АНАЛИЗ НЕФТЯНЫХ ТОПЛИВ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕФТЯНЫХ ТОПЛИВАХ
КАРБЮРАТОРНОЕ ТОПЛИВО
В эту группу нефтепродуктов входят все сорта авиационных и автомобильных бензинов, предназначенных для двигателей с зажиганием от искры. К карбюраторным топливам предъявляются следующие основные требования:
- топливо должно обеспечивать работу двигателей во всех режимах без детонации. Поэтому главным показателем для всех карбюраторных топлив является октановое число, а для авиационных бензинов и сортность, характеризующая детонационную стойкость бензина при работе на богатых смесях. Для увеличения детонационной стойкости к авиационным бензинам и к некоторым «автомобильным бензинам добавляется в определенных количествах антидетонатор - этиловая жидкость. Обладая хорошей испаряемостью, топливо не должно образовывать газовых пробок в топливоподающей системе авиационных и автомобильных двигателей. Для обеспечения этого требования нормируется высший предел давления насыщенных паров: 48 кПа (360 мм. рт. ст.) для авиационных бензинов и 67 кПа (500 мм рт. ст.) для автомобильных бензинов при 38 0С.
Топливо должно быть химически стабильным и не содержать смол. Химическая стабильность топлива характеризуется длительностью индукционного периода окисления и содержанием фактических смол. Для некоторых бензинов установлено также предельное значение йодного числа.
Топливо должно быть нейтральным, не вызывать коррозии деталей двигателя и не содержат активных серосодержащих соединений. Для обеспечения этих важных требований в технические нормы на карбюраторные топлива введены следующие показатели: кислотность, содержание серы, содержание водо-растворимых кислот и щелочей (должны отсутствовать), испытание на медную пластинку.
ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО
Дизельное топливо предназначено для двигателей с воспламенением от сжатия. Оно применяется для: 1) быстроходных дизелей и судовых газовых турбин, 2) автотракторных, тепловозных и судовых дизелей, 3) средне- и малооборотных дизелей.
Топливо для судовых турбин, быстроходных, автотракторных, тепловозных и судовых дизелей должно бесперебойно подаваться по топливоподающей системе (трубопроводы, фильтры, насосы, форсунки). Поэтому оно должно обладать не слишком высокой вязкостью, не низкими температурами вспышки, помутнения и застывания. Топливо с высокой температурой застывания вообще непригодно для применения в зимних условиях. Ввиду важности этого показателя эти топлива делятся на летние, зимние и специальные марки, резко отличающиеся друг от друга по температурам застывания (от -60 до -10 0С). Топливо должно также обеспечивать плавное сгорание рабочей смеси. Это качество, как известно, характеризуется цетановым числом, которое нормируется в пределах 40 - 52.
Топливо не должно давать нагаров на форсунках и в камере сгорания. Утяжеление фракционного состава приводит к неполноте сгорания и задымленности выхлопа, что особенно отрицательно сказывается при работе городского транспорта. Нормируемыми показателями, характеризующими эти свойства дизельного топлива, являются: 96%-ная точка фракционного состава, коксуемость топлива, коксуемость 10%-ного остатка и содержание фактических смол. Топливо не должно вызывать коррозии и абразивного износа деталей двигателя, поэтому в нем должны отсутствовать вода, механические примеси, сероводород, водо-растворимые кислоты и щелочи, а содержание серы не должно превышать 0,02%. Средне- и малооборотные дизели (ДС и ДМ) менее требовательны к качеству топлива, так как в стационарных условиях компрессорного распыления топливо можно предварительно подогревать и обезвоживать. Для этих двигателей допускается более тяжелый сорт топлива (плотность до 0,970 г/см3), температура застывания от –5 до +10 0С, температура вспышки в закрытом тигле 65 – 80 0С, содержание серы до 1,5%, а для ДМ - до 3%.
ТОПЛИВО ДЛЯ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В качестве топлива для воздушно-реактивных двигателей применяются светлые дистилляты, получаемые прямой перегонкой нефти и гидрокрекингом. Реактивное топливо выпускается нескольких марок, значительно отличающихся друг от друга по фракционному составу. Так, топливо РТ представляет собою довольно широкую фракцию, выкипающую в пределах 135 - 280 0С, термостабильное для реактивных двигателей - в пределах 195 – 315 0С, топливо марок Т-1, ТС-1 и Т-2 - в пределах 150 - 280 0С.
К реактивным топливам предъявляются высокие требования в отношении бесперебойной подачи в двигатель, термоокислительной стабильности, отсутствия коррозионной активности. Для обеспечения этих требовании в технических условиях на реактивное топливо нормируются: термическая стабильность, содержание ароматических углеводородов, фактических смол, серы, кислотность и зольность.
С эксплуатационной точки зрения большое значение имеет также образование нагаров в двигателях в процессе сгорания топлива. Отложение нагаров имеет отрицательные последствия - снижение эффективности сгорания, эрозия лопаток турбины и даже прогорание камер сгорания. Способность реактивных топлив к нагаро-образованию оценивается специальным показателем - высотой не коптящего пламени, измеряемой в миллиметрах. По техническим условиям высота не коптящего пламени должна быть не менее 20 – 25мм.
Некоторые сорта топлива, предназначенные для реактивных двигателей со сверхзвуковой скоростью, в частности для РТ (ГОСТ 16564-71), характеризуются люминометрическим числом. Этим показателем оценивается интенсивность излучения пламени испытуемого топлива. Чем большая доля тепловой энергии выделяется топливом при сгорании путем радиации, тем больше стенки камеры сгорания перегреваются, что влечет за собой их коробление и прогорание.
Основной энергетической характеристикой для реактивных топлив является низшая теплота сгорания, которая должна быть в интервале 42915 – 43125кДж/кг для разных марок.