• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

ПРОКАЧУВАННЯ ПАЛИВА

Система живлення дизеля у загальному вигляді складається з паливного бака, паливопідкачувального насоса, фільтрів грубої та тонкої очистки, паливного насоса високого тиску (ПНВТ) та форсунок. З бака паливо за допомогою паливопідкачувального насоса подається через фільтри до ПНВТ і під високим тиском прокачується через форсунки до камери згоряння.

Прокачування палива, робота ПНВТ, зношування прецизійних пар насоса високого тиску, для яких паливо одночасно є мастильним матеріалом, тонкість розпилювання і повнота згоряння палива, його витрати, склад відпрацьованих газів значною мірою залежать від в'язкості палива.

Розрізняють в'язкість динамічну і кінематичну; для високов'язких нафтопродуктів визначають умовну в'язкість. Переведення умовної в'язкості в кінематичну див. у додатку 3. Динамічна в'язкість (коефіцієнт динамічної в'язкості) - це відношення діючого дотичного напруження до коефіцієнта швидкості. Вона є мірою опору рідини течії. Динамічна в'язкість η (Па • с) обчислюється як добуток кінематичної в'язкості v і її густини р при тій самій температурі.

Кінематична в'язкість - це відношення динамічної в'язкості до густини при тій самій температурі, є мірою опору рідини течії під впливом гравітаційних сил. У СІ одиницею кінематичної в'язкості є квадратний метр на секунду (м²/с). На практиці користуються меншою одиницею: 1 мм²/с = 10^-6 м²/с; допускається застосовувати сантистокс (1 сСт = 1 мм²/с).

Визначають кінематичну в'язкість скляними віскозиметрами. Сутність методу визначення кінематичної в'язкості ньютонівських рідин, тобто таких, у яких напруження зрушення пропорційне швидкості деформації, полягає у вимірюванні часу витікання визначеного об'єму рідини, що досліджується, під впливом сили тяжіння.

В'язкість дизельних палив не є величиною постійною, вона змінюється із зміною температури (табл. 32). Для дизельних палив в'язкість визначають при температурі 20 °С. Паливо з дуже великою в'язкістю може спричинити перебої в його подачі внаслідок опору при протіканні по системі живлення. Критичні значення в'язкості, при яких мають місце ускладнення в подачі палива в циліндри, не однакові для різних елементів системи живлення.

Таблиця 32. Залежність в'язкості дизельних палив від температури

В'язкість, густина, поверхневий натяг палива впливають на тонкість розпилювання, повноту згоряння та витрати палива. Чи менше значення цих показників, тим краще розпилювання, тим меншого діаметру краплинки утворюються при розпилюванні палив, тим краще випаровування. Але при цьому зменшується далекобійність струменя (якщо паливо подається в циліндри форсункою), тому що маленькі краплинки мають малий запас кінетичної енергії. Спостерігається нерівномірність горючої суміші, неповнота згоряння і перевитрати палива за рахунок недовикористаного кисню, із зниженням в'язкості погіршуються мастильні властивості.

З підвищенням в'язкості палива глибина проникнення струменя збільшується, тому що утворюються краплі великого діаметру, поліпшується однорідність горючої суміші. Але при цьому погіршується випаровування палива, повнота його згоряння. Це провокує перевитрати палива, втрату потужності, підвищення димності і токсичності відпрацьованих газів. Оптимальні значення в'язкості дизельних палив, які необхідні для певного двигуна, залежать від конструкційних особливостей паливного насоса, камери згоряння, а також сезонності використання.

Пуск та нормальна робота дизелів при низьких температурах оточуючого повітря залежать від низькотемпературних властивостей, які характеризуються температурами помутніння і застигання, граничною температурою фільтрованості. Дизельні палива мають різні низькотемпературні властивості залежно від їх хімічно­го складу. Палива, які містять багато нафтенових і ароматичних вуглеводнів, з охолодженням втрачають свою рухомість при температурах-55... -60 °С. Палива, що складаються з великої кількості н. парафінових вуглеводнів, мають погані низькотемпературні властивості внаслідок кристалізації парафінів навіть при позитивних температурах. Кристали парафінів забивають систему живлення двигуна, особливо паливні фільтри, утворюючи на них тоненьку парафінову плівку, і при цьому порушують, а частіше припиняють подачу палива.

Температурою помутніння називають температуру, при якій змінюється фазовий склад палива, тому що поряд із рідкою фазою з'являється тверда. При цьому паливо втрачає свою прозорість внаслідок виділення мікроскопічних кристалів парафіну і льоду (якщо у паливі є вода). При помутнінні паливо не втрачає рухомості. Розміри кристалів такі, що вони проходять через елементи фільтрів грубої очистки і не проходять через елементи фільтрів тонкої очистки, утворюючи на них тонку парафінову плівку. За рахунок відкладення парафінових кристалів у системі живлення можливе порушення подачі палива під час пуску та прогрівання дизеля.

Із подальшим зниженням температури кристали парафіну починають зрощуватись, утворюючи просторову решітку, всередині якої знаходиться рідка фаза палива. При температурі застигання кристалічна решітка настільки зміцнюється, що паливо втрачає текучість, подача такого палива неможлива. Температура, при значенні якої паливо втрачає рухомість, називається температурою застигання. Між температурою помутніння і застигання є розрив у 8-20 °С залежно від хімічного складу палива. Температура повітря, при якій можлива експлуатація дизельного палива, повинна бути приблизно на 3-5 °С вища від температури помутніння для запобігання порушень у подачі палива у двигун. Це стосується палив без присадок-депресаторів. При температурах повітря, нижчих за температуру помутніння палива, що не має у своєму складі депресаторів, можливе його прокачування, якщо паливний фільтр розташований у підкапотному просторі. Можливість прокачування палива по системі живлення при низьких температурах повітря характеризується граничною температурою фільтрованості.

Марка дизельного палива (літнє чи зимове) визначається у відповідності до низькотемпературних властивостей: температури застигання та граничної температури фільтрованості. В деяких країнах в марці дизельного палива стоїть значення температури застигання, наприклад, у Польщі марки палива Z-20, Z-35, Z-40, де цифри 20, 35, 40 вказують на значення температури застигання не вище мінус 20, 35 та мінус 40 °С; або розподіляються на літні та зимові, наприклад, марки Л та 3 в Україні.

Використання літнього палива в зимовий період провокує перебої в роботі двигуна, іноді робить подачу палива неможливою. При відсутності методів підігрівання, прогрівання тощо до літнього палива з метою покращення низькотемпературних властивостей, як виняток, в умовах експлуатації можлива добавка більш легкого палива. В таблиці 33 наведена зміна низькотемпературних властивостей літнього дизельного палива з граничною температурою фільтрованості мінус 6 °С при добавці гасу та бензину.

Таблиця 33. Зміна низькотемпературних властивостей літнього дизельного палива при добавці легких палив (гасу та бензину)

До вибору легкого палива як добавки до дизельного літнього палива та його кількості необхідно відноситись дуже обережно.

Як видно з таблиці, для одержання суміші палив з граничною температурою фільтрованості мінус 25 °С необхідно додати велику кількість легкого палива - до 80%. Така кількість добавки недопустима, бо призводить до погіршення мастильних властивостей (особливо при добавці бензину, який не має мастильних властивостей, а може використовуватись, навпаки, для видалення мастильного матеріалу з металевих поверхонь), жорсткої роботи двигуна та дуже швидкого зношування деталей двигуна і паливної апаратури, збільшення витрат палива і оливи, підвищення димності та токсичності відпрацьованих газів. Тому додавати бензин до дизельних палив не можна.

З метою покращення низькотемпературних властивостей дизельного палива в умовах експлуатації можлива добавка низькозастигаючого гасу (реактивного палива): при температурах повітря до мінус 16 °С можна додавати до 10% гасу, при нижчих температурах повітря - до 20-25% об. Використання технічного, освітлювального гасу для цієї мети недопустиме, тому що в них погані низькотемпературні властивості, зокрема, температура помутніння складає мінус 12 - мінус 15 °С. При добавці 25% низькозастигаючого гасу можна досягти депресії (зниження) температури застигання дизельного палива на 8... 10 °С. Із зниженням температури застигання дизельного палива одночасно полегшується фракційний склад та зменшується температура спалаху суміші дизельного палива з гасом (табл. 34) порівняно з показниками якості дизельного палива без такої добавки.

Перед тим, як добавляти гас, треба уточнити температуру його помутніння, яка повинна бути не вище мінус 25 °С, інакше добавка гасу втрачає свій сенс.

При значному розведенні дизельного палива гасом знижується цетанове число, що веде до жорсткої роботи двигуна, погіршуються мастильні властивості палива, у зв'язку з чим підвищується зношування плунжерних пар, збільшуються витрати палива і оливи, підвищується димність і токсичність відпрацьованих газів. Суміш дизельного палива з гасом до використання влітку непридатна.

Таблиця 34.Показники якості дизельного палива літнього з добавкою гасу (авіаційного ТС-І)

Покращення низькотемпературних властивостей дизельного палива можна досягти виділенням частини н. парафінових вуглеводнів - депарафінізацією (табл. 35).

Таблиця 35. Якість дизельного палива до парафінізації і після депарафінізації

При депарафінізації можна досягти любої заздалегідь заданої температури застигання. Але при депарафінізації видаляються високоцетанові компоненти (з низькою температурою самозапалювання) - н. парафінові вуглеводні. Так, при виділенні 5, 3% н. парафінових вуглеводнів із дизельного палива з температурою застигання мінус 19 °С його температура застигання знижується до мінус 47 °С, але при цьому зменшується цетанове число на 8 одиниць (табл. 35). Для збереження цетанового числа на належному значенні проводять депарафінізацію відповідної глибини, а для поліпшення низькотемпературних властивостей до дизельних палив додають спеціальні присадки - депресатори.

Ефективність депресорних присадок залежить від хімічного складу вихідного палива (табл. 36, де дизельні палива № 1 та № 2 мають різний хімічний склад) та самого депресатора (табл. 37, де № 1 та № 2 - депресатори різного хімічного складу).

Таблиця 36. Ефективність дії депресатора в дизельних паливах різного хімічного складу

Таблиця 37. Низькотемпературні властивості дизельного палива при добавці депресаторів № 1 та № 2

При добавці депресаторів змінюється температура застигання та гранична температура фільтрованості, температура помутніння практично не змінюється. Механізм дії депресаторів не вивчений до кінця Встановлено, що депресатор зменшує розміри кристалів н. парафінових вуглеводнів, що сприяє прокачуванню дизельног палива через фільтри при більш низьких температурах повітря (знижується гранична температура фільтрованості). Депресатори дода­ють у палива до початку виділення кристалів н. парафінів, до його помутніння, бо вони не спроможні зменшити розміри вже утворених кристалів.

Як депресатори відомі десятки сполук, які мають різну ефективність. Хорошу ефективність мають сполуки полімерного і сополімерного типу, зокрема сополімери етилена з вінілацетатом. Поліакрилати мають меншу ефективність порівняно з ефективністю поліетиленвінілацетатами, особливо в покращенні граничних температур фільтрованості.

Ефективність сополімера етилена з вінілацетатом підвищується із збільшенням молекулярної ваги, але при цьому погіршується його розчинність в паливах. В дизельних паливах ефективними є сополімери з молекулярною вагою ≈ 1400... 2300.

При змішуванні різних партій дизельних палив, що містять депресатори (або інші присадки), низкотемпературні властивості суміші можуть погіршуватись порівняно з низькотемпературними властивостями окремих партій внаслідок використання різних депресаторів в цих партіях палив, їх несумісністю.

Кожний депресатор має найбільшу ефективність дії при визначених для нього кількостях (оптимальних). Добавка депресатора більше оптимальної кількості практично не покращує низькотемпературні властивості дизельного палива. Найбільш ефективно депресатори покращують низькотемпературні властивості в дизельних паливах, що містять значну кількість н. парафінових вуглеводнів. В них різниця у зміні показників низькотемпературних властивостей (температури застигання та граничної температури фільтрованості) значно більша порівняно із зміною таких же показників дизельних палив, що містять меншу кількість н. парафінових вуглеводнів.

Марку дизельного палива (сезонність його використання) можна визначити експрес-аналізом. Для цього готують охолоджувальну суміш. Однією з простіших є суміш снігу із сіллю (неочищеною, кам'яною). Замість снігу можна використовувати дрібно товчений лід. У суху чисту пробірку заливають на 1/4 висоти дизельне паливо, закривають корком (чи ватою) і ставлять вертикально в охолоджувальну суміш. Через 20 хв пробірку виймають з охолоджувальної суміші, протирають ззовні від снігу і солі та переглядають вміст пробірки. Якщо паливо помутніло, втратило прозорість (а тим більше рухомість), воно є літньої марки.

Одна з головних причин відмов системи живлення та паливної апаратури - наявність води і механічних домішок у дизельному па­ливі. Механічні домішки і вода потрапляють у паливо по всьому шля­ху транспортування (від нафтозаводу до двигуна) і можуть станови­ти іноді дуже великі кількості:

Більшість механічних домішок абразивного характеру (пісок) мають твердість більшу за міцність металів і спричинюють підвище­не зношування двигуна. Особливо небезпечні домішки для палив­них насосів високого тиску і форсунок. Прецизійні пари мають дуже малий зазор (1, 5... З мкм). Тому навіть невелика кількість механіч­них домішок, розмір яких сумісний із зазором плунжерних пар, викли­кає підвищене їх зношування.

Для дизельних палив одним із важливих показників якості є здатність палива забезпечувати чистоту деталей двигуна та паливоподаючої системи. Закоксування отворів розпилювачів форсунок, нагароутворення, вуглецеві відкладення у камері згоряння, на клапанах, глушниках порушують розпилювання палива, зменшують його подачу, провокують перегрівання двигуна, зменшення його потужності та економічності. Механічні домішки в паливі підвищують смолоутворення, забруднюють паливну систему, збільшують утворення смолистих відкладень на форсунках, у камері згоряння, внаслідок чого збільшуються витрати палива та оливи, димність та токсичність відпрацьованих газів. При використанні забрудненого палива термін служби паливної апаратури скорочується в декілька разів.

Перед заправкою в бак паливо можна відстоювати, але не мен­ше як 10 діб. Метод очистки довгий і малоефективний. Чистота верхніх і нижніх шарів буде неоднаковою. Навіть при відстоюванні протягом 10 діб у нижніх шарах палива залишаються найдрібніші механічні домішки, які є найбільш небезпечними для паливної апа­ратури. Тому обов'язковим є герметизація ємкостей з паливом і фільтрація його при перекачуванні.

Вода в дизельному паливі може бути у вільному і розчиненому (гігроскопічному) стані. Кількість розчиненої води в дизельних паливах залежить від їх хімічного складу, температури, вологості повітря, але її менше порівняно з кількістю розчиненої води у бензині та гасі, одержаних з одної нафти.

Наявність розчиненої води при високих температурах повітря суттєво не впливає на експлуатаційні властивості палива. З пониженням температури розчинність води у паливах зменшується (табл. 38). Практично розчинена вода в дизельному паливі не викликає ускладнень в подачі палива та в роботі двигуна.

Таблиця 38. Розчинність води у паливах залежно від температури, % мас

Дизельне паливо з водою, що попадає ззовні, різко погіршує свої властивості. Наявність води у паливі призводить до порушень у роботі двигуна, підвищення корозійності палива, збільшення зношування двигуна і паливної системи. Вода у паливі може бути причиною зупинки двигуна після його пуску, тому що вода "насичує" паливні фільтри і припиняє подачу палива.

При зниженні температури утворюються кристали льоду, які затримуються фільтрами, поступово їх забивають і припиняють подачу палива у двигун. Для запобігання відкладень льоду в паливопроводах і на фільтрах використовують попередню фільтрацію палива, а також конструкційні і експлуатаційні заходи. До конструкційних належить підігрів в паливних системах (палива чи фільтрів), до експлуатаційних - впорскування спеціальних рідин на фільтр чи використання присадок до палив. Із рідин, що подаються на фільтр, може бути ізопропіловий спирт, антиводокристалізуючі присадки до палива - целозольви (метилцелозольв, етилцелозольв), високоатомні спирти. Присадки ТГФ та ТГФ-М (тетрагідрофурфуриловий спирт, другий - модифікований), рідини "І" та "1-М" (етилцелозольв, другий - модифікований) додають до палива в кількості до 0, 3%. Присадки розчинні з водою і паливом. При зберіганні та транспортуванні вони можуть виділятися з суміші і знаходитись у паливі внизу у вигляді водяного розчину присадок. Тому краще застосовувати ці присадки (як і інші водопоглинаючі присадки) безпосередньо при експлуатації. При роботі з ними слід бути обережними, тому що ці присадки високотоксичні речовини. При постійному їх використанні нижній шар водяного розчину присадок (якщо він утворився) слід зливати зпаливного баку.

Можливість прокачування дизельного палива по системі живлення характеризується ще таким показником, як коефіцієнт фільтрованості - зміною перепускної спроможності фільтра при послідовно­му пропусканні (фільтрації) через нього визначених кількостей пали­ва у спеціальному приладі. Це - відношення часу фільтрації останніх 2 см³ палива до часу фільтрації перших 2 см³ і залежить від наяв­ності в паливі смолистих речовин, води та механічних домішок. При збільшенні коефіцієнта фільтрованості погіршується робота палив­ної апаратури.

Наявність води в дизельному паливі можна визначити експрес-аналізом. Для цього в суху чисту пробірку заливають на 1/2 її висоти добре перемішане паливо і кидають 2-3 кристалики перманганату калію. Закривши отвір пробірки пальцем чи корком, добре все перемішують. При наявності води е паливі кристалики перманганату калію утворюють водяні розчини навколо кристалика. Наявність води у паливі можна визначити інакше. Для цього в пробірку заливають на 1/4 її висоти добре перемішане паливо. Нахиляють пробірку на 45° отвором від себе і дно пробірки підігрівають сірником (послідовно не більше двох сірників). При наявності води в паливі утворюється піна, яка буде підніматись по стінці пробірки, чути потріскування.

Дизельне паливо, що містить у своєму складі воду, використовувати не можна. Для подальшого використання з нього необхідно видалити воду. Видалення води з палива здійснюється відстоюванням (але цей процес дуже тривалий; чим вища температура, тим менший час відстоювання) або центрифугуванням - сепарацією (при цьому разом із водою видаляються механічні домішки). Воду і механічні домішки з палива можна видалити фільтрацією через спеціальні фільтри, в тому числі через фільтри з капрону і тирси (але не хвойних дерев).

Паливоподаюча система сучасних дизелів обов'язково включає фільтри для очистки палива.

Читайте також:

1. Альтернативні види палива та електроенергії
2. АЛЬТЕРНАТИВНІ ПАЛИВА
3. Визначення фракційного складу дизельного палива.
4. Виробництво біопалива як детермінанта енергетичної безпеки та оцінка потенційних можливостей аграрного виробництва – 2 год.
5. ГАЗОВІ ВУГЛЕВОДНЕВІ ПАЛИВА
6. Газоподібні палива
7. ДИЗЕЛЬНІ ПАЛИВА
8. Дизельні палива
9. Запобігання пожежам на складах зберігання нафтопродуктів і твердого палива
10. Зберігання та транспортування рідкого та газоподібного палива
11. Інжекторна система впорсування палива
12. Інформаційно-консультаційне забезпечення виробництва біопалива – 2 год.

Переглядів: 2608