Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97

по ГОСТ 27768-88 внесено в ряд нормативных документов на дизельные топлива.

Цетановый индекс дистиллятных дизельных топлив может быть определен по номофамме (рис. 1.7).

За рубежом для характеристики воспламеняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный индекс. Этот показатель

Рис. 1.7. Номограмма для определения цетанового индекса 80 «Справочник»----

нормируется и в отечественной технической документации на дизельное топливо, постаатяемое на экспорт, - ТУ 38.401-58-110-94. Дизельный индекс (ДИ) вычисляют по формуле

ДИ = f, 100,

где /,„ - анилиновая точка (определяют в °С и пересчитывают в Т: 1 Т = 9,5 °С + 32); d- плотность, градусы АПИ.

Между дизельным индексом и цетановым числом топлива существует такая зависимость:

Дизельный индекс................................... 20 30 40 50 62 70 80

Цетановое число..................................... 30 35 40 45 55 60 80

Фракционный состав. Характер процесса горения топлива в двигателе определяется двумя основными показателями - фракционным составом и цетановым числом. На сгорание топлива более легкого фракционного состава расходуется меньше воздуха, при этом благодаря уменьшению времени, необходимого для образования топливовоздушной смеси, процессы смесеобразования протекают более полно.

Облегчение фракционного состава топлива, например при добавке к нему бензиновой фракции, может привести к жесткой работе двигателя, определяемой скоростью нарастания даа1ения на Г поворота коленчатого вала. Это объясняется тем, что к моменту самовоспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя накапливается большое количество паров топлива, и горение сопровождается чрезмерным повышением давления и стуками в двигателе.

Влияние фракционного состава топлива для двигателей различных типов неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихрека.мсрным смесеобразованием вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предкамеры и более благоприятных условий сгорания менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигатели с непосредственным впрыском. Наддув двигателя, создающий повышенный термический режим камеры сгорания, обеспечивает возможность нормальной работы на топливах утяжеленного фракционного состава.

Время прокручивания двигателя при запуске его на топливе со средней температурой кипения 200-225 °С в 9 раз меньше, чем на топливе со средней температурой кипения, равной 285 °С (рис. 1.8).

При испытаниях дизельного топлива утяжеленного фракционного состава с температурой конца кипения на 30 °С вьпие, чем у стандартного

6 - 1890

Рис. 1.8. Зависимость времени

прокручивания двигателя при пуске т„р от температуры t,, выкипания 50% (об.) топлива

летнего топлива, отмечен повышенный расход топлива в среднем на 3 % и увеличение ды.мности отработавших газов в среднем на 10 %. Одной из основных причин повышения расхода топлива явJяeтcя более высокая вязкость топлива утяжеленного фракционного состава.

Расход топлива зависит не только от температуры конца его кипения, но и от 50 %-ной точки перегонки (рис. 1.9).

Для летних дизельных топлив, полученных перегонкой нефти, 50 %-ная точка выкипания находится в пределах 260-280 °С (наиболее типичные значения 270-280 °С), для зимних марок дизельных топлив она составляет 240-260 °С.

Вязкость и ПЛОТНОСТЬ определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле, так как от них зависит форма и строение топливного факела, размеры образующихся капель, дальность

190V

Ш 200 220 82 «Справочник»-

20 260 tscC

Рис. 1.9. Зависимость удельного расхода топлива g. от средней температуры разгонки (дизель 1ч11/11,5; п = 1750 мин; = 0,85 МПа)

проникновения капель топлива в камеру сгорания. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распыливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается лиа.метр капель (рис. 1.10) и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растет дымность отработавших газов. Вязкость топлива влияет на наполнение насоса и на утечку топлива через зазоры плунжерных пар. С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается наполнение насоса, что может привести к перебоям в его работе. Ниже приведена зависимость подачи топлива насосо.м от температуры топлива:

Температура топлива, "С.............................................+10 -30 -40 -50

Подача насоса, кг/ч..................................................... 850 830 810 300

При уменьшении вязкости количество дизельного топлива, просачивающегося между плунжером и втулкой, возрастает, в результате снижается подача насоса. Перевод двигателя на топливо с меньшей плотностью и вязкостью может привести к прогару головок поршня, в связи с чем требуется регулировка топливной аппаратуры. При работе топливной аппаратуры на газоконденсатном дизельном топливе без регулировки топливной аппаратуры происходит уменьшение цикловой подачи топлива до 1 % и снижение максима.1Ьного давления топлива в трубопроводе высокого давления на 10-15 %. Период задержки впрыска увеличивается на 2-4° поворота коленчатого вала.

Понижение цикловой подачи связано с уменьшением подачи топливного насоса высокого давления вследствие уменьшения плотности и увеличения утечки .менее вязкого газокондеисатного топлива.

Увеличение задержки впрыска топлива вызвано его большой сжимаемостью; чтобы получить цикловую подачу газокондеисатного

ВУ°Е

Рис. 1.10. Зависимость тонкости распыливания топлива (среднего диаметра капель от его условной вязкости ВУ

топлива, достаточно увеличить ход рейки топливного насоса высокого давления.

От вязкости зависит износ плунжерных пар. Нижний предел вязкости топлива, при котором обеспечивается его высокая смазывающая способность, зависит от конструктивных особенностей топливной аппаратуры и условий ее эксплуатации. Вязкость топлива в пределах 1,8-7,0 mmVc практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.

Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава. Летнее дизельное топливо, получаемое из западносибирской нефти, в котором преобладают парафино-нафтеновые углеводороды, имеет вязкость при 20 °С 3,5-4,0 мм7с; такое же по фракционному составу топливо из сахалинских нефтей, в котором преоблада(от нафтено-ароматические углеводороды, - 5,5-6,0 mmVc. Стандартом на дизельное топливо вязкость нормируется в достаточно широких пределах, что обусловлено различием углеводородного состава перерабатываемых нефтей. Попьп"ки Офаничить вязкость топлива в узких пределах приведут к сокращению ресурсов его производства, так как потребуется снизить температуру конца кипения топлива. В зарубежных стандартах кинематическая вязкость нормируется обычно при 40 °С, в то время как отечественные ГОСТ и ТУ регламентируют вязкость при 20 °С.

Ниже приведена кинематическая вязкость v, ммУс, среднедистил-лятных топлив при 20 и 40 "С;

Из всех классов углеводородов наименьшая вязкость у алифатических. Эти же углеводороды в меньшей степени изменяют свою вязкость при охлаждении, т.е. имеют наиболее пологую вязкостно-температурную кривую. Алифатические углеводороды разветвленного строения, имеющие в боковых цепях два-три атома углерода, обладают более высокой вязкостью и при охлаждении она изменяется более резко, чем у углеводородов нормального строения. Присутствие двойной

СВЯЗИ снижает вязкость алифатического углеводорода. Аро.матические и нафтеновые кольца в молекуле углеводорода повышают вязкость и ухудшают вязкостно-температурную зависимость. Бициклические углеводороды при одинаковой молекулярной массе с моноциклическими имеют не только более высокую вязкость, но и более крутую кривую зависимости вязкости от температуры.

Хотя вязкость дизельных топлив при понижении температуры и повышается (табл. 1.26), поведение топлива, как правило, продолжает подчиняться закону Ньютона (вязкость не зависит от фадиента сдвига) вплоть до выпадения кристаллов твердых углеводородов.

На процессы испарения и смесеобразования оказывают влияние также поверхностное натяжение и давление насыщенных паров, которые зависят от углеводородного и фракционного состава топлива. С утяжелением фракционного состава поверхностное натяжение увеличивается. Межфазное поверхностное натяжение наиболее массового летнего дизельного топлива, определенное с помощью тензометра ВН 5504 (пофешность измерения ±0,5 мН/м) при температуре 20 °С, составляет; образец 1 - 40,3 мН/м; образец 2 - 3,3 мН/м.

При лругих температурах поверхностное натяжение может быть рассчитано по формуле:

где QH - поверхностное натяжение, соответственно рассчитанное и найденное экспериментально; f и - температуры, при которых поверхностное натяжение рассчитывается и определяется экспериментально; К~ постоянная, равная 0,10,

Давление насышенных паров дизельных топлив невелико и составляет для стандартного летнего дизельного топлива примерно 25 кПа при 40 "С или 55 кПа при 60 °С.

Цвет является показателем, позволяющим достаточно быстро определить наличие в топливе более тяжельгх фракций или присутствие

1.26. Влияние температуры на вязкость