Испаряемость автобензинов.




Оглавление

 

 

Введение

В настоящее время проблемы экологии приобретают все более острый и заметный характер. Основные загрязнения атмосферы современных мегаполисов обеспечивают выбросы автомобилей. Характер и степень опасности выхлопных газов зависит от нескольких факторов: качества автомобильного топлива, конструктивных особенностей автомобилей. Европейские страны предъявляют повышенные требования к качеству углеводородного топлива (фракционному составу, содержанию бензола, содержанию серы и др.), Российская Федерация в последние годы тоже предпринимает попытки ужесточить требования к качеству автобензинов.

Целью этой работы является изучение и сравнение характеристик бензинов разных марок (АИ 80, АИ 92, АИ 95, АИ 98).

Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:

1) влияние компонентов бензинов на состав выхлопных газов, на экологию и здоровье человека;

2) изучение требований к характеристикам бензинов по стандартам ЕВРО 2, ЕВРО 3, ЕВРО 4 по литературным источникам;

3) определение характеристик автобензинов (фракционного состава, плотности, средней температуры кипения, характеризующего фактора);

4) сравнение характеристик бензинов разных марок АИ 80, АИ 92, АИ 95, АИ 98.

5) определение способов снижения вредного воздействия выхлопных газов на экологию.

 

 

Топливо— это вещество, которое сжигается, чтобы получить тепло и свет, а также, чтобы генерировать энергию. Процесс горения это — химическая реакция. Вещество соединяется с кислородом из воздуха и выделяет энергию. Энергия выделяется в форме тепла и света.

Существуют разные виды топлива, и в действительности все, что горит, можно назвать топливом. Обычно же топливом называют дерево, уголь, природный газ и бензин.

Топливо можно классифицировать на твердое, жидкое и газообразное. Его, можно классифицировать по происхождению на природное, химическое или основанное на металлах.

Углерод — самый важный элемент в большинстве видов топлива. Топливо с большим процентом углерода горит ровно и дает жаркое пламя. Твердый уголь, или антрацит, имеет более высокий процент углерода, чем остальные виды угля, он дает меньше дыма и пепла.

Наиболее важные жидкие виды топлива полу­чают из нефти. Это керосин, бензин и горящие масла.

 

Бензин (франц. benzine), смесь углеводородов различного строения, бесцветная жидкость с пределами кипения 33—205°С. Температура замерзания бензина ниже —60°С, температура вспышки ниже 0°С, плотность 700—780 кг/м3 (0,70—0,78 г/см3).

При концентрациях паров бензина в воздухе 74—123 г/м3 образуются взрывчатые смеси. Основной источник получения бензина — перегонка и каталитическая переработка нефти; небольшие количества получают переработкой каменных углей и горючих сланцев, а также из природных и попутных газов. Бензин применяют главным образом в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры (карбюраторные и с непосредственным впрыском); около 10% Бензины используют как растворители, промывочные жидкости и для др. целей. Бензины, применяемые как топливо, делят на автомобильные и авиационные

 

Характеристики бензинов

Детонационная стойкость

Детонационная стойкость (ДС) является основным показателем качества авиа- и автобензинов; она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации.

Детонация - особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500…2000 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях.

На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбюраторных двигателях оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя, так и качество применяемого топлива.

Для бездетонационного горения наиболее благоприятны такие значения параметров, которые обеспечивают минимальное время сгорания, низкие температуры и наилучшие условия гомогенизации рабочей смеси в камере сгорания. Вероятность возникновения детонации при работе на данном двигателе существенно зависит и от химического состава применяемого автобензина: наиболее стойки к детонации ароматические и изопарафиновые углеводороды и склонны к детонации нормальные парафиновые углеводороды бензина.

Мерой ДС является октановое число (ОЧ). ОЧ изооктана принято равным 100, а гептана – нулю.

Октановое число бензинов – показатель ДС, численно равный процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя. ОЧ бензинов выше 100 единиц определяют сравнением их ДС с изооктаном, в который добавлена антидетонационная присадка – тетраэтилсвинец (ТЭС

Наиболее эффективным и дешевым, но экологически невыгодным способом повышения ДС товарных бензинов является введение антидетонационных присадок – антидетонаторов. Они обладают способностью при добавлении в бензин в небольшой концентрации резко повышать его ДС. В качестве такой присадки во всех странах мира более полувека применяли алкилсвинцовые антидетонаторы, преимущественно тетраэтилсвинец (ТЭС), а также тетарметилсвинец (ТМС).

В последние годы в целях охраны чистоты окружающей среды в большинстве стран мира наметилась тенденция к полному запрещению применения ТЭС.

Определение ОЧ на установке УИТ-65 ведут при двух режимах: в жестком режиме с частотой вращения коленчатого вала двигателя 900 об/мин (метод принято называть моторным) и в мягком режиме с частотой вращения коленчатого вала двигателя 600 об/мин (исследовательский метод). Октановое число бензина, найденное по исследовательскому методу (ОЧИМ), как правило, выше ОЧ, определенного моторным методом (ОЧММ). Разницу между ОЧИМ и ОЧММ называют чувствительностью. Последняя зависит от химического состава бензина: наибольшая у алкенов, несколько меньше у аренов, затем идут нафтеновые и самая низкая чувствительность у алканов.

Испаряемость автобензинов.

Она обусловливает многие важнейшие их эксплуатационные свойства при применении в ДВС с принудительным воспламенением. В наибольшей степени испаряемость зависит от фракционного состава и давления насыщенных паров бензинов. С фракционным составом и давлением насыщенных паров бензинов связаны такие эксплуатационные характеристики двигателя, как возможность его пуска при низких температурах и склонность к образованию паровых пробок в системе питания, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, расход горючего и другие показатели. Пусковые свойства бензинов улучшаются по мере облегчения их фракционного состава.

Применение очень легких бензинов вызывает другие эксплуатационные затруднения, как, например, образование паровых пробок в системе питания. Применение бензинов с высоким содержанием низкокипящих фракций, кроме образования паровых пробок, может сопровождаться обледенением карбюратора, а также увеличением потерь бензина при хранении и транспортировании. Таким образом, требования к содержанию низкокипящих фракций в бензине противоречивы. Температуру перегонки 50 % бензина лимитируют, исходя из требований к приемистости двигателя (т. е. способности обеспечить быстрый разгон до требуемой скорости автомобиля) и времени его прогрева. Экономичность работы двигателя и износ его деталей связывают с температурой перегонки 90 % бензина с температурой конца его кипения. При высоких значениях этих показателей тяжелые фракции бензина не испаряются, поступают в картер двигателя и разжижают смазку. Из-за снижения температуры 90 % отгона и конца кипения улучшаются эксплуатационные свойства бензинов, но при этом сокращаются их ресурсы.

Химическая стабильность бензинов определяет способность противостоять химическим изменениям в процессах хранения, транспортирования и длительной их эксплуатации. Для оценки химической стабильности нормируют следующие показатели: содержание фактических смол и индукционный период. Непредельные углеводороды, особенно диолефиновые, при хранении в присутствии воздуха окисляются с образованием высокомолекулярных смолоподобных веществ. Наихудшей химической стабильностью обладают бензины термодеструктивных процессов – термокрекинга, висбрекинга, коксования и пиролиза, а наилучшей – бензины каталитического риформинга, алкилирования, изомеризации, гидрокрекинга и прямой гонки. Повышение химической стабильности бензиновых фракций достигается следующими способами:

– облагораживанием бензинов:

– введением специальных антиокислительных присадок.

Облагораживание бензинов термодеструктивных процессов возможно осуществить следующими способами:

– олигомеризационной очисткой (термической, каталитической или акустической) с последующей гидроочисткой и каталитическим реформированием;

– каталитическим крекингом нестабильных бензинов в смеси с вакуумными газойлями:

– непосредственной специальной гидроочисткой (в смеси с прямогонными фракциями или с подачей ингибиторов окисления) с последующим каталитическим риформированием или изомеризацией и т. д.

Достаточно эффективным и экономичным способом повышения химической стабильности бензинов является введение специальных антиокислительных присадок (ФЧ-16, ионол и др.). Антиокислительные присадки кроме предотвращения окисления алкенов весьма эффективны и в стабилизации свинцовых антидетонаторов.

Коррозионная активность бензинов обусловливается наличием в них неуглеводородных примесей, в первую очередь сернистых и кислородных соединений и водорастворимых кислот и щелочей. При квалификационных испытаниях она оценивается кислотностью, общим содержанием серы, содержанием меркаптановой серы, испытанием на медной пластинке и содержанием водорастворимых кислот и щелочей. Из них более чувствительной и характеризующей действительную коррозионную активность бензинов является проба на медную пластинку. Содержание так называемой меркаптановой серы в товарных бензинах не должно превышать 0,01 %. При ее большем содержании бензины следует подвергать демеркаптанизации (щелочная экстракция и каталитическая регенерация раствора меркаптида натрия кислородом воздуха).В технических условиях на автомобильные бензины регламентируется только общее содержание серы.

Требования к бензинам

Таблица 1- Требования

Показатель А-72 А-76 АИ-91 АИ-93 АИ-95
Октановое число, не менее:          
моторный метод     82,5    
исследовательский метод Не нормируется      
Фракционный состав:          
Температура начала перегонки, °С, не ниже:          
летнего          
зимнего Не нормируется
Перегоняется при температуре, °С, не выше:          
10 % бензина: летнего          
зимнего          
50 % бензина: летнего          
зимнего          
90 % бензина: летнего          
зимнего          
Конец кипения бензина, °С, не выше:          
летнего          
зимнего          
Остаток в колбе, %, не более 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Давление насыщенных паров бензина, кПа, не более:          
летнего 66,7 66,7 66,7 66,7 66,7
зимнего 66,7..93,3 66,7..93,3 66,7..93,3 66,7..93,3 66,7..93,3
Содержание фактических смол, мг /100 см3, не более          
на месте производства 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
на месте потребления 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
Массовая доля серы, %, не более 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
Цвет Желтый

 

 

Таблица 2- Требование к автобензинам

Показатель Нормаль-80 Нормаль-90 Нормаль-92 Нормаль-98
Октановое число, не менее:        
моторный метод 76,0 82,5 85,0 88,0
исследовательский метод 80,0 91,0 95,0 98,0
Содержание свинца, г/дм3, не более 0,010 0,010 0,010 0,010
Содержание марганца, мг/дм3, не более        
Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более 5,0 5,0 5,0 5,0
Индукционный период бензина, мин, не менее        
Массовая доля серы, %, не более 0,05 0,05 0,05 0,05
Объемная доля бензола, %, не более        
Испытание на медной пластине Выдерживает
Внешний вид Чистый, прозрачный
Плотность при 15 °С, кг/м 700…750 725…780 725…780 725…780

 

Таблица 3-

Показатель Бензин-регуляр (Регуляр Евро-92)   Премиальный бензин (Премиум Евро-95 и Супер Евро-98)
Октановое число, не менее:    
моторный метод    
исследовательский метод    
Содержание свинца, мг/л, не более    
Плотность при 15 °С, кг/м3, не более 720…775 720..750
Содержание серы, мг/кг, не более    
Фактические смолы, мг/100 см3, не более    
Период индукции, мин, не более    
Коррозия меди (3 ч при 50 °С) Класс1 Класс1
Содержание, % не более:    
Олефинов    
Аренов    
Бензола 1,0 1,0
Кислорода 2,7 2,7
Содержание оксигенатов, %:    
Метанол    
Этанол    
Изопропанол    
Изобутанол    
трет-бутанол    
эфиры с числом атомов С5 и более    
Другие    

 

3. Влияние компонентов выхлопных газов на экологию и здоровье человека

Автомобили сжигают огромное количество ценных нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере.

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер».

В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержится свыше 170 вредных компонентов, из них около 160 - производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе. Наличие в отработавших газах вредных веществ обусловлено в конечном итоге видом и условиями сгорания топлива. Наиболее исследованными являются выбросы двигателя и картера автомобиля. В состав этих выбросов, помимо азота, кислорода, углекислого газа и воды, входят такие вредные компоненты, как окись углерода, углеводороды, окислы азота и серы, твёрдые частицы.

Состав отработавших газов зависит от рода применяемых топлива, присадок и масел, режимов работы двигателя, его технического состояния, условий движения автомобиля и др. Токсичность отработавших газов карбюраторных двигателей обуславливается главным образом содержанием окиси углерода и окислов азота, свинец, свинца, сажи

 

Вредные вещества   Последствия воздействия на организм  
Оксид углерода. Препятствует адсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти.
Оксиды азота. Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям, раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию.
Альдегиды. Раздражают слизистые оболочки, дыхательные пути, поражают ЦНС.
Пыльные частицы. Раздражают дыхательные пути.
Свинец . Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы. Вызывает снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течении длительного времени.
Углеводороды. Приводят к росту легочных и бронхиальных заболеваний
Сернистые соединения. Оказывают раздражительное действие на слизистые оболочки горла, носа и глаз человека.

 

Итак, болезни дыхательных путей, нервной и кровеносной систем вызваны такими веществами, как оксид углерода и оксид азота. Газ содержит на 50-70 процентов меньше окиси углерода и на 30 процентов меньше окиси азота. Таким образом, количество смертей от сердечно-сосудистых заболеваний должно однозначно снизиться при переходе на газовое топливо. Да и нервозность человека должна уменьшится. Ведь на нервную систему человека влияет не только бешеный ритм современной жизни, но и содержание окиси углерода в воздухе. Что же касается заболеваний дыхательной системы, то уменьшение концентрации оксида азота на 30% и сажи на 70-90% должны свести на нет все наши аллергии и бронхиты. Что же касается серных и свинцовых соединений, то в газе этих веществ практически нет. Если более подробно рассматривать влияние и последствия этого влияния продуктов сгорания автомобильного транспорта на здоровье человека, то можно обнаружить немыслимое количество вредоносных веществ, огромное количество болезней и других отрицательных сторон влияния автотранспорта на здоровье человека.

Методы исследования



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: