Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

теплота испарения уменьшается. При одинаковой молекулярной массе углеводородов теплота испарения понижается в следующем ряду: ароматические углеводороды, цикланы, алканы и алкены. Однако эта разность невелика и составляет 10—15 ккал/кг. В слож­ ных многокомпонентных смесях состав жидкой фазы по мере испа­ рения меняется, в связи с чем теплота испарения в ходе этого про­ цесса оказывается переменной. Поэтому необходимо знать теплоты

86

испарения узких фракций испаряющихся веществ. С повышением температуры теплота испарения уменьшается. В области низких давлений пара это уменьшение идет сравнительно медленно. С по­ вышением давления теплота испарения уменьшается очень сильно и при критических параметрах становится равной нулю. Критиче­ ская температура для реактивных и дизельных топлив 400—500° С, а критическое давление 35—40 кг/см2.

Для приближенного расчета теплоты испарения имеется много эмпирических формул. Например, теплоту испарения углеводоро­ дов и их смесей в ккал/кг-моль можно определить по формуле

QrK„„ = Дсп (8,75 + 4,576 lg T KBn).

Если известна теплота испарения в точке кипения, посредством уравнения Ватсона можно вычислить теплоту испарения при лю­ бой другой температуре

где Q7 и Qma — теплота испарения при температуре Т и Гкяп;

Дер — критическая температура.

Удельная теплота испарения, отнесенная к средней температуре кипения, в первом приближении может быть принята: для бензи­ нов 75—80, реактивного топлива 70—75, а для дизельного топлива 60—65 ккал/кг. При этом надо учитывать ее зависимость от темпе­ ратуры.

Теплоемкость С увеличением молекулярной массы теплоемкость жидких углеводородов в пределах одного гомологического ряда незначительно падает. При одном и том же числе углеродных ато­ мов в молекуле, одинаковой температуре и нормальном давлении наибольшую теплоемкость имеют алканы и изоалканы, наимень­ шую— ароматические углеводороды. Цикланы занимают проме­ жуточное положение. Теплоемкость всех углеводородов с повыше­ нием температуры возрастает. Теплоемкость углеводородных сме­ сей при 0°С в ккал/кг-град можно вычислить по эмпирической формуле

где А — коэффициент, зависящий от свойств вещества. Величина А составляет для алканов 0,42; для моноароматиче-

ских углеводородов 0,37, а для углеводородных смесей примерно 0,403, Для определения удельной теплоемкости углеводородных смесей можно воспользоваться также формулой

Сх = -j— [0,388 + 0,00045 (1,84 + 32)] ,

гв где 4 — температура, °С.

87

Изменение теплоемкости от температуры для жидких углеводо­ родных смесей в первом приближении можно представить выра­

Теплопроводность. Теплопроводность характеризует процесс распространения тепла в неподвижном веществе. Коэффициент теплопроводности газов и паров в нормальных условиях может

Показатель степени п для углеводородных смесей, выкипающих в пределах 60—280° С, и их фракций составляет 2—2,1. В отличие от газов и паров коэффициент теплопроводности для большинства жидкостей с повышением температуры снижается, а с увеличением давления повышается. Для определения теплопроводности жидко­

М — молекулярная масса.

Зависимость теплопроводности углеводородных смесей от тем­ пературы в первом приближении соответствует зависимости X, ~

= Х0(1 — at).

В интервале температур 0—200° С температурный коэффициент в «*0,0011.

Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение жидкости зависит от температуры, природы граничащей среды и растворен­ ных в жидкости примесей. С повышением температуры поверхно­ стное натяжение жидкости уменьшается и при критической для нее температуре становится равным нулю. Поверхностно-активные ве­ щества, способные адсорбироваться на поверхности горючего и сма­ зочных материалов, резко снижают поверхностное натяжение. Ра­ створимые в жидкости сернистые, азотистые, кислородные соеди­ нения. смолы, вода, кислород, воздух и другие газы могут сильно изменять поверхностное натяжение. Повышение давления газов над жидкостью вызывает уменьшение его. С увеличением молекуляр­

88

Г л а в а 7. СТАБИЛЬНОСТЬ

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ГОРЮЧЕГО И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Значение стабильности. Стабильностью горючего и смазочных материалов называется способность сохранять первоначальные свойства в условиях хранения, транспортировки и применения.

Надежность и эффективность работы любого двигателя внут­ реннего сгорания обеспечивается применением горючего и смазоч­ ных материалов с определенными эксплуатационными свойствами. При недостаточной стабильности к моменту применения их качест­ во не будет соответствовать всем необходимым требованиям и в ре­ зультате могут возникнуть серьезные неполадки и отказы в работе двигателя. Стабильность продуктов определяет возможность и ус­ ловия их длительного хранения. Эксплуатационные и капитальные затраты, связанные с организацией хранения, транспортировки и применения горючего и смазочных материалов, тем меньше, чем выше их стабильность. Поэтому необходимо знать возможные из­ менения свойств этих продуктов, прогнозировать их поведение в за­ висимости от условий хранения, транспортировки и применения. Изменения свойств горючего и смазочных материалов происходят в результате физических или химических процессов Исходя из это­ го, введены понятия физической и химической стабильности. Физи­ ческая стабильность характеризует способность горючего изменять эксплуатационные свойства под влиянием физических процессов, а химическая определяет устойчивость к развитию химических пре­ вращений.

К физическим процессам, вызывающим изменение эксплуатаци­ онных свойств горючего и смазочных материалов, относятся изме­ нение агрегатного состояния и поглощение влаги, к химическим — окисление, разложение, полимеризация, конденсация, к физико-хи­ мическим— взаимодействие с конструкционными материалами и посторонними примесями. При физических и химических превраще­ ниях изменяются как физические, так и химические свойства слож­ ных по составу горючих и смазочных материалов. Например, при их испарении состав жидкой фазы изменяется, а в процессе окис­ ления появляются новые вещества. Сущность физических процес­ сов и их влияние на свойства горючего были рассмотрены в преды­ дущих главах.

В результате химических превращений горючего и смазочных материалов возможны значительные изменения химического со­ става. Наиболее существенное значение для эксплуатации двига­ телей внутреннего сгорания имеет образование в этих продуктах смолистых, кислых веществ и осадков. Некоторое количество смо­ листых веществ имеется в любом исходном продукте. С повыше­ нием температуры выкипания фракций содержание смол в них уве­ личивается.

30