Практична робота №2
На тему: “Класифікація палив за типом двигуна. Технічні вимоги до палив.”
Дистилятні палива
До дистилятних палив відносять:
1) автомобільні та авіаційні бензини для поршневих двиґунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) з примусовим запалюванням;
2) дизельні палива для високообертових поршневих двиґунів внутрішнього згоряння з запалюванням від стискання;
3) реактивні палива для повітряно-реактивних авіаційних двиґунів;
4) газотурбінні палива для суднових та стаціонарних енерґетичних устав;
5) пічне побутове паливо для невеликих котельних устав, що використовуються для опалення будинків та у сільському господарстві.
Залишкові палива
До залишкових палив відносять:
1) моторні палива для середньо- та малообертових дизелів (які встановлюються зазвичай на суднах різного призначення);
2) котельне паливо для транспортних та стаціонарних котельних устав (флотський та паливний мазути).
Найбільш важливою властивістю всіх видів палив є їх здатність забезпечувати повне згоряння з виділенням найбільшої кількости тепла. Паливо може згоряти тільки у ґазовій (паровій) фазі, тобто попередньо воно повинно бути переведено з рідкого в паровий стан.
Ступінь випаровування палива визначається умовами його використання та температурними межами википання: так для дистилятних палив основним показником є їх фракційний склад. Особливости палива різного призначення характеризуються експлуатаційними властивостями відповідно ГОСТу 4.25-83 (Система показників якости продукції. Нафтопродукти. Палива рідкі. Номенклатура показників).
Бензини Бензини призначені для поршневих авіаційних та автомобільних двиґунів з примусовим спалахом. Незважаючи на різницю умов їх використання, авіаційні та автомобільні бензини характеризуються загальними показниками якости, які визначають їх експлуатаційні властивости, що різняться між собою чисельними значеннями, зазвичай більш низькими для автомобільних бензинів, ніж для авіаційних бензинів. Тому експлуатаційні властивості бензинів розглядаються разом, без розділення їх за призначенням, але в окремих випадках увага акцентується на специфіці умови використання бензинів.
Основні властивости бензинів, що забезпечують нормальну експлуатацію двиґунів, є такі:
а) повне випаровування для досягнення максимально можливої повноти згоряння;
б) висока детонаційна стійкість для запобігання детонації під час експлуатації двиґуна;
в) висока хімічна стабільність, яка обумовлює відсутність здатности до утворення відкладень у паливній системі двиґуна, а також нагароутворення у камері згоряння;
г) добра сумісність з матеріалами (низька корозійна аґресивність по відношенню до металів та відсутність впливу на гумові технічні вироби);
ґ) висока прокачуваність та низькотемпературні властивости, які забезпечують подачу бензинів у двиґун без перебоїв.
Функціональні характеристики бензинів.
Всі властивости бензинів для авт, які задовольняють вимогам як виробників, так і споживачів на рівні їх збалансованости, можна умовно розділити на три ґрупи:
а) ті, які забезпечують сталість функціональних параметрів;
б) ті, які впливають на стабілізацію показників у перебігу реалізації так званого «життєвого циклу» бензинів;
в) ті, які сприяють зменшенню викидів токсичних компонентів у навколишнє середовище.
Властивостями палива для двиґунів (бензинових і дизельних) визначається спосіб сумішоутворення та спалаху. Здійснення корисної роботи двиґуна забезпечується процесом розширення продуктів горіння палива.
Сукупність декількох підготовчих стадій разом із спалюванням кожної порції палива і розширенням ґазів (роботою), які реалізуються у двиґуні за чіткою послідовністю, називається робочим циклом, який неперервно повторюється.
Важливим чинником таких циклів є співвідношення палива і повітря у паливній суміші під час спалювання у двиґуні. Це співвідношення прийнято оцінювати коефіцієнтом надлишку повітря (α), як відношення дійсної кількости повітря, що бере участь у процесі спалювання, до кількости повітря теоретично необхідного для повного спалювання суміші.
Для забезпечення стабільної роботи, високої економічности двиґуна (високого ККД) і ефективности системи нейтралізації відпрацьованих ґазів склад паливно-повітряної суміші повинен бути оптимальним. Саме тому, вимоги до швидкости та повноти випаровування, до вмісту фракцій, що викіпають за заданих температурних меж (випаровуваність), стають все більш жорсткими.
Крім того, для напрямленого покращення окремих характеристичних властивостей до складу базових вуглеводневих (мінеральних бензинових чи дизельних) палив додають оптимально підібрані сполуки, речовини чи, частіше, їх комплекси, які чинять позитивно напрямлену функціональну дію двох типів:
1) на рівні спеціальних кисневмісних компонентів (> 2 % об.) частіше всього біопоходження, з поновлювальної сировини, а тому і екологічно безпечних, зокрема: спиртів взагалі (метанола, бутанола, ізобутанола тощо) і біоетанола зокрема, технічних олій (ріпакової, соєвої – гм, пальмової та їх оптимізованих композицій) та естерів ВЖК, похідних від олій на стадії їх спеціального модифікування, а також, частіше всього, їх оптимізованих композицій (спиртів, олій та естерів ВЖК);
2) на рівні паливних присадок (до 0,5 % об.), а частіше всього комплексу різнофункціональних присадок, які вводяться на стадії компаундування з метою формування композиційних палив.
Умови застосування і основні вимоги до бензинів.
До двигунів з примусовим запалюванням відносять поршневі і роторно-поршневі карбюраторні двигуни, двигуни з системою вприскування палива і двигуни, що працюють на газоподібному паливі.
Основним паливом для цих двигунів є бензин. Бензин – це складна суміш летких ароматичних, нафтенових, парафінових вуглеводів та їх похідних з числом атомів вуглецю від 5 до 10, який має середню молекулярну масу біля 100. Легкозаймиста, без кольору або жовтувата (коли без спеціальних добавок) рідина, що википає при 35...205 ºС. Потужність і економічність двигуна, що розвивається, та його надійність в значній мірі залежить від якості бензину.
Бензини повинні відповідати певним експлуатаційним властивостям. Ці властивості регламентуються значеннями ряду фізикохімічних показників, згідно ГОСТ. У самому загальному вигляді палива, що застосовуються, повинні відповідати наступним основним експлуатаційним вимогам:
– мати найбільшу теплоту згоряння;
– володіти хорошими сумішоутворюючими властивостями;
– забезпечувати високу детонаційну стійкість;
– бути стійкими до нагароутворення;
– не містити в собі механічних домішок і води;
– не проявляти схильність до корозійного впливу;
– не втрачати свою якість у широкому інтервалі температур;
– бути стабільними при транспортуванні та зберіганні;
– не забруднювати навколишнє середовище відпрацьованими газами.
Щоб у достатній мірі відповідати усім цим вимогам, карбюраторні палива повинні володіти великою випаровувавістю та мати необхідний фракційний склад, від якого залежить якісне сумішоутворення і протидетонаційна стійкість, яка забезпечує нормальне згоряння палива.
Сумішоутворюючі властивості бензинів.
Процес сумішоутворення в двигунах з примусовим запаленням робочої суміші умовно поділяють на дві стадії: дозування і випаровування палива. В карбюраторних двигунах ці стадії взаємозв’язані, тому що в дозуючому карбюраторі відбуваються одночасно в дві стадії, причому випарювання тут відбувається тільки частково.
У системах вприскування стадії дозування палива чітко розділені за часом і простором. На дозування палива впливають його основні фізичні властивості – густина і в’язкість. Густина палива для товарних
бензинів не нормується, але її необхідно знати не тільки для розрахунку дозуючих систем, але і при перерахунку об’ємних одиниць в масові та навпаки, під час приймання та видачі бензину.
При розрахунку пропускної здатності жиклерів в карбюраторі або дозуючих пристроїв систем вприскування потрібно враховувати те, що із зниженням температури в’язкість палива збільшується в 8...10 раз швидше, ніж густина, тому масова доля витрати палива через дозуючий пристрій зменшується. Для надійної роботи двигуна ще недостатньо точно реалізувати дозування палива, дуже важливо, щоб паливо перед згорянням випаровувалось і утворилась паливна суміш. Утворення суміші палива і повітря залежить як від фізичних властивостей самого палива (фракційний склад, тиск насиченої пари, поверхневий натяг), так і від умов в яких відбувається даний процес (відносна швидкість палива і повітря, їх температура тощо).
Фракційний склад впливає на експлуатаційні властивості бензину. Від фракційного складу бензину залежить пуск двигуна, час його прогрівання і приємистість, спрацювання деталей циліндро-поршневої групи; витрата палива, масла; токсичність відпрацьованих газів тощо. Для характеристики фракційного складу в стандарті вказані температури початку перегонки, температури, при якій переганяється 10, 50 і 90% бензину, а також температура кінця його кипіння.
Крім того, визначають залишок після перегонки і втрати. За температурою перегонки 10% бензину (t10%) роблять висновок про наявність в ньому пускових (головних) фракцій, від яких залежить легкість пуску холодного двигуна. Чим нижча ця температура, тим легше і швидше можна запустити двигун, оскільки більша кількість бензину надходитиме у циліндри у вигляді пари. Важливо, щоб температура t10% була невисокою для бензинів, які використовують при низьких температурах повітря.
Кабінет Міністрів України (КМУ) Постановою від 1 серпня 2013 р. за №927 затвердив «Технічний регламент щодо вимог до автомобільних бензинів, дизельного, суднових та котельних палив», обов’язкове застосування якого з 10.07.2014 року. Основні положення цього регламенту зі змінами, внесеними згідно з Постановами КМУ №253 від 25.06.2014 р., №65 від 23.01.2015 р., №391 від 04.06.2015 р. наведено нижче.
Загальні положення
Зазначений регламент встановлює вимоги до автомобільних бензинів, дизельного, суднових та котельних палив (далі – палива), що виробляють, вводять в обіг і реалізують на території України, з метою захисту життя й здоров’я людей, тварин, рослин, національної безпеки, охорони навколишнього середовища й природних ресурсів. Регламент розроблено з урахуванням відповідних директив Євросоюзу. Його метою є перехід на європейські стандарти моторних палив, адже це вагомий фактор щодо захисту здоров’я людей і охорони навколишнього середовища від шкідливих викидів.Довідка
Технічний регламент – закон України або нормативно-правовий акт, прийнятий Кабінетом Міністрів України, в якому визначено характеристики продукції або пов’язані з нею процеси чи способи виробництва, а також вимоги до послуг, включаючи відповідні положення, дотримання яких є обов’язковим. Він може також містити вимоги щодо термінології, позначок, пакування, маркування чи етикетування, які застосовуються до певної продукції, процесу чи способу виробництва.
Вимоги цього Технічного регламенту не поширюються на:
– палива, які мають гарантійний термін зберігання понад 1 рік, що виробляють та/або постачають згідно з державним замовленням для зберігання на підприємствах державного матеріального резерву. Такі палива реалізовувати через роздрібну мережу автозаправних станцій заборонено;
– палива, які використовують для власних виробничо-технологічних потреб на нафто- та газовидобувних майданчиках, бурових платформах, нафто- й газопереробних підприємствах, і які не мають дозволу на реалізацію через роздрібну мережу автозаправних станцій;
– автомобільні бензини з об’ємною часткою біоетанолу вище за 10%;
– дизельні палива з об’ємною часткою метилових/етилових естерів жирних кислот понад 7%;
– автомобільні бензини та дизельні палива, які не відповідають вимогам (див. нижче), встановленим цим Технічним регламентом, вироблені на виробничих потужностях ПАТ «Укргазвидобування» до 31 березня 2016 р., за умови реалізації через роздрібну мережу автозаправних станцій зазначеного підприємства, на аукціонах (публічних торгах) чи тендерах (виключно для потреб Міноборони, МВС, СБУ, Служби зовнішньої розвідки та інших центральних органів виконавчої влади, які здійснюють керівництво військовими формуваннями), або за рішенням КМУ.
Протягом трьох років з дня набрання чинності цим Технічним регламентом допускається в обіг паливо, яке відповідає нормативному документу, згідно з яким воно виготовлене, та яке виготовлене і прийняте для обігу до моменту прийняття Технічного регламенту.
Технічним регламентом передбачено продовження дії стандарту якості автомобільних бензинів і дизельного палива, що відповідає вимогам Євро 3, до кінця 2015 р. Цією ж постановою Кабмін затвердив кінцевий термін введення в обіг палива стандарту Євро 4 – до 31 грудня 2017 р., а Євро 5 – на необмежений термін.
Позначення палив
Згідно з зазначеним Технічним регламентом позначення автомобільних бензинів містить назву і марку бензину та певні групи знаків, розташовані у визначеній послідовності через дефіс:
перша група – літера А, позначення бензину для автомобільних двигунів із примусовим/іскровим запалюванням робочої суміші;
друга група – цифрове позначення октанового числа автомобільного бензину (80, 92, 95, 98) за дослідним методом;
третя група – символи екологічного класу: Євро 3, Євро 4, Євро 5;
четверта група – символ визначення вмісту біоетанолу: Е5, Е7, Е10.
Приклад позначення автомобільного бензину з октановим числом 95 екологічного класу Євро 4 з вмістом біоетанолу до 7%: Бензин автомобільний А-95-Євро 4-Е7.
Позначення дизельного палива містить такі групи знаків, розташовані у визначеній послідовності через дефіс:
перша група – літери, ДП, позначення дизельного палива для автотракторних дизельних двигунів;
друга група – літерне позначення кліматичного періоду:Л (літнє), З (зимове), Арк (арктичне);
третя група – символи екологічного класу: Євро 3, Євро 4, Євро 5;
четверта група – символ визначення вмісту метилових/етилових естерів жирних кислот: В0 (за їх відсутності), В5, В7.
Приклад позначення дизельного палива зимового екологічного класу Євро 4 зі вмістом метилових/етилових естерів жирних кислот до 7%: Паливо дизельне ДП-З-Євро 4-В7.
У позначенні палива має бути вказана торгова марка (товарний знак) виробника. Приклад позначення автомобільного бензину торгової марки «ХХХ» з октановим числом 95 екологічного класу Євро 4 зі вмістом біоетанолу до 10%: Бензин автомобільний марки ХХХ А-95-Євро 4-Е10.
Вимоги щодо обігу палива на ринку
Дозволено виготовлення, введення в обіг та обіг палив, які відповідають вимогам зазначеного Технічного регламенту. У разі оптового постачання (реалізації) палива постачальник (продавець) повинен надати покупцеві на його вимогу копію декларації про відповідність.