Файл: Итинская, Н. И. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости учеб. пособие.pdf

Общий вид указанных вискози­ метров показан на рисунке 29. Вискозиметры выпуска­ ются с разными диаметрами капилляров, что позволяет определять вязкость от 0,6 до 30 000 сСт. Вискозиметр нужно подбирать так, чтобы время движения жидкости при проведении опыта было не менее 200 и не более 600 с.

Общий вид прибора для определения кинематической вязкости и вискозиметр Пинкевича показаны на рисунке

30, а и б.

В одном колене вискозиметра имеются две калиброван­ ные емкости 2, переходящие в капиллярную трубку 1. В расширенной емкости 5 продукт нагревается. Для запол­ нения вискозиметра испытуемым топливом на отросток 4 надевают резиновую трубку 7. Широкую часть трубки 3 закрывают указательным пальцем, а узкий конец опуска­ ют в стаканчик 12 с испытуемым топливом. С помощью резиновой трубки ртом засасывают продукт в объеме двух шариков и быстро переворачивают вискозиметр. Рези­ новую трубку снимают с отростка 4 и надевают на узкую часть вискозиметра.

Вискозиметр опускают в термостат (литровый стакан с водой) и закрепляют зажимы 8 в строго вертикальном положении в термостате 10. Термометр 6 и мешалку 9 помещают в воду и подогревают ее на электроплитке 11 или другим нагревателем.

118

дизельных топлив должна быть оптимальной. Как слиш­ ком малая вязкость, так и слишком большая нарушают работу топливоподающей аппаратуры, процессы смесеоб­ разования и сгорания топлива. В ГОСТах на топлива для быстроходных дизельных двигателей нормируются ниж­ ний и верхний пределы кинематической вязкости при 20°.

При пониженной вязкости топливо просачивается че­ рез зазоры в плунжерной паре топливного насоса, нару­ шается дозировка топлива, уменьшается цикловая пода­ ча. Топливо может подтекать через отверстия форсунок, что вызывает повышенное нагарообразование. Топливом смазываются прецизионные пары топливного насоса, при уменьшении вязкости смазочные свойства ухудшаются, что может привести к повышенному износу топливной ап­ паратуры.

При распыливании маловязкого топлива образуются более мелкие и однородные по размеру капли. Это улучша­ ет процессы испарения, смесеобразования и сгорания. При отрицательных температурах топливо с невысокой вязкостью обладает лучшей текучестью в трубопроводах, фильтрах тонкой очистки, насосах, затрачивается меньше энергии на преодоление внутреннего трения.

Если топливо обладает большой вязкостью, то при рас­ пыливании образуются крупные капли, поэтому требует­ ся больше времени на испарение, что приводит к неполно­ му сгоранию топлива и дымлению двигателя, увеличива­

ло

ется нагарообразование, повышается расход топлива. Особенно сильно влияет повышенная вязкость на пуско­ вые свойства зимой. При повышении температуры вязкость уменьшается незначительно, а при отрицательных темпе­ ратурах резко повышается (рис. 31). Чем выше началь­ ное значение вязкости (4-20°), тем сильнее изменения, происходящие при понижении температуры, что приводит к резкому возрастанию сопротивления при движении жид­ кости по топливопроводам, в результате чего может на­ рушаться нормальная подача топлива и работа насоса высокого давления. Поэтому вязкость зимних сортов ди­ зельных топлив должна быть меньше, чем летних.

Испытаниями установлено, что оптимальная вязкость топлив для быстроходных дизелей при 20° находится в пре­ делах 2,0—6,0 сСт, причем летние топлива должны иметь

вязкость ближе к верхнему пределу, а зимние — к ниж­ нему.

§ 3. Низкотемпературные свойства

Важной эксплуатационной характеристикой дизельно­ го топлива являются его низкотемпературные свойства, которые определяют подвижность топлива при отрицатель­ ных температурах. Низкотемпературные свойства оцени­ ваются температурами помутнения, начала кристаллиза­ ции и застывания.

Температурой помутнения называют температуру, при которой теряется фазовая однородность топлива. Визу­ ально топливо начинает мутнеть из-за выделения мельчай­ ших капелек воды, микроскопических кристаллов льда или твердых углеводородов. Постепенно при понижении температуры количество твердой фазы увеличивается, кристаллы растут. Температуру, при которой в топливе появляются первые кристаллы, видимые невооруженным глазом, называют температурой начала кристаллизации.

Температура полной потери подвижности носит название

температуры застывания.

Определение температур помутнения и застывания.

Общий вид прибора для оценки низкотемпературных свойств дизельных топлив показан на рисунке 32. В про­ бирку 5 наливают испытуемое топливо в таком количест­ ве, чтобы ртутный шарик термометра 2 был в середине жид­ кости. Пробирку плотно закрывают пробкой 3 с укреплен­ ным в ней термометром. Собранную пробирку 5 помещают

121

в бензин, происходит интенсивное испарение углекислого газа, что вызывает понижение температуры. Температура до минус 45—50° достигается легко, а этого вполне доста­ точно для испытания зимних топлив.

Помешивая охлаждающую смесь, понижают ее темпе­ ратуру примерно до 0°. Затем в охлаждающую смесь в вертикальном положении устанавливают собранный при­ бор и по термометру 2 следят за понижением температуры испытуемого топлива.

Начиная от +5° может нарушаться фазовая однород­ ность топлива. Для определения температуры помутнения прибор быстро вынимают из охлаждающей смеси и в про­ ходящем свете наблюдают за изменением внешнего вида топлива. Если образец остается прозрачным, прибор по­ мещают в охлаждающую смесь и понижают температуру до 0° (помешивая смесь). При проведении опыта нужно по­ степенно понижать температуру охлаждающей смеси так, чтобы разница между температурами смеси и топлива была не больше 5—7°.

Наблюдения за изменением состояния топлива повто­ ряют при понижении температуры через каждые 5°. От­ мечают первую температуру, при которой замечено из­ менение фазовой однородности (помутнение). После этого продолжают понижать температуру до тех пор, пока топли­ во не застынет (т. е. не потеряет подвижность). При темпе­ ратуре застывания уровень топлива в пробирке, находя­ щейся в охлаждающей смеси и наклоненной под углом 45°, должен оставаться неподвижным в течение 1 мин. В этом опыте температуры помутнения и застывания мож­ но определить с точностью до 5°. Для большей точности нужно очень медленно понижать температуру охлаждаю­ щей смеси и наблюдать за изменением состояния топлива через каждые 2—3°.

Температуры помутнения, кристаллизации и застыва­ ния зависят от химического состава дизельных топлив. У парафиновых углеводородов эти температуры очень высокие, часто даже положительные, поэтому нефти пара­ финового основания используют для получения летних сортов дизельных топлив. Многие нафтеновые углеводо­ роды имеют низкие температуры застывания (ниже минус 50°). Зимние сорта дизельных топлив вырабатывают из нефтей с высоким содержанием нафтеновых углеводоро­ дов. Подбирая сырье, технологию его переработки й очистки, получают зимние сорта дизельных топлив с темпе­

123

ратурами застывания минус 45 или минус 30°. Содержание ароматических и непредельных углеводородов в дизель­ ных топливах крайне нежелательно: первые имеют высо­ кие температуры застывания и ухудшают качество горе­ ния, а вторые снижают стабильность.

Нефтей, пригодных для производства зимних сортов топлив, сравнительно немного, производство их сложное, поэтому зимних топлив вырабатывается значительно мень­ ше, чем летних. Следовательно, зимние сорта нужно ис­ пользовать только в холодное время года и не допускать смешения их с летними сортами топлив.

§ 4. Сгорание топлива в быстроходных дизельных

двигателях

Сложные процессы смесеобразования и сгорания топ­ лива в быстроходных дизельных двигателях происходят за очень короткий период времени (15—20° поворота ко­ ленчатого вала). Это примерно в десять раз меньше, чем в двигателях с внешним смесеобразованием с одинаковой частотой вращения. Горение — сложный процесс быст­ рого окисления, сопровождающийся выделением тепла и света.

Окислению в форме горения с образованием конечных

цессу горения всегда предшествуют распыл топлива в сжа­ том и нагретом воздухе, его перемешивание с воздухом, испарение топлива и только после этих физических про­ цессов протекают сложные химические реакции, заканчи­ вающиеся воспламенением.

Возможность образования горючей смеси и интенсив­ ность ее сгорания зависят от многих факторов, к ним отно­ сятся давление и температура сжатого воздуха, концент­ рация паров топлива в воздухе, тонкость распыла, испа­ ряемость топлива, а главное, химический состав топлива, который определяет температуру воспламенения, период задержки воспламенения и интенсивность распростране­ ния пламени в горючей смеси. При пуске холодного дви­ гателя (особенно в холодное время года) исключительно

важными являются качество распыла топлива и его испа­ ряемость.

124