Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Физико-химические характеристики масел

Для определения свойств масла и его пригодности к работе определяются такие важнейшие физико-химические характеристики масла как вязкость, термоокислительная стабильность, содержание воды и механических примесей, температуры вспышки и застывания, а также - некоторые другие.

Потерю эксплуатационных качеств масла оценивают следующими браковочными показателями:

-наличие в масле водорастворимых кислот;

-изменение вязкости на + 20% от нормы;

-понижение температуры вспышки на 20% от нормы;

-содержание в масле механических примесей 3-4%, если их содержание не уменьшается после сепарации;

-содержание в масле более 0,5% воды, которое не снижается после сепарации.

В зарубежной практике используются такие браковочные показатели, как содержание воды (до 0.5%), содержание топлива (до 0.5%), щелочность - TBN, содержание нерастворимых в бензине примесей - НРБ (до 4%), диспергирующие свойства - по шкале SHELL, т.е. контролируются фактически два основных процесса при старении: загрязнение масла и срабатывание присадок.

Вязкость (Viscosity) масла является одним из важнейших показателей его качества. От ее величины зависит надежность работы двигателя, износ его деталей, легкость запуска двигателя, прокачиваемость масла по системе смазки и т.д.

При перемещении одного слоя жидкости относительно другого, возникает сопротивление, которое является следствием внутреннего трения между отдельными молекулами жидкости. Это внутреннее сопротивление, или трение, и есть вязкость. Вязкость зависит от химического состава нефтепродуктов и внешних воздействий -температуры, давления и начальной скорости.

Различают вязкость динамическую, кинематическую, условную.

Динамическая (абсолютная) вязкость может быть выражена численно, как сила сопротивления, оказываемая жидкостью при перемещении одного ее слоя относительно другого со скоростью 1м/с при площади каждого слоя 1м и расстоянии между ними 1 м под действием приложенной силы. В системе СИ динамическая вязкость измеряется в Паскаль-секундах: 1 Пас=1Нс/м². В системе СGS единицей вязкости является Пуаз: 1 Пас=1динс/см². Связь между этими единицами: 1П = 0,1 Пас.

Определение абсолютной вязкости в лабораторной практике затруднено, поэтому определяют кинематическую вязкость V (Cinematic Viscosity) с помощью вискозиметров различных типов. В системе СИ v выражается в м /с, в системе СGS - в стоксах (1Ст=1см²/с) или в сантистоксах (1сСт=0.01Ст).

В технических нормах на нефтепродукты кинематическая вязкость выражается в сСт при температурах определения 40,50 или 100°С.

Условной вязкостью называется отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ 200 см³ нефтепродуктов при 20 или 50°С к времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20°С.Условная вязкость выражается в градусах условной вязкости °ВУ.

За рубежом условная вязкость выражается в градусах Энглера (Е°) по вискозиметру Энглера (Германия), в секундах Сейболта (8) на вискозиметре Сейболта (США), в секундах Редвуда (R-№1 или R-№2, Англия). Показатели вязкости относятся к температуре по шкале Фаренгейта.

Большое значение имеет характер изменения вязкости в зависимости от температуры.

Смазочные материалы должны обладать стабильностью вязкости в пределах рабочего диапазона температур, т.е. высокими вязкостно-температурными качествами, которые количественно оцениваются условными величинами: индексом вязкости (Viscosity Indех)- за рубежом, а в отечественной практике - температурным коэффициентом вязкости. Чем выше значение индекса вязкости (ИВ) и ниже значение температурного коэффициента вязкости, тем выше вязкостно-температурная характеристика масла, и тем более пологой будет выглядеть на графике кривая зависимости вязкости от температуры:

Температура, °С 5 15 25 35 45 55

Температурный коэффициент вязкости определяют по формулам:

-для маловязких масел и масел средней вязкости -

ТКВ(О-100)=(v₀-v₁₀₀)/v₅₀; - для высоковязких масел -

ТКВ(О-1ОО)=1.25(v₂₀-v₁₀₀)\v₅₀,

где: v₀, v₂₀, v₅₀, v₁₀₀ - кинематическая вязкость масла, сСТ при температурах 0, 20, 50, 100°С соответственно.

Индекс вязкости показывает степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры по сравнению со степенью изменения вязкости двух эталонных масел, имеющих ИВ=0 и ИВ=100. Эталонное масло с ИВ=0 имеет очень крутую температурную кривую вязкости, масло с ИВ=100 - пологую. Сопоставляя температурные кривые вязкости испытываемого масла и эталонных, оценивают его индекс вязкости. При этом, испытываемое и эталонные масла при температуре 98.9°С должны иметь одинаковую вязкость.

Показатель ИВ введен Дином и Дэвисом. Определить ИВ можно по формуле:

ИВ=100(И/LH),

где: L - вязкость низкокачественного масла из асфальто-смолистой нефти при температуре 37.8°С (100°F), ИВ которой принят равным нулю; Н- вязкость высококачественного масла из парафинистой нефти с ИВ=100; И- вязкость испытываемого масла.

Наиболее пологую зависимость вязкости от температуры имеют нормальные алканы, ИВ которых превышает 200. У алканов с разветвленной цепью ИВ ниже. ИВ алкилзамещенных бензола, циклогексана, нафталина растет пропорционально числу углеродных атомов в молекуле. Циклоалканы имеют лучшие вязкостно-температурные свойства, чем арены.

Таким образом, что бы получить масло с высокими вязкостно-
температурными свойствами, необходимо максимально удалить из
масляных фракций смолисто-нафтеновые вещества, полициклические арены с короткими боковыми цепями. В масле должны быть полностью сохранены алкилзамещенные циклоалканы, арены с большим числом углеродных атомов в боковой цепи.

Для улучшения вязкостно-температурных свойств масел к ним
добавляют вязкостные присадки, которые при введении в масло в
количестве 0.5-2% повышают вязкость масла при высоких темпе-
ратурах не изменяя ее при низких. ИВ отечественных моторных масел составляет 60-90, а масел с введенными вязкостными присадками- 100-120.

Вязкость масла зависит не только от температуры, но и от давления. При увеличении давления свыше 50 кг/см² вязкость масла существенно возрастает. При подборе масла определенной вязкости учитываются особенности конструкции и эксплуатации двигателя. Так, при работе двигателя в условиях частых остановок и на переменных режимах, ИВ масла должен быть доведен до 140-150, что выполняется путем подбора основы масла и введения загущающих присадок. От вязкости масла зависят потери мощности на трение. Высокая вязкость масла затрудняет запуск двигателя. Вязкость также влияет на расход масла, который при прочих равных условиях уменьшается с увеличением вязкости.

Для тихоходных дизелей оптимальной считается вязкость циркуляционного масла, равная 45-70 сСт при 50°С, для среднеоборотных -50-80 сСт. Для цилиндровых масел(по данным ЦНИИМФа) вязкость должна
составлять 16-20 сСт при 100°С. В процессе эксплуатации вязкостно-температурные свойства масел изменяются. Вязкость увеличивается за счет процессов окисления, полимеризации и поликонденсации углеводородов масла, накопления механических примесей, испарения легколетучих масляных фракций, попадания в систему смазки тяжелых топлив. Увеличение вязкости и общее загрязнение масляной системы снижают вязкостно-температурную характеристику масла и, в итоге, могут вызвать износ трущихся поверхностей и возникновение задиров. Отклонение в значениях вязкости на 20-35% в большую или меньшую сторону от нормированного значения является основанием для замены масла в циркуляционной системе смазки двигателя.

Рекомендуемая литература:

1. Троеглазова Н.Л., Марков С.В. Нефтяные топлива энергетических установок морских судов, учебное пособие. – Новороссийск: Изд. ГМА. 2004

2. Троеглазова А.П., Халилов Н.А., Троеглазова Н.Л. Физико-химические свойства грузов, перевозимых на танкерах-химовозах. Учебное пособие. – Новороссийск: Изд. МГА им.адм. Ф.Ф.Ушакова,2011.

3. Захаров Г.В. Техническая эксплуатация судовых дизельных установок. – М.: Транслит,2009, - 256с..

4. Корнилов Э.В., Бойко П.В., Смирнов В.П. Технология топливоподготовки на судах. – Одесса: Студия «Негоциант», 2006, - 246с.

5. Троеглазова Н.Л., Марков СВ. Судовые масла. - Новороссийск.: НГМА, 2002.

Контрольные вопросы

1. Назовите единицы измерения вязкости в нашей стране и за рубежом.

2. Каковы факторы, определяющие вязкостные свойства топлива?

3. Какое влияние на работу двигателя оказывает низкая вязкость
топлива, как устранить это воздействие?

4. Какое влияние на работу двигателя оказывает высокая вязкость
нефтепродукта, каковы основные способы устранения этого воздействия?

5. Каковы пути регулирования вязкости тяжелых марок топлив в
эксплуатационной практике?

6. Каково функциональное назначение смазочных материалов в
системе СЭУ?

7. Как классифицируются судовые масла по назначению? По
химическому составу?

8. Как отражается показатель вязкости в отечественной и зарубежной

классификации масел?

9. Как влияет углеводородный состав масел на их вязкостно -температурные свойства?

10. Как влияет углеводородный состав масел на их эксплуатационные

свойства?

11.Как количественно оцениваются вязкостно-температурные свойства масел?

12.Каковы причины увеличения вязкости работающего масла? 13.Каковы причины возможного уменьшения вязкостной характеристики работающего масла?

Выполнение задания

Метод определения кинематической вязкости судовых масел основан на зависимости времени истечения масла от температуры.

Определение допускается проводить при крене не более 15°.

1. Проведение эксперимента

Анализируемую пробу судового масла выдержать при
температуре окружающей среды.

Отверстие индикатора вязкости закрыть штырем и заполнить используемым маслом до края индикатора вязкости. Измерить температуру исследуемого масла. Под отверстие индикатора вязкости подставить мерный цилиндр, выдернуть штырь и одновременно включить секундомер. Когда масло заполнит цилиндр до отметки 100 мл, выключить секундомер, закрыть отверстие индикатора вязкости штырем и произвести отсчет в секундах.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒