температури відпрацьованих газів, і до підвищення теплового стану двигуна. У результаті погіршуються потужність і економічність. Для зменшення 3 скорочують подачу палива в другому періоді 2 і підсилюють турбулізацію повітря в камері згоряння.
Р
исунок 1.2 - Фази згоряння у дизельному двигуні
Висновки до розділу 1
Нафта (від лат. petroleum) — горюча корисна копалина, складна суміш вуглеводнів різних класів з невеликою кількістю органічних кисневих, сірчистих і азотних сполук, що, як правило, являє собою густу оліїсту рідину. Забарвлення в неї червоно-коричневе, буває жовто-зелене і чорне, іноді зустрічається безбарвна нафта. Нафта має характерний запах, легша за воду, у воді нерозчинна.
Найекономічнішим видом транспорту нафти і нафтопродуктів на далекі відстані є трубопровідний.
За призначенням трубопровідні системи поділяються на три групи: внутрішні, місцеві й магістральні.
Ди́зельне па́ливо (скорочено ди́зель, соля́р, соля́ра, соля́рка) — рідка речовина, що є головним видом палива для дизельних двигунів.
Нафтопереробні заводи України виробляють за ДСТУ 3868-99 дизельне паливо двох марок:
Л (літнє) - для експлуатації дизелів за температури навколишнього повітря не нижче -5°С;
З (зимове) - для експлуатації за температури не нижче -15°С.
У дизелі паливо впорскується в стиснене повітря, що має тиск 3-4 МПа і температуру 800-1000°C.
У дизелі весь процес згоряння складається з власне трьох періодів (фаз) згоряння 1,2,3 і одного підготовчого періоду .
Швидкість зростання тиску характеризує жорсткість роботи дизеля. Зі збільшенням твердості зростають навантаження на деталі двигуна.
2. МЕТОДИКА ВИПРОБУВАНЬ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА
2.1. Визначення густини
Густина палива , як відомо впливає на склад горючої суміші, повноту згоряння палива, його витрати, склад відпрацьованих газів (ВГ) тощо. Особливо важливе значення для правильного обліку витрати палива. Величина коливається у широкому діапазоні, тому її визначення необхідне для кожної партії отриманого нафтопродукту. Так, густина дизельного палива коливається у межах 800 – 860 кг/м 3 (і навіть більше) при температурі 20°C . Для однієї і тієї ж самої марки палива густина має різне значення (може сягати великої різниці), тому що паливо, яке випускають на одному і тому ж НПЗ, має неоднаковий хімічний та фракційний склад. Для визначення густини у широкий скляний циліндр наливають дизельне паливо. Чистий сухий нафтоденсиметр обережно занурюють у нього, тримаючи за верхній кінець і не допускають того, щоб він впав на дно циліндра. Підібравши відповідний нафтоденсиметр і опустивши його в паливо, слід почекати деякий час, поки він не перестане коливатись, після цього відрахувати поділку по верхньому краю меніска палива. Заміряють температуру досліджуваного нафтопродукту термометром, що впаяний в нафтоденсиметр , або окремим термометром.
Рисунок 2.1 - Прилад для визначення густини нафтопродуктів нафтоденсиметром:
1 – нафтоденсиметр; 2 – циліндр; 3 – паливо
В автотранспортних підприємствах для визначення густини нафтопродукту його можна зважити точно об'ємом 1000 мл на технохімічних терезах.
Відносна густина виражається відношенням маси об’єму речовини до маси такого ж об’єму води, що має температуру 4°С (маса 1 л води за 4°С дорівнює 1 кг). Визначають густину нафтопродуктів за допомогою нафтоденсиметрів. Під час вимірювання опускають нафтоденсиметр у посудину із нафтопродуктом, за верхнім меніском на шкалі відраховують значення густини та водночас за допомогою термометра визначають температуру рідини. Якщо вона не дорівнює 20°С, то її приводять до стандартних умов за допомогою формули p20=pt+a(t–20), де pt — показання нафтоденсиметра за температури визначення, кг/м3; t — температура підконтрольного нафтопродукту, °С; a — температурна поправка. Густина дизельного палива становить — 820–860 кг/м3
2.2. Визначення фракційного складу
Фракційний склад дизельного палива визначає його випаровування, що безумовно впливає на повноту згоряння, пуск і роботу двигуна, нагаро- і лакоутворення, спрацьованість двигуна, склад ВГ, витрати палива та оливи.
Чим менша температурна межа від початку до кінця кипіння палива, тим краще його випаровування. При встановленні фракційного складу дизельного палива фіксують температуру початку кипіння, перегонки 50 % та 96 % палива за яку приймається кінець кипіння (tкк), заміряють залишок у колбі і підраховують втрати.
Під час пуску двигуна створюються найменш сприятливі умови для утворення суміші і згоряння палива внаслідок недостатньо високої температури.. Чим нижче значення t50 % , тим легше запускається двигун при мінусових температурах навколишнього повітря. Слід підкреслити, що на пуск дизеля температура википання 50 % палива впливає більше, ніж значення цетанового числа (ЦЧ).
Однак, наявність у дизельному паливі фракцій, у яких температури википання знаходяться в діапазоні 400С – 2000С, з одного боку, поліпшують випаровування палива, а з іншого – можуть викликати жорстку роботу двигуна, підвищену спрацьованість паливної апаратури, перевитрати палива. Для запобігання попадання бензину в дизельне паливо, фракційний склад останнього обмежують температурою початку кипіння. Наявність домішок бензину у дизельному паливі можна встановити за величиною температури спалаху.
Важкі фракції (температури википання вище 3500С) погіршують утворення суміші, спостерігається неповне згоряння палива, підвищується нагароутворення. Це, у свою чергу, погіршує надійність та економічність двигуна, збільшує витрати палива та оливи, підвищує токсичність та димлення ВГ.
Для визначення фракційного складу використовують стандартний апарат. Фракція – частина палива, що википає у визначених межах температур. При перегонці фіксують такі точки: температуру початку кипіння tп.к., температуру перегонки 10 % дизелю – t10 %, 50 % палива – t50 %, 90 % дизелю – t90 %, температуру кінця кипіння tк.к. Заміряють залишок після перегонки і підраховують втрати.
Рисунок 2.2 - Прилад для визначення фракційного складу палива:
1-колба з боковим відводом; 2-термометр; 3-ванна холодильника; 4-мірний циліндр; 5-газовий пальник; 6-азбестова прокладка; 7-металевий кожух; 8-трубка холодильника; 9,10-патрубки для вводу і виводу води
При визначенні фракційного складу досліджуваного ДП останній в кількості 100 мл заміряють сухим чистим циліндром і обережно переливають у колбу. В горловину колби вставляють термометр так, щоб верхній край ртутного стовпчика термометра був на рівні нижньої стінки відвідної трубки колби. Колбу з'єднують з трубкою холодильника, ставлять на колбонагрівач (або пальник) і закривають кожухом.
Мірний циліндр з залишками ДП ставлять під зливний кінець трубки холодильника, закривають отвір циліндра ватою для запобігання втрат парів палива. Включають колбонагрівач, регулюючи ступінь нагріву так, щоб перша крапля конденсату впала у мірний циліндр не раніше, ніж через 5 хв. Охолоджується холодильник проточною водою з добавкою в нього льоду або снігу.
Температура, при якій капає перша крапля ДП (конденсату) в мірний циліндр, називається температурою початку кипіння.
Після того як впала перша крапля у циліндр, останній встановлюють так, щоб загнутий кінець трубки холодильника торкався стінки циліндра, по якій буде стікати конденсат. Швидкість розгонки повинна бути 4 – 5 мл/хв, що відповідає 20 – 25 краплям за 10 c.
Після запису температури початку кипіння визначають температуру википання 10 % ДП (10 мл конденсату в мірному циліндрі). Температура википання t10 % ДП характеризує його пускові якості. Низька температура википання 10 % ДП, полегшує пуск двигуна при мінусових температурах навколишнього повітря, зменшує пускову спрацьованість двигуна, витрати палива, тощо, але вона може створити ускладнення при використанні такого бензину влітку внаслідок утворення «парових пробок». Особливо великі ускладнення виникають при повторних пусках гарячого двигуна при високих температурах довкілля. Для запобігання утворення «парових пробок» при застосуванні ДП, температуру википання 10 % бензину обмежують (згідно ДСТУ 4063 – 2001).
Після визначення температури википання 10 % ДП заміряють температуру кипіння 50 % та 90 % ДП, тобто при досягненні об'ємів 50 мл та 90 мл конденсату в циліндрі. Температура кінця кипіння (tк/к) фіксується як максимальна температура перегонки. Після її досягнення вона буде знижуватись внаслідок відсутності парів. Температура перегонки 50 % характеризує час прогріву та прийомистість двигуна під час роботи на даному паливі . Чим вона нижче, тим швидше двигун приводиться до робочої температури і стабільніше працює на малих обертах, тим краща прийомистість двигуна, швидше автомобіль досягає необхідної швидкості та інше.
Чим нижче температури википання 90 % і кінця перегонки , тим стабільніше працює двигун, менше витрати палива та оливи, менша робоча спрацьованість двигуна . Залишок у колбі, після перегонки , свідчить про наявність важких смолистих речовин. Від їх вмісту залежать можливі нагароутворення, токсичність та димність ВГ, витрати палив та олив тощо. Після визначення температури кінця кипіння відключають підігрів колби, дають їй охолонути і заміряють залишок, злитий з неї.
Втрати, які отримують при перегонці досліджуваного ДП, є не що інше, як сама легка частина палива, що не сконденсувалася під час перегонки. Саме вона може втрачатись під час транспортування, зберігання, заправці автомобіля та з його баку. Чим менше втрати, що отримують при перегонці палива, тим меншими будуть його реальні втрати. Підраховують втрати як різницю між об'ємом взятого на перегонку палива і сумою конденсату з залишком (після перегонки) у відсотках.
Рисунок 2.3 - Крива перегонки дизельного палива
2.3. Визначення кінематичної вязкості
В'язкістю чи внутрішнім тертям, як відомо , називають властивість рідини (чи газу), яка чинить опір течії (переміщенню) її шарів під впливом прикладених ззовні сил. В'язкість розрізняють динамічну та кінематичну.
Встановлення в'язкості дизельного палива необхідне тому, що від її величини залежить якість розпилювання, відповідно – швидкість випаровування і повноти згоряння палива, надійність і довговічність паливної апаратури (для якої дизпаливо є одночасно мастильним матеріалом), можливість використання палива при мінусових температурах навколишнього повітря. Витрати палива з меншою (до визначеної межі) будуть менші за витрати високов'язкого палива, а це, у свою чергу, відбивається на збільшенні спрацьованості плунжерних пар, витоку палива через нещільності й зменшенні його падавання. Застосування малов'язкого дизельного палива може супроводжуватись «жорсткою» роботою двигуна. Використання високов'язкого палива – одна з причин його перевитрат, підвищення токсичності та димлення ВГ.
Кінематичну в'язкість дизельних палив визначають при температурі 20°C у капілярних віскозиметрах. Віскозиметр попередньо промивають спиртом (легким бензином або ефіром), висушують, потім заповнюють його нижню частину (стиснену кульку) паливом і ставлять у водяну баню на штативі.
1 2 3