Vetaif.ru

Авто журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем измеряется вязкость топлива

Вязкость дизельного топлива — виды и определение

Дизельное топливо — это продукт перегонки нефтяного сырья в виде углеводородов с высокой температурой кипения. Фракционный состав такого горючего определяет его основные характеристики, которые в свою очередь влияют на эффективность работы дизеля. Немаловажным параметром остается и вязкость топлива, от которой во многом зависит работа топливной автоматики и элементов поршневой группы.

Дизельное топливо, предназначенное для быстроходных дизелей, должно удовлетворять следующим основным требованиям:

бесперебойно поступать в цилиндры дизеля в любых условиях эксплуатации;

образовывать в камере сгорания двигателя топливовоздушную смесь, способную своевременно воспламеняться и полностью сгорать; обеспечивать мягкую, без стуков, работу дизельного двигателя; не вызывать значительной коррозии деталей двигателя; образовывать как можно меньше нагара на деталях двигателя; не содержать механических примесей и воды.

Основные свойства дизельного топлива

Весовая плотность (отношение массы топлива к его объему) дизельного топлива зависит от его фракционного состава и колеблется в пределах 820—890 кг/м 2 (0,82—0,89 г/см 3 ). Плотность измеряют при температуре +20° С. Если плотность была определена при другой температуре, то полученные данные приводят к температуре +20° С по формуле:

где pf — плотность при температуре окружающей среды, кг/м 3 (г/см 3 );

к — температурная поправка на 1° С; для топлива плотностью 0,84—0,89 г/см 3 к=0,00073, для топлива плотностью 0,84—0,86 г/см 3 к=0,00070.

Плотность не является оценочным показателем качества топлива, поэтому в ГОСТ ее значение не приводится. Однако при эксплуатации дизелей необходимо знать величину весовой плотности, так как топливный насос отмеряет по объему требуемое количество топлива. Позтому его весовое количество, а следовательно количество тепловой энергии, зависит не только от объема топлива, впрыснутого в цилиндр, но и от плотности топлива.

Существует следующая зависимость между весовым количеством поданного топлива Q и объемным V :

где рt — плотность топлива, кг/м 3 (г/см 3 ) при температуре t; t — температура впрыснутого топлива, °С.

При определении производительности топливных насосов следует иметь в виду, что плотность дизельного топлива колеблется и пределах 0,82—0,89, поэтому в данные замеров следует вносить соответствующие поправки.

Элементарный состав дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива

Вязкость является важным показателем качества дизельного топлива. Она влияет на качество распыливания и смесеобразования. Чем больше плотность дизельного топлива, тем больше его вязкость, тем более крупные капли топлива получаются при впрыске форсункой и тем больше дальнобойность струи. Прокачиваемость дизельного топлива ухудшается при низких температурах с увеличением вязкости.

При повышении температуры вязкость уменьшается (рис. 11). В связи с этим увеличивается утечка дизельного топлива через неплотности в прецизионных парах насоса и форсунки и уменьшается его подача. На рисунке 12 показано влияние вязкости топлива на коэффициент подачи при среднем давлении впрыска 30 Мн/м 2 (300 кГ/см 2 ). При повышении давления вязкости топлива увеличивается (рис. 13). В момент впрыска топлива в цилиндр вихрекамерного дизельного двигателя оно сжимается до двухсот и более атмосфер, вязкость его возрастает по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении.

Для обеспечения постоянства мощностных и экономических показателей желательно, чтобы при нагреве или охлаждении дизеля во время эксплуатации вязкость дизельного топлива изменялась как можно меньше.

Зависимость производительности насоса от температуры топлива показана на рисунке 14. Эти свойства топлива необходимо учитывать при регулировке топливной аппаратуры.

Фракционный состав. Для нормального протекания рабочего процесса в дизеле топливо, поступившее в камеру сгорания, прежде чем воспламениться, должно перейти из жидкого в парообразное состояние. Испаряемость влияет на период задержки воспламенения топлива, его сгорание в двигателе, пусковые качества и экономичность двигателя.

Рис. 11. Зависимость вязкости v и плотности р топлива от его температуры t.

Рис. 12. Зависимость коэффициента подачи nн от вязкости топлива при давлении впрыска топлива Pнф.пр= 300 кГ/см 2 :1 — при 400 оборотах коленчатого вала в минуту; 2 — при 1000 оборотах коленчатого вала в минуту.

Поэтому в ГОСТ 305—62 указывается, что температура, при которой выкипает 96% дизельного топлива, должна быть не выше 360° С, иначе наблюдается повышенное нагарообразование.

По ГОСТ 4749 — 49 топлива делятся: на арктическое ДА, предназначенное для использования при температуре окружающего воздуха ниже минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 300° С; дизельное зимнее ДЗ — для использования при температуре выше минус 30° С, температура выкипания 90% не превышает 335 °С и дизельное летнее ДЛ — для использования в теплое время года, температура выкипания 90% не превышает 350 °С.

По ГОСТ 305 — 62 топлива делятся на арктическое А, зимнее 3 и летнее Л (табл. 1).

Рис. 13. Зависимость вязкости дизельного топлива от давления Р (n’ — вязкость при давлении Р; n — начальная вязкость при атмосфер, ном давлении).

Рис. 14. Зависимость величины подачи топлива за цикл qц от темцературы tT топлива в головке насоса.

Температура вспышки дизельного топлива — это температура, до которой необходимо нагреть топливо в нормальных условиях, чтобы пары над его поверхностью вспыхнули при поднесении пламени. Она указывает на степень пожарной опасности данного вида дизельного топлива. В стандартах указывается, что для арктических сортов дизельного топлива температура вспышки должна быть не ниже плюс 30—35 °С, для зимних — не ниже плюс 35—50 °С, для летних плюс 40—60 °С.

Температура застывания дизельного топлива — это температура, при которой топливо в определенных условиях испытания теряет текучесть и загустевает. Для эксплуатации в различных условиях желательно, чтобы температура застывания была как можно ниже. Если температура застывания высокая, то зимой забиваются фильтры и топливопроводы, ухудшается запуск двигателя, затрудняется перекачивание топлива на нефтебазах и при заправке тракторов. В стандартах указывается, что температура застывания должна быть для летних сортов топлив не выше минус 10 °С. Для зимних — не выше минус 35—45 °С, для арктических — не выше минус 55—60 °С.

Читать еще:  Стук сзади при езде по неровностям

Коксообразование

Содержание серы в дизельном топливе

Дизельные топлива изготовляют из нефти, содержащей серу. В процессе производства топливо не удается полностью освободить от присутствия серы. При сгорании топлива в дизельном двигателе образуются сернистый и серный газы и тем больше, чем больше содержание серы в дизельном топливе. В зонах низких температур газы образуют с парами воды сернистую и серную кислоты, а в зонах высоких температур возникает газовая коррозия металла.

Рис. 15. Зависимость износа поршневых колец от содержания смол в дизельном топливе.

Рис. 16. Зависимость износа поршневых колец от содержания серы в дизельном топливе.

Нагар и коксующиеся отложения в двигателе при наличии серы в топливе приобретают повышенную твердость и более высокие абразивные свойства. Все это вызывает повышенный износ деталей дизельного двигателя (рис. 16).

Если в топливе содержится серы более 0,2%, то для устранения ее вредного действия топливо применяют в тех двигателях, в которых используют дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339, АзНИИ-7 или ВНИИНП-360. Содержание серы в дизельном топливе допускается не более 1 %.

Кислотность дизельного топлива

Зольность дизельного топлива

Механические примеси представляют собой частички песка, глины, окалины и кокса. Они засоряют фильтрующие элементы, вследствие чего нарушается нормальная работа топливной аппаратуры. Особенно большую опасность представляют механические примеси из кварца, так как они вызывают абразивный износ прецизионных деталей топливного насоса и форсунок. Поэтому содержание механических примесей в дизельном топливе по ГОСТ не допускается.

Вода в дизельном топливе содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Частички воды заполняют поры хлопчатобумажных фильтров и прекращают доступ топлива к насосу. Кроме того, ухудшается пропускная способность бумажных фильтров при обводнении. При температуре ниже нуля частички воды, содержащиеся в топливе, замерзают и в виде мелких кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры.

Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры, поэтому она не должна содержаться в дизельном топливе.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Индекс вязкости

Вязкость смазочных материалов меняется обратно пропорционально температуре. При нагревании масла показатель снижается, а при охлаждении – увеличивается. В продуктах разных марок изменение характеристики происходит с различной скоростью. Для измерения динамики существует специальное понятие – индекс вязкости. Чем выше его значение, тем меньше вязкостные свойства материала зависят от температуры. Продукты с большим индексом обеспечивают надежную защиту двигателя в разных климатических условиях. Масла с низким значением показателя эксплуатируются в узком диапазоне температур, так как при нагревании материалы утрачивают смазывающую способность, а при охлаждении быстро густеют.

Динамическая вязкость воды в зависимости от температуры

Кинематическая и динамическая вязкость связаны между собой через значение плотности. Если кинематическую вязкость умножить на плотность, то получим величину коэффициента динамической вязкости (или просто динамическую вязкость).

Динамическая вязкость воды при температуре 20°С равна 1004·10 -6 Па·с. В таблице даны значения коэффициента динамической вязкости воды в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении (760 мм.рт.ст.). Вязкость в таблице указана при температуре от 0 до 300°С.

Динамическая вязкость воды — таблица

Динамическая вязкость при нагревании воды уменьшается, вода становится менее вязкой и при достижении температуры кипения 100°С величина вязкости воды составляет всего 282,5·10 -6 Па·с.

Сводная таблица кинематическая вязкости нефтепродуктов

ЖидкостьТемператураКинематическая вязкость, сСт
Анилин204,3
Бензин150,65
Бензол200,07
Глицерин 50% водный раствор206
Глицерин 86% водный раствор20105
Глицерин безводный20870
Керосин152,7
Нефть легкая1825
Нефть тяжелая18140
Скипидар161,83
Спирт этиловый202,54
Дизельное топливо (ГОСТ 305-82)2018 — 60
Масло авиационное МС, МК (ГОСТ 21743-76)10014 – 22
Масло веретенное АУ (ГОСТ 1642-75)2049
Масло индустриальное (ГОСТ 20799-75):
И-5А504
И-8А507
И-12А5012
И-25А5025
И-30А5030
И-40А5040
И-70А5070
И-100А50100
Касторовое масло201002
Турбинное масло (ГОСТ 32-74, ГОСТ 9972-74):
ТП-305030
ТП-465046

График зависимости кинематической вязкости мазута ГОСТ 10585-75 от температуры

Сводная таблица плотности нефтепродуктов

ЖидкостьТемператураПлотность, кг/м3
Анилин201021
Бензин20710
Бензол20880
Глицерин201260
Керосин20780
Мазут20740 – 1000
Нефть20730 — 1060
Спирт этиловый20790
Дизельное топливо (ГОСТ 305-82)20830

Плотность нефти в зависимости от температуры

Вязкость нефтепродуктов

Первая группа. Маловязкие нефтепродукты (ВУ50 — до 3 град.)
— дизельные топлива: Л, З, С и А, масла: соляровое, веретенное, трансформаторное, индустриальное, парфюмерное, приборное МВП.

Вторая группа. Нефтепродукты средней вязкости (ВУ50 — от 3 до 7 град.)
— масло осевое, моторное топливо ДТ, масло вазелиновое медицинское, цилиндровое 2, гипоидное, масло компрессорное М, мазут флотский Ф5

Третья группа. Вязкие нефтепродукты (ВУ50 — от 7 до 10 град.)
— компрессорное Т, КС-13, масла трансмиссионные автотракторные: ТАп15, Тап10, мазут флотский 12, масла авиационные, масла автотракторные: Сап10, Акп10, моторное Т, дизельные масла, вазелиновое, масла индустриальные: И-8А, И-12А, ИГП-4, ИГП-6, ИГП-8.

Четвертая группа. Высоковязкие нефтепродукты (ВУ50 — от 10 и выше град.)
— сырые нефти, мазуты топочные: 40, 100, масло цилиндровое 6, вискозин, вапор, полугудрон, топливо для мартеновских печей МП, автол АК-15, масла для холодильных машин, масла индустриальные: И-20А, И-25А, И-30А, И-40А, И-50А, И-70А, И-100А, ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38, ИГП-49, ИГП-72, ИГП-91, ИГП-114, масла турбинные и др.

Вязкость жидкости определяет способность жидкости сопротивляться сдвигу при ее движении, а точнее сдвигу слоев относительно друг друга. Для правильного подбора насосов ЦНС или насосов КМ и распространения на них гарантийных обязательств Вы должны четко знать значения вязкости вашей рабочей жидкости.

Вы, или ваши технические службы могут измерять и оперировать либо кинематической вязкостью с размерностями [мм2/с] и [сСт (сантистоксы)], либо динамической вязкостью с размерностями [сП сантипуазы] и [мПа*с]. Мы указываем предельно допустимые значения кинематической вязкости, так как она обычно идет в паспортах с характеристикой жидкости, но динамическая используется при расчетах оборудования и научных работах, поэтому для удобства рассмотрим оба варианта и связь между ними. Обращаем ваше внимание что вышеуказанные размерности равны между собой т.е. [мм2/с] = [сСт] и [сП] = [мПа*с], для остальных величин смотрите переводные таблицы указанные ниже:

Таблица для кинематической вязкости ν

Таблица для динамической вязкости η

Если же Вам необходимо перевести одну вязкость в другую, то воспользуйтесь формулой:

v – кинематическая вязкость,

η – динамическая вязкость

В том случае, когда вы используете простой вискозиметр, и посчитали отношение времени истекании 200 мл вашей жидкости к 200 мл эталонной жидкости, то Вы получили число условной вязкости, она измеряется в условных градусах (°ВУ) и имеет значение 1 ед. °ВУ = 3,78 мм2/с кинематической вязкости.

Если вы не знаете, какова вязкость вашей рабочей жидкости, и у вас нет приборов для ее измерения, или же Вы привыкли все делать «на глаз», то мы подготовили таблицы с данными по самым распространенным жидкостям.

Динамическая (абсолютная) вязкость жидкостей при атмосферном давлении:

Динамическая вязкость часто применяемых жидкостей при атмосферном давлении:

η, 10 -3 Па· с0°C20°C50°C70°C100°CАцетон=0.320.25==Бензин0.730.520.370.260.22Бензол=0.650.440.35=Вода29221431010.550.410.28Глицерин1210014801805913Керосин43133432210.950.750.54Кислота уксусная=431320.620.500.38Масло касторовое=98712949=Пентан0.280.24===Ртуть=1972514611=45292Спирт метиловый0.820.580.40.30.2Спирт этиловый (96%)43313431320.70.50.3Толуол=0.610.450.370.29

Кинематическая вязкость распространенных жидкостей при атмосферном давлении и разных температурах

— индустриальных и пищевых масел, дизельного топлива, кислоты, нефти, мазута и др.

Чем судовое маловязкое топливо отличается от дизельного топлива

Цвет хорошего маловязкого судового топлива вида А

Внешне оба вида топлива ничем не отличаются. Качества СМТ зависят от способа его производства. Содержание вторичных продуктов переработки нефти (дистиллятов, газойлей) повышает коррозионную агрессивность топлива.

Главные отличия СМТ от ДТ:

  • Низкое цетановое число.
  • Высокое содержание серы.
  • Кинематическая вязкость СМТ, от 4,0 до 11,4 мм 2 /с, выше, чем у ДТ (1,5-8,0 мм 2 /с, в зависимости от сезонности).
  • В составе СМТ в большом количестве могут присутствовать полициклические ароматические углеводороды — парафины, асфальтены и смолы – примеси, ухудшающие низкотемпературные свойства, температуру фильтруемости и застывания. Чтобы минимизировать их влияние, в топливо добавляют депрессорные присадки, которые снижают температуру застывания и улучшают текучесть.
  • В дизельном топливе содержание полициклических ароматических углеводородов не должно превышать 8% по массе топлива, в СМТ этот показатель иногда вообще не нормируется.

Возможна ли замена дизеля судовым маловязким топливом?

Дешёвое дизельное топливо в стране отсутствует.

После всех обязательных выплат и акцизов, себестоимость ДТ для производителя настолько велика, что разница между Евро-0 и Евро-5 для него становится почти незаметной.

Все ввозимые на территорию России транспортные средства с 2013 года должны соответствовать стандарту не ниже Евро-4. Исключение — модели выпуска до 2012 г., для которых допускается соответствие Евро-3, хотя этот стандарт отменён в Европе ещё в 2005 г.

Государственный стандарт ГОСТ 305-2013, «Топливо дизельное. Технические условия» предусматривает выпуск ДТ с содержанием серы даже до 2000 мг/кг, с оговоркой, что такое топливо производится по государственному оборонному заказу и не допускается к реализации на АЗС общего пользования. Однако, с «гостовским» содержанием серы в 500 мг/кг отечественная «солярка» будет считаться вполне пригодной для заправки дизельных автомобильных моторов.

Сравните — 10 мг/кг у ДТ Евро-5 и 500 мг/кг — в 50 раз больше! — по ГОСТу.

Современный дизельный мотор просто не сможет сжечь в цилиндрах такое количество серы. Его сажевые фильтры и нейтрализатор очень быстро «прикажут долго жить». Моторное масло будет работать в совершенно других условиях, чем задумал изготовитель двигателя. Форсунки и поршневые кольца закоксуются.

С учётом технические и экономические условий, в которых работают производители автомобильных топлив, на государственном уровне разработан и утверждён целый ряд документов и технических условий.

Вот цитата из сертификата качества одного из видов СМТ:

«Топливо маловязкое судовое, вид II, соответствует:

— Техническому регламенту Таможенного союза «О требованиях к авиационному и автомобильному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту.

— Техническим условиям (таким-то)».

Так что, вопрос «Можно ли заливать вместо дизельного топлива судовое маловязкое?» не требует ответа — почти все наши владельцы дизельных авто давно это делают.

На несколько лет раньше упомянутого, введён в действие ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия». Согласно этому стандарту, очень низкое содержание серы компенсируется смазывающими добавками.

Дизельное топливо ЕВРО достаточно распространено в Европейской части России.

Неприятная особенность одна: Высокая цена.

Дизельные двигатели не выше Евро-3 легко переваривают СМТ, не замечая разницы с ДТ. Автомобильные дизельные моторы класса Евро-4 и выше, не приспособлены к горючему с таким количеством серы.

Для ДВС легковых автомобилей в Европе цетановое число ДТ должно быть 54-56 единиц. В России эти стандарты менее жесткие, по сравнению с европейскими. У нас допускается топливо с цетановым числом 48 (зимнее ДТ). У летних марок с депрессорными присадками это число снижено до 42 единиц.

Высокое цетановое число — не главное качество. При значениях ЦТ более 60, горючее не успевает сгорать в цилиндрах, следствие — чрезмерная дымность выхлопных газов, повышенный расход.

Кинематическая и динамическая вязкость

Следует различать такие понятия, как кинематическая и динамическая вязкость. Кинематическая характеризует текучесть моторного масла в условиях нормальных и высоких температурах. По общепринятому стандарту ее измеряют при 40 и 100 градусах по Цельсию.

Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах (cST или сСт), либо в капилляр-визкозиметрах – в этом случае кинематическая вязкость отражает время вытекания определенного количества масла из сосуда с калиброванным отверстием на дне (капиллярный вискозиметр) под действием силы тяжести.

В зависимости от плотности смазочного материала кинематическая и динамическая вязкость численно отличаются друг от друга. Если речь идет о парафиновых маслах, то кинематическая больше на 16 — 22%, а у нафтеновых масел эта разница куда как меньше – от 9 до 15% в пользу кинематической.

Динамическая или абсолютная вязкость µ – это сила, которая действует на единичную площадь плоской поверхности, перемещающейся с единичной скоростью относительно другой плоской поверхности, находящейся на единичном расстоянии от первой.

В отличие от кинематической, динамическая не зависит от плотности самой смазки. Определяется динамическая вязкость при помощи ротационных вискозиметров, которые имитируют реальные условия работы моторных масел.

Какую вязкость следует выбрать для моторного масла вашего двигателя?

Несмотря на многочисленные и противоречивые советы работников автосервисов, рекламу ТВ нужно строго придерживаться параметров, рекомендованных производителем двигателя, потому что инженеры-конструкторы используют их при проектировании автомобильного мотора.

Для сомневающихся журнал «За рулем» опубликовал результаты теста показавшие серьезное падение мощности и ресурса мотора при использовании масла с отличием 10 единиц во втором числе формулы, рекомендованной заводом-производителем.

3 Как расшифровать маркировку моторного масла на этикетке?

Покупая новую смазку для двигателя, часто задаются вопросом: а можно ли лить её в агрегат, и что обозначают цифры и литеры кода вязкости? Расшифровка закодированного значения не займёт много времени, если вы будете знать её основные правила. Индекс вязкости по классификации SAE укажет, к какому типу масел относится ваш продукт. Если он содержит цифру и литеру W, то масло зимнее. Если только цифру, то летнее, а при наличии циферно-буквенного обозначения, разделённого дефисом – эта смазка всесезонная.

Например, какую информацию нам даст расшифровка аббревиатуры 5W30? Сразу видим, что масло моторное всесезонное. Холодный запуск движка при использования смазки с такой вязкостью может произойти при минимальной температуре – 35 °С. (Во всех случаях от первой цифры, стоящей перед литерой W, необходимо отнимать число 40). При более низкой температуре масло загустеет и не даст двигателю нормально работать. Если вы проживаете в климатическом районе, где не бывает таких экстремальных температур, то покупать смазку 5W30 незачем.

Число после дефиса обозначает высокотемпературную вязкость. Перевести на понятный простому обывателю язык этот показатель довольно трудно. Скажем только, что она определяется диапазоном вязкости смазки при температуре от 100 до 150 °С. Величина этого значения говорит о вязкости масла во время работы двигателя. На высокую вязкость укажет большее число, на низкую – меньшее. Автолюбитель должен знать, какая вязкость рекомендована его автомобилю заводом-изготовителем и руководствоваться при выборе масла этим параметром.

Какие бывают классы вязкости SAE?

Согласно таблице вязкости, разработанной SAE (Американская ассоциация автомобильных инженеров), все масла можно подразделить на классы по параметру текучесть. Текучесть масла обеспечивает сразу два действия, и течет и создает защитную пленку, прилипая к поверхности деталей. Необходимо запомнить, что классификация SAE касается исключительно поведения масла при различных температурах, о прочих качествах смазочных моторных материалов таблица ответов не дает, тем более не говорит о таком параметре, как двигатель — масло это опять же написано в сервисной книжке автомобиля.

Согласно классификации SAE J300, все масла по вязкости подразделяются на следующие:

  • зимние — OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W — запуск холодного двигателя при достаточной прокачиваемости в температурном коридоре от 30 градусов ниже нуля до 5 градусов тепла. Все зимние масла имеют max-значения Д-вязкости (динамическая) при минусе и min-значения при К-вязкости (кинематическая) при 100 градусах.;
  • летние — 20, 30, 40, 50 и 60 — оптимальная текучесть и прилипаемость масла на поверхности деталей при высоких температурах, для зимы такие масла не годятся. Для летних масел происходит все с точностью до наоборот. Установленный предел К- вязкости при 100° С и min-значение Д-вязкости при 150°С со скоростью сдвига в 106 с-1.;
  • всесезонные — 0W30, 0W40, 5W30, 5W40 и т.д. К примеру на банке с маслом может стоять обозначение SAE 15W-40 или SAE 15W/40 или SAE 14W30. Такие масла отвечают одновременно сразу двум требованиям — зимнему и летнему.

Подобная универсальность достигается посредством использования макро полимерных загустителей для жидких масел (с низкой вязкостью). Современные технологии производства предполагают изначальное использование для основы масла синтетические компоненты, после чего оно не нуждается в присадках — загустителях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector