Требования к дизельным топливам можно разделить на четыре группы.

Билет 52

Топливо для дизельных двигателей. Эксплуатационные требования к топливу. Сгорание топлива в дизеле. Марки и виды дизельного топлива.

Дизельное топливо - это сложная смесь парафиновых (10...40 %), нафтеновых (20...60 %) и ароматических (14...30 %) углеводородов и их производных средней молекулярной массы 110...230, выкипающих в пределах 170...380 °С. Температура вспышки составляет 35...80 °С, за­стывания - ниже минус 5 °С. Растворимость воды в топливе примерно 9.10^s кг/кг, кислорода - (3,3...3,5)-10⁶ м³/кг, коэффициент рефракции 1,37...1,58, поверхностное натяжение (30...31).10³ Н/м, относительная диэлектрическая проницаемость 1,80...2,10, удельное сопротивление 2.10¹⁰ Ом.м, удельная проводимость (600...1200).10¹² Ом'.М"¹ удельная теплоемкость 1,90...2,60 кДж/(кг.°С), теплопроводность 0.14 Дж/(м.с.°С) (при 100 °С), температурный коэффициент объемного рас­ширения 0,0012 "О¹, теплота испарения 234...270 кДж/кг.

Требования к дизельным топливам можно разделить на четыре группы.

1. Свойства топлива, обеспечивающие хорошее смесеобразова­ние при впрыске в камеру сгорания при любых температурах:

• оптимальные вязкость, плотность, поверхностное натяже­ние, фракционный состав и давление насыщенных паров.

2. Топливо должно хорошо воспламеняться, обеспечивать мяг­кую работу двигателя и сгорать с возможно большей полнотой. Для того, чтобы выполнить эти требования, топливо должно: • иметь наиболее высокую теплоту сгорания; • иметь оптимальный период задержки самовоспламенения; • полностью сгорать без образования сажи, токсичных и канцерогенных продуктов в отработавших газах; • иметь минимальную склонность к образованию нагаров и от­ложений на форсунках; • не образовывать коррозионно-агрессивных продуктов сгора­ния.

3. Топливо не должно вызывать затруднений при транспорти­ровке, хранении и подаче в двигатель по системе питания при любых климатических условиях. Для того чтобы выполнить эти требования, топливо должно: • не ухудшать своих эксплуатационных свойств со временем; • иметь низкие температуры застывания и помутнения, поло­гую вязкостно-температурную кривую и хорошую прокачиваемость при низких температурах; • не содержать коррозионно-агрессивных соединений и со вре­менем не образовывать их; • не содержать механических примесей; • содержать в растворенном состоянии минимальное количе­ство воды; •не образовывать отложений на деталях системы питания; •обладать возможно меньшей пожарной опасностью.

4. Топливо должно быть недорогим, по возможности нетоксич­ным и производство его должно быть обеспечено широкими сырьевы­ми ресурсами.

В дизелях с неразделенными камерами сгорания топливо впры­скивается через форсунку в камеру сгорания, заполненную сжатым воздухом. Под действием вихревых потоков воздуха топливо распыля­ется, перемешивается и сгорает. Раз деленная камера сгорания состоит из двух объемов. Воспламенение и сгорание топлива начинается в предкамере, а затем переходит во вторую основную камеру. В этом случае значительно улучшаются процессы перемешивания и сгорания топлива за счет интенсивного завихрения перетекающих из предкаме­ры в основную камеру продуктов сгорания.

Процесс сгорания можно раз­делить на четыре фазы (рис. 1.31): I фаза задержки (запаздывания) само­воспламенения; II - фаза быстрого горения или период интенсивного нарастания давления; III - фаза за­медленного горения и IV - фаза до­горания.

С заданным опережением θ ° в точке 1 до прихода поршня в ВМТ начинается впрыскивание топлива и продолжается до точки 4. Общий период равен θ _t. Однако горения то­плива и сопутствующего ему интен­сивного увеличения температуры и давления в цилиндре не отмечается до точки 2. Плавное повышение давления в этот период происходит вследствие продолжающегося хода сжатия.

Фаза I на диаграмме (от точки 1 до точки 2) является фазой за­держки самовоспламенения. В течение этой фазы топливо распыляет­ся, нагревается, испаряется и перемешивается. Одновременно проте­кают предпламенные окислительные процессы, которые завершаются самовоспламенением образовавшейся смеси паров топлива и воздуха в одном или нескольких очагах с наиболее благоприятными для этих процессов условиями. Выделяющаяся при появлении первых очагов пламени теплота ускоряет процессы физической и химической подго­товки воспламенения всего топлива, поступившего в камеру сгорания за время фазы задержки самовоспламенения. Для того чтобы топливо самовоспламенилось, оно должно быть нагрето до температуры само­воспламенения. Она зависит от химического состава топлива и от внешних условий (давление, состав рабочей смеси, тип камеры сгорания и др.).

Продолжительность фазы I во многом зависит от размера капель топлива, образовавшихся при его распылении. Чем меньше размер ка­пли, тем быстрее она нагревается и испаряется. Например, капля ди­зельного топлива диаметром 10 мкм нагревается в воздухе, имеющем температуру 50 °С, за 0,0001 с до 240 °С, а капля диаметром 20 мкм только до 175 °С.

Сразу после окончания фазы I начинается фаза II - фаза быстро­го горения. Количество сгорающего топлива в фазе II зависит непо­средственно от длительности фазы I. Чем продолжительнее фаза за­держки самовоспламенения, тем большее количество испарившегося топлива накапливается в камере сгорания. В этом случае давление на­растает в фазе II более интенсивно, что на индикаторной диаграмме отображается возрастанием крутизны линии между точками 2 и 3. При высокой интенсивности нарастания давления работа двигателя дела­ется более жесткой, что сопровождается возникновением ударной вол­ны. Если же фаза задержки самовоспламенения будет непродолжи­тельной, то поступает в камеру сгорания и испаряется топлива мень­ше. Тогда давление в течение фазы II нарастает более плавно и двига­тель работает мягче, без стуков.

Фаза III - фаза замедленного горения начинается сразу же после фазы быстрого сгорания, при которой впрыскивание топлива еще продолжается. Эта фаза длится до конца поступления топлива в каме­ру сгорания (до точки 4).

После окончания впрыскивания топлива начинается фаза IV -фаза догорания топлива. Догорание протекает во время хода расши­рения при понижении давления в цилиндре. Увеличение длительности этой фазы ведет к повышению температуры отработавших газов и дымности выпуска, снижению КПД двигателя, поэтому фазу догора­ния следует максимально сокращать. Практически эта фаза зависит от внешних факторов, химического состава топлива и т. п.

Свойство дизельного топлива, характеризующее мягкую или же­сткую работу дизеля, оценивают по его самовоспламеняемости. Эту характеристику определяют путем сравнения работы стандартного ди­зеля на испытуемом и на эталонном топливе. Оценочным показателем при этом служит цетановое число топлива.

Цетановое число (ЦЧ) дизельного топлива представляет собой процентное (по объему) содержание цетана в смеси его с альфаметил-нафталином, которая по самовоспламеняемости равноценна испытуе­мому в стандартном двигателе топливу.

В качестве одного эталона принят цетан, или н -гексадекан С₁₆Н₃₄ - парафиновый углеводород нормального строения с малым периодом задержки воспламенения. Его цетановое число принято за 100 ед. Вто­рым эталоном является альфаметилнафталин – С₁₀Н₇CH₃, представляющий собой ароматический углеводород с двумя конденсирован­ными бензольными ядрами. Альфаметилнафталин обладает большим периодом задержки воспламенения и вызывает очень жесткую работу дизеля. Его цетановое число условно принято за 0 ед. Если, например, самовоспламеняемость испытуемого топлива равноценна самовос­пламеняемости смеси, состоящей из 45 % цетана и 55 % альфаметил-нафталина, то цетановое число топлива будет равно 45.

Для нормального пуска и плавной работы дизеля необходимо, чтобы топливо летних сортов имело цетановое число 40...45, а зимних сортов - 45...50 ед.

Маркировка дизельного топлива расшифровывается следующим образом:

Выпускают следующие марки дизельного топлива для высокооборотистых дизельных двигателей: «Л» - летнее; «3» - зимнее; «А» - арктическое.

По общему содержанию серы каждую марку можно разделить на две подгруппы: в первой она должна быть не более 0,2 %, а во второй не более 0,4 % для арктической и 0,5 % для летней и зимней марок. В обозначение дизельного топлива включен буквенный индекс его марки и две группы цифр, которые характеризуют содержание се­ры и температуру вспышки для летней и зимней марок и температуру застывания для арктической.

Применение дизельного топлива в зависимости от климатиче­ских условий эксплуатации двигателя: Л -0,2; Л -0,5 – 0 и выше; З -0,2; 3-0,5 – 20 и выше (для температуры застывания топлива -35); -30 и выше (для температуры застывания не выше -45) А -0,2; А -0,4 – 50 и выше.

Л-0,5-52 - дизельное топливо летней марки «Л» для применения при температуре выше 0°С, с содержанием серы не более 0,5% и температурой вспышки в закрытом тигле не ни­же 52°С;

3-0,2-35 - дизельное топливо зимней марки «3» для применения при тем­пературе - 20 "С и выше, с содержанием серы не более 0,2% и температурой застывания не ниже 35 °С;

А-0,4 - дизельное топливо арктической марки «А» для применения при температуре - 50 °С и выше, с содержанием серы не более 0,4 % и ненормируемойтемпературой застывания.

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: