Реферат на тему бензин по химии

Обновлено: 05.07.2024

Данная работа показывает межпредметную связь химии с профессиональным циклом предметов по профессии "Автомеханик". В работе описаны основные виды автомобильного топлива, области его применения, процессы, происходящие при сгорании топлива.

Вложение	Размер
avtomobilnoe_toplivo.zip	2.05 МБ

Предварительный просмотр:

Другие виды топлива

Принцип работы карбюраторного двигателя.

Принцип работы дизельного ДВС

Топливо, не содержащее в своём составе окислитель, часто называют горючее. Понятие топлива более общее, нежели горючее или горючее ископаемое, потому как включает в себя древесину и различные топливные смеси. В широком смысле — один из видов потенциальной энергии , энергоноситель .

Химическая или ядерная энергия топлива переводится в различные виды энергии, и чаще всего через преобразование выделяемого при реакциях тепла тепловыми двигателями .

Бензи́н — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10500 ккал /кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже −60 °C.

Цель работы: изучить основные виды автомобильного топлива, его свойства, принцип сгорания топлива в основных видах двигателей

Тепловая энергия, совершающая полезную работу в двигателе внутреннего сгорания, получается в результате химических реакций между топливом и кислородом воздуха в процессе сгорания топлива в цилиндрах двигателя. В современных быстроходных двигателях процесс сгорания топлива протекает очень быстро - за десятые или сотые доли секунды. Соответственно столь же быстро должны проходить процессы подготовки смеси топлива с воздухом. Указанное обстоятельство предъявляет определенные требования к качеству топлив, применяемых в двигателях автомобилей.

В карбюраторных двигателях топливо, подаваемое вместе с воздухом, должно быстро испаряться и образовывать гомогенную (однородную) смесь с воздухом. В дизелях подаваемое топливо с целью его быстрейшего испарения и перемешивания с воздухом должно хорошо распылятся. Скорость сгорания должна быть оптимальной. Скорость распространение фронта пламени при нормальном процессе сгорания может меняться в пределах 15-50 м/с.

Предпочтительно применение топлив, обладающих большей теплотой сгорания (табл. 1.1)

Теплота сгорания различных топлив

Теплота сгорания кДж/кг

Необходимое для сгорания количество воздуха, кг на 1 кг топлива

Температура помутнения определяет начало выпадения из топлива в виде кристаллов высокоплавких углеводородов (парафинов, алканов), которых в дизельных топливах значительно больше, чем в бензинах. Возникает опасность забивки топливных фильтров кристаллами парафиновых углеводородов. В связи с этим t помутнения должна быть несколько ниже возможной t применения топлива.

Температура застывания топлива соответствует такой предельной t, при которой топлива теряет свою текучесть. Этот показатель служит приблизительно ориентиром при определении возможных предельных условий применения топлив и в большей мере по этому показателю судят о возможностях заправки, транспортирования, слива и налива топлива.

Коэффициент фильтруемости характеризует срок службы фильтров тонкой отчистки топлива. Этот показатель равен отношению времени фильтрования последней порции топлива ко времени фильтрования первой порции при пропускании через бумажный фильтр определенного объема топлива. Значение коэффициента зависит от содержания в топливе механических примесей. Износ деталей примерно пропорционален содержанию в топливе общей серы. В зависимости от этого показателя топлива делят на 2 вида первый с содержанием серы до 0,2%, второй- с содержанием серы до 0,5%.

Важным эксплуатационным свойством дизельного топлива является его склонность к образованию нагара и лакоотложений в двигателе. На образование отложений влияют фракционный состав, содержания сернистых соединений, непредельных и ароматических углеводородов, смолистых соединений, а также неорганических примесей. Более тяжелые топлива, с большим содержанием серы и её соединений дают большее количество нагара. С увеличением содержания ароматических и непредельных углеводородов склонность топлив к нагарообразованию возрастает. Количество непредельных углеводородов регламентируется введением в стандарт показателя - йодного числа . С увеличением количества непредельных углеводородов йодное число возрастает. Количество смолистых веществ в дизельных топливах оценивается, как и в бензинах, количеством фактических смол. Склонность дизельного топлива к нагарообразованию оценивается его зольностью и коксуемостью. Зольность

Кроме того топливо должно: своевременно и полностью сгорать в цилиндрах двигателя и образовывать минимальное количество токсичных веществ в отработавших газах; сгорать с наименьшим количеством нагара в камере сгорания и не вызывать отложения во впускной системе двигателя; обладать противоизносными и антикоррозийными свойствами; обеспечивать быстрый и надежный пуск при различных температурах . Эффективность использования топлив в двигателях внутреннего сгорания в значительной мере определяется их эксплуатационными показателями, и в первую очередь такими, как испаряемость, воспламеняемость и горючесть. Испаряемость характеризуется в основном фракционным составом топлива (температурными пределами выкипания отдельных фракций топлива) и давлением насыщенных паров.

Воспламеняемость и горючесть определяются температурными и концентрационными пределами воспламенения, пределами устойчивого горения, температурой самовоспламенения, устойчивость против детонации.

Температурные и концентрационные пределы воспламенения характеризуют топливо с точки зрения их пожарной опасности при транспортировке и хранении. Пределы устойчивого горения - это пределы изменения состава топливовоздушной системы в двигателях, при которых обеспечивается устойчивое, полное и бездымное сгорание топлива в цилиндрах двигателя. Состав смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха, представляющим собой отношение массы воздуха, расходуемого двигателем к количеству воздуха, теоретически необходимому для сгорания подаваемого в двигатель количество топливо. Для карбюраторного двигателя предельные значения коэффициента избытка воздуха составляют 0,6- 1,2 и для дизельного 1,1- 1,5.

Температура самовоспламенения топлива - температура, при которой возникает быстрое нарастание скорости химической реакций, приводящие к воспламенению топлива без постороннего источника зажигания.

Детонационное (аномальное) сгорание топлива характерно главным образом для карбюраторных двигателей. В этом случае скорость сгорания примерно в 100 раз больше чем при нормальном сгорании.

К важным эксплуатационным свойствам относятся также прокачиваемость топлива, склонность к нагара - и лакоотложениям, коррозионная активность, физическая и химическая стабильность.

Прокачиваемость топлива определяется температурой его помутнения и застывания, вязкостью.

Склонность топлива к нагару и лакоотложениям зависит от содержания в топливе ароматических углеводородов, смолистых веществ, тетраэтилсвинца.

Коррозионная активность топлива и продуктов его сгорания определяется наличием в топливе коррозионно-активных веществ.

Физическая и химическая стабильность характеризуется потерями от испарения, склонностью к расслаиванию отдельных компонентов топлив, гигроскопичность, склонность к окислению в процессе хранения топлива.

К числу эксплуатационных свойств топлива отнесется и такие свойства, как пусковые, защитные, противоизносные и д.р.

Основные эксплуатационными свойства. Наиболее важными для бензинов является требования к детонационной стойкости.

Детонационной стойкость - важнейший показатель качества бензина, оказывающий в первую очередь влияние на работу двигателя. Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензиновоздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятные в той части камеры сгорания, где выше температура и больше пребывания смеси. Возникновению детонации способствуют повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная t окружающего воздуха и его пониженная влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижается

экономические показатели двигателя. уменьшается его мощность, ухудшается токсические показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с высокой детонационной стойкостью. Наименьший детонационной стойкостью обладают нормальные парафиновые углеводороды, наибольшей - ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом. Важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований к детонационной стойкости двигателя октановому числу применяемых бензинов.

Степень сжатия наиболее распространенных отечественных автомобилей ВАЗ, АЗЛК- 2140, ГАЗ-24, лежит в приделах 8,2-8,8. Эти автомобили рассчитаны на эксплуатацию на бензине АИ-93 с О.Ч.И 93. Совершенствование рабочего процесса и конструкции двигателя ВАЗ-2108 позволило повысить его степень сжатия до 9,0, обеспечив тем самым лучшие экономические и мощностные показатели при использовании того же бензина АИ-93.

Эксплуатация автомобиля на бензине с более низким о.ч, чем предусмотрено тех. условиями, вызывает детонацию, что нарушает нормальную работу двигателя, снижает ресурс и надежность. При длительной работе детонацией повышается t и увеличивается износ деталей двигателей. Это приводит к разрушению перемычек между канавками поршневых колец, прогару прокладки головки цилиндра, оплавлению поверхности днища поршней. Поэтому работа двигателей должна осуществляться строго на бензине с о.ч , рекомендуемым заводом - изготовителем. При кратковременным использовании бензина с меньшим о.ч ,чем предусмотрено для данного автомобиля, следует установить более позднее зажигание. При езде на таком бензине нельзя перегружать двигатель, не допускается резкая, динамичная езда, пользоваться следует в основном низкими передачами. При необходимости постоянной эксплуатации двигателей автомобилей ВАЗ и АЗЛК на бензине А-76 степень сжатия должна быть уменьшена до 7,0-7,2. Наиболее простой и распространенный способ снижения степени сжатия - установка под головку цилиндров между двумя штатными прокладками головки блока дополнительной прокладки из мягкого алюминия А5М толщиной 1 мм для двигателей автомобилей Ваз и 1,5 мм - для двигателей автомобилей АЗЛК. Степень сжатия двигателей автомобилей АЗЛК можно снизить установкой поршней с уменьшенной выпуклостью днища. При этом никаких других переделок двигателя не требуется. Естественно, мощность двигателя при этом уменьшается на 5-7л.с. (4-5 кВт), что влечет за собой некоторое ухудшение динамических и экономических показателей автомобилей.

Для автолюбителей интерес вопрос о детонационной стойкости бензинов, полученных смешением двух марок с различными октановыми числами. Октановое число смеси ( по моторному методу ) подсчитывается по формуле:

где Н и В – октановые числа ( по моторному методу) соответственно низко — и высокооктанового бензина; х- доля высокооктанового бензина в смеси, %.

В парке частных автомобилей сейчас существует еще значительная часть моделей, предназначенных для работы на бензине А-72 и даже на А -66. Бензин А-66 в настоящее время не выпускается, а объёмы производства бензина А-72 из года в год снижается, и к 1995 г. его выпуск должен прекратится. При переводе автомобилей, предназначенных для работы на бензине А- 66, на бензин А -76, необходимо увеличить степень сжатия двигателя ( до 7,0- 7,5) путем шлифовки головки блока цилиндров. При переводе автомобиля с бензина А-76 на бензин А-76 изменение степени сжатия не обязательно. При работе на бензине А-76 зажигание устанавливается точно по метке. Корректировать угол опережения зажигания на легкую детонацию в дорожных в дорожных условиях не следует. Пользуясь октан- корректором прерывателя-распределителя, допустимо увеличить угол опережения зажигания на 2-3 деления.

Для достижения детонационной стойкости бензинов в их состав вводят антидетонаторы. Антидетонаторами называют такие вещества, которые при добавлении к бензину в относительно небольших количествах резко повышают его детонационную стойкость. К их числу относятся металл органические соединения, т.е. соединения, в состав которых входит металл, связанный с органическим веществом. Наиболее эффективным антидетонатором, широко применяющимся при производстве бензинов, является тетраэтилсвинец ( ТЭС).

ТЭС - РЬ (С2Н50)4 -бесцветная прозрачная жидкость плотностью 1,65. В воде ГЭС не растворяется, но хорошо растворяется в бензине и других органических растворителях. ТЭС - сильно ядовитое вещество.

В чистом виде антидетонационные присадки к бензинам использовать не удаётся, т.к. продукты сгорания в виде нагара откладываются и накапливаются в камере сгорания и двигатель через короткое время может перестать работать. В связи с этим ТЭС добавляют в бензин в смеси с веществами - выносителями, образующими со свинцом и его оксидами при сгорании летучие вещества, которые удаляются из двигателя с отработавшими газами. Температура плавления этих соединений ниже температуры стенок камеры сгорания, поэтому они не конденсируются и не отлагаются в двигатели или отлагаются в незначительных количествах.

В качестве выносителей применяют вещества, содержащие бром и, в меньшей степени хлор. Смесь ТЭС и выносителя, которая применяется как антидетонатор, называется этиловой жидкостью. Автомобильные бензины, содержащие этиловую жидкость называются этилированными.

Этиловая жидкость - высокотоксичное ядовитое соединение . В целях обеспечения безопасности в этиловую жидкость добавляют специальные красители. Этилированные бензины А- 76 окрашены в желтый цвет, АИ-93 в оранжево-красный, АИ- 98 в синий.

Этиловая жидкость бывает двух марок Р-9 и П-2. Жидкость Р-9 представляет собой смесь тетраэтилсвинца с этилбромидом и хлорнафталином, П-2 смесь тетраэтилсвинца с дибромпропаном и хлорнафталином. При работе на этилированном бензине разгон должен быть более плавным, исключающим появление детонации в двигателе.

Приемистостью двигателя называют его способность обеспечивать быстрый разгон автомобиля. Чем меньше время прогрева двигателя, тем ниже расход бензина, не производительные затраты времени, а так же меньше износ детали двигателя.

Износ двигателя его экономичность в значительной мере зависят от наличия в бензинах тяжелых фракций углеводородов. Их количество характеризуется температурами конца кипения и перегонки 90% бензина. Если эти температуры высокие, то тяжелые фракции не успевают испарятся во впускной системе и поступают в цилиндры, в жидком виде. В результате часть их не успевает сгорать и экономичность двигателя уменьшается. Тяжелые фракции бензина, осевшие на стенках цилиндра, смывают масло с трущихся поверхностей и ухудшают условия смазки. Поэтому, чем меньше температура конца кипения бензина и перегонки его 90% , тем лучше бензин с точки зрения его влияния на износ двигателя и экономичность. Норма для летнего бензина- 180 и 195 градусов и для зимнего не выше 160 и 185.

Способность бензина противостоять химическим превращениям называют химической стабильностью . Химическая стабильность определяется содержанием в них не придельных углеводородов, которые в силу их химической структуры легко взаимодействуют с кислородом воздуха с образованием высокомолекулярных смолистых веществ.

Процесс окисления бензина происходит сначала медленно, затем резко ускоряется. Период до резкого ускорения окисления называется индукционным периодом.

Марки и виды бензинов.

В зависимости от октанового числа устанавливают следующие марки бензинов: А-72 - с октановым числом не менее 72 А-76- не менее 76, АИ-93 - с октановым числом по исследовательскому методу не менее 93 АИ-98 - не менее 98

Автомобильные бензины за исключением АИ-98 подразделяются на виды: Летний - для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля до 1 октября, в южных районах в течении всего года. Зимний - для применения в течениях всех сезонов в северных районах и остальных районах с 1 октября до 1 апреля.

Целью данной работы является изучение процесса производства бензина.
Задачи:
- изучить процесс производства бензина и его свойства;
- определить виды бензина;
- дать характеристику различным маркам бензина.

Содержание

1.1. История бензина в России и в мире …………….………
6

1.3. Свойства бензинов ……………………………………….
8
ГЛАВА 2.
ПРОИЗВОДСТВО БЕНЗИНА ………………………….…..
10

2.1. Процессы переработки нефти при производстве бензина ………………………………………………………….
10
2.2. Ассортимент авиационных бензинов ………………..…
15

Вложенные файлы: 1 файл

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ БИЗНЕСА.2 doc.doc

В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (бензин продавался в аптеках) и топлива для примусов. Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто,

1 Конь М.Я. и др. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность за рубежом.- М., 1986, с. 7

бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Хотя по мере более широкого распространения дизельных двигателей на первый план выходит дизельное топливо благодаря более высокому КПД этих двигателей. Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).

С развитием автоиндустрии прямая перегонка нефти не могла уже удовлетворить потребность в бензине, не смотря на то, что добыча нефти постоянно наращивалась. Для получения автомобильного топлива возникла потребность в более новых методах переработки нефти и здесь на помощь пришел такой физико-химический процесс как крекинг, разработанный ещё в годы первой мировой войны. Суть данного процесса заключается в расщеплении крупных молекул нефти на более мелкие молекулы. Крекинг позволяет извлечь из нефти дополнительно до 15-ти процентов бензина.

Структурно работа состоит из двуx глав, введения, заключения и приложений. Pабoта написана на ocнoвe учeбныx, пepиoдичecкиx изданий и с помощью электронных ресурсов.

ГЛАВА 1. БЕНЗИН КАК ПРОДУКТ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ

1.1. История бензина в России и в мире

Первый завод для очистки нефти был построен в России на Ухтинском нефтяном промысле в 1745 г. В те времена в Москве и в Петербурге для освещения использовали свечи, а в маленьких городах, деревнях и селах – лучинки.

Но уже и тогда во многих церквях горели лампады, в которые наливалась смесь очищенной нефти с растительным маслом. Купец Набатов единственный поставлял очищенную нефти соборам и монастырям. В конце XVIII столетия была изобретена лампа, с появлением которой увеличился спрос на керосин.

Братья Дубины построили в Моздоке нефтеперегонный завод, в котором получали керосин, бензин и другие нефтепродукты выпариванием нефти, и отправляли их в Россию.

Он был очень прост: состоял из котла, печки, трубки и двух бочек. В печь ставили котел с трубкой, которая через бочку с водой вела в пустую бочку. Бочка с водой играла роль холодильника, а пустая бочка – была емкостью для топлива.

Бензин в качестве горючего был использован только в конце XIX века, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых автомобилях. Популярность машин быстро росла, поэтому их производство постоянно набирало обороты.

Следствием этого стало увеличение объемов производства бензина. Получаемое при перегонки нефти топливо не могло удовлетворить все возрастающий спрос. Перед нефтеперерабатывающей промышленностью встала серьезная задача – найти дополнительные источники получения бензина.

В 1891 г. русский инженер Шухов изобрел крекинг (от англ. cracking – расщепление). Это процесс разложение углеводородов нефти на более летучие вещества. 1

1 Куров Б. В XXI век на экологически чистом автомобиле // Авторевю, 2002, №7

Крекинг дает возможность значительно повысить выход бензина из нефти. Способность этого топлива противостоять детонации характеризуют так называемым октановым числом: чем оно выше, тем бензин лучше. Этот параметр определяет сорт бензина.

Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры).
В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные.
Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства.

Авиационные бензины предназначены для применения в поршневых авиационных двигателях. В отличие от автомобильных двигателей, в авиационных используется в большинстве случаев принудительный впрыск топлива во впускную систему, что определяет некоторые особенности авиационных бензинов по сравнению с автомобильными. В связи с жесткими условиями применения авиационных бензинов к ним предъявляются более высокие требования, чем к автомобильным, в их состав входят компоненты ограниченного числа технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, алкилирования, ароматизации (т.е. компоненты, обладающие высокими антидетонационными свойствами и химической стабильностью). В состав авиационных бензинов могут также входить продукты изомеризации прямогонных фракций. Продукты вторичных процессов, содержащие олефиновые углеводороды, для получения авиационных бензинов не используются. С целью улучшения антидетонационных свойств бензинов в них вводят тетраэтилсвинец в больших

количествах, чем в автомобильные бензины. Для стабилизации этиловой жидкости при хранении авиабензинов добавляется антиокислитель 4-оксидифениламин или Агидол-1. Как и все этилированные топлива, для безопасности в обращении и маркировки, авиационные бензины должны быть окрашены.

По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов; прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе. 1

1.3. Свойства бензинов

Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации:

иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;

Давление насыщенных паров и фракционный состав являются функциями состава бензина, и эти показатели могут существенно различаться для разных бензинов. Эти два параметра определяют пусковые свойства бензинов, их склонность к образованию паровых пробок, физическую стабильность

В наше время количество автомобилей на душу населения возрастает с каждым днем. И, несмотря на различные новые технологии и внедрение новых альтернативных видов топлив, для автомобилей одним из основных является бензин. В год автомобилисты России потребляют около 35 млн т автомобильного бензина. И даже в кризисные годы спрос на моторное топливо в РФ не снижался, благодаря увеличению автомобильного парка за счет современных автомобилей. Несмотря на то, что автомобили в РФ становятся все более технологичными, внутренний рынок моторного топлива не успевает за техническим прогрессом.

Россия пока только на пути к переходу на экологический класс топлива "Евро-5", который регулирует содержание вредных примесей в выхлопных газах, в то время как Евросоюз с 2009г. сделал этот стандарт обязательным для всех легковых автомобилей. Но пока на автозаправочных станциях владельцы автомобилей могут столкнуться с проблемой некачественного бензина. Это приводит к потере мощности и неустойчивой работе двигателя после заправки. В современных инжекторных системах возможен даже полный отказ топливной системы, что делает невозможным дальнейшее движение автомобиля без посещения автосервис

Цель данного исследования: раскрыть основные показатели качества и свойства бензина, дать характеристику основным маркам бензина.

Глава I. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА

Основным эксплуатационным свойством бензинов является детонационная стойкость. Детонация - это процесс очень быстрого сгорания рабочей смеси (взрывной) с образованием в камере сгорания ударных волн. Детонация приводит к прогоранию поршней и выпускных клапанов. Внешние признаки детонации - характерный металлический стук и вибрация, черный цвет отработавших газов (дым), неровная работа двигателя. Главным признаком детонации служит резкий звонкий стук в двигателе, который хорошо слышен с места водителя, источником этих звуков являются вибрации деталей двигателя от действия детонационной (ударной) волны.

Основные причины детонации следующие: несоответствие сорта бензина степени сжатия двигателя (слишком низкое октановое число): раннее зажигание, большое количество нагара в камере сгорания, работа двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке и низкой частоте вращения коленчатого вала, что бывает, например, при движении на подъеме, когда водитель своевременно не перешел на низшую передачу. Длительная работа двигателя с интенсивной детонацией недопустима, так как это может привести к повреждению прокладки головки блока цилиндров, прогоранию поршней и клапанов.

Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, указываемым в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина. Показатель октанового числа входит и маркировку бензина. Октановое число бензина численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая равноценна по детонационной стойкости испытуемому бензину. Оно определяется двумя методами - исследовательским и моторным. Как правило, в обозначении бензина вместе с октановым числом указывается и метод, по которому оно определено(буква И - исследовательский). Чем выше октановое число, тем больше стойкость к детонации, тем больше и возможная степень сжатия двигателя, а следовательно, и больше мощность и экономичность. Высокооктановые бензины получают двумя способами: сложным технологическим - увеличивают долю высокооктановых компонентов при производстве (неэтилированный бензин); более простой и дешевый способ - добавка к бензину тетраэтилсвинца (этилированный бензин).

Детонационная стойкость автомобильных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы.

Октановое число бензина можно повысить добавлением в него ароматических углеводородов изостроения или присадок-антидетонаторов. Антидетонаторы – вещества, которые добавляются в бензин с целью повышения его детонационной стойкости. Изменить октановое число топлива можно путем смешения низко - и высококтанового бензинов.

Детонация чаще всего возникает при работе прогретого двигателя на полной нагрузке при небольшом числе oборотов коленчатого вала. Возникновению детонации способствует ухудшение охлаждения двигателя (нагар, накипь, пробуксовка ремня вентилятора и др.), увеличение открытия дросселя, уменьшение числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличение угла опережения зажигания. Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию.

Если в бензине присутствует значительное количество парафиновых углеводородов так называемого нормального строения, то есть такие, в которых атомы углерода соединены в виде прямой цепочки, качество бензина низкое. И наоборот, парафиновые углеводороды изомерного строения, с разветвленной цепочкой углеводородных атомов, имеют высокое октановое число, а бензин, содержащий такие углеводороды, отличается хорошей октановой характеристикой.

Содержание в бензине ароматических углеводородов желательно, так как они имеют более высокие октановые числа, чем парафиновые углеводороды нормального строения. Однако усиленное применение ароматических компонентов вместо этиловой жидкости для повышения октановой характеристики бензина может привести к увеличению выбросов ароматических углеводородов, в частности бензола, с отработавшими газами.

Для бензина с высоким содержанием низкокипящих фракций характерны большие потери при хранении и транспортировании. Такой бензин может приводить к обледенению карбюратора, так как быстро испаряющиеся низкокипящие фракции отнимают теплоту из воздуха, а также от металлических деталей впускной системы карбюратора. Чем больше низкокипящих фракций в бензине, тем ниже температура топливо-воздушной смеси.

От фракционного состава зависят показатели как скорость прогрева двигателя, его приемистость, износ цилиндро-поршневой группы. Приемистость - способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов.

ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Одним из основных показателей качества бензина является его цвет. Хорошее топливо должно быть бесцветным или иметь небольшой желтоватый оттенок, которое обусловлено наличием в нем антидетонаторов (специальные присадки, повышающие октановое число). Если бензин мутный, то в нем, скорее всего, имеется вода. Наличие воды можно определить с помощью марганцовки. Если образец окрасится в фиолетовый цвет, то значит в нем присутствует вода.
С теоретической точки зрения, если она находится во взвешенном состоянии, то улучшается процесс сгорания топлива, усиливается его детонационная стойкость. На практике же наличие воды в бензине исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров. Зимой вода имеет свойство замерзать, и машина попросту может не завестись.

Для полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное. Затем смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать рабочую смесь. В зависимости от конструкции двигателя возможны два способа образования рабочей смеси.

При первом способе в карбюраторе происходит частичное испарение бензина и образование горючей смеси, затем паровоздушный поток распределяется по цилиндрам. Вследствие неполного испарения бензина часть капель из паровоздушного потока оседает в виде жидкой пленки на стенках впускного трубопровода. Из-за разности в скоростях движения паров и жидкой пленки в цилиндры поступает горючая смесь, неоднородная по качеству и составу.

При втором способе бензин впрыскивается с помощью форсунок непосредственно в камеру сгорания или во впускной трубопровод. От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды: бутаны, изопентан.

Полезно? Поделись с другими:

Если Вы являетесь автором этой работы и хотите отредактировать, либо удалить ее с сайта - свяжитесь, пожалуйста, с нами.

Посмотрите также:

Учебно-методические пособия и материалы для учителей, 2015-2022
Все материалы взяты из открытых источников сети Интернет. Все права принадлежат авторам материалов.
По вопросам работы сайта обращайтесь на почту [email protected]

Отечественные легковые автомобили и автобусы, а также большинство грузовых автомобилей имеют карбюраторные двигатели. Топливом для этих двигателей служит автомобильный бензин.

Основные технико-экономические требования к бензинам сводятся к следующему:

— бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах и во всех практически встречающихся условиях эксплуатации;

— двигатель должен развивать предусмотренную для него мощность при минимальном расходе бензина;

— бензин должен обеспечивать минимальные износы двигателя, трудовые и материальные затраты на ремонт и техническое обслуживание двигателя;

— качество бензина не должно ухудшаться при транспортировании, хранении и использовании;

— обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности для персонала, занимающегося эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей.

Исходя из названных выше требований устанавливается соответствие бензина данным конкретным условиям и возможность его применения.

Физико-химические свойства

Соответствие бензина перечисленным требованиям зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств, которые определяются рядом показателей. Основные показатели физико-химических свойств бензинов указываются в стандарте или в технических условиях на бензин данной марки.

Приведенные показатели могли бы значительно изменяться в зависимости от природы нефти, способов ее переработки и очистки бензина. Стандартизация основных показателей физико-химических свойств обеспечивает одно и то же качество бензина данной марки.

Фракционный состав, давление насыщенных паров, детонационная стойкость, а также содержание механических примесей и воды в бензине определяют способность данного бензина образовывать бензино-воздушную смесь нужного состава при различных условиях работы двигателя, в том числе при низких и высоких температурах, минимальных и максимальных числах оборотов коленчатого вала, при приоткрытом или полностью открытом дросселе, т. е. определяют карбюрационные качества бензина, от которых зависит безотказность работы двигателя.

От них зависят также быстрота и полнота сгорания бензино-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, возможность работы двигателя на наиболее экономичных режимах, т. е, мощность, развиваемая двигателем, и количество расходуемого при этом бензина.

Фракционный состав устанавливает зависимость между количеством топлива (в % по объему) и температурой, при которой оно перегоняется. Для характеристики фракционного состава в стандарте указывается температура, при которой перегоняется 10, 50 и 90 % бензина, а также температура конца его перегонки, иногда и начала.

Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенному износу цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также вследствие неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам.

Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и нагрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора.

Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию паровых пробок в системе питания и снижению мощности, перебоям и даже остановке двигателя.

Поэтому давление насыщенных паров бензина устанавливается таким, чтобы при хорошем его испарении не образовывались паровые пробки в системе питания двигателя.

При оценке испаряемости бензина необходимо наряду с давлением насыщенных паров учитывать его фракционный состав.

Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, являющуюся важнейшим его эксплуатационным качеством.

Чем выше октановое число, тем более стоек бензин перед детонацией и тем лучшими эксплуатационными качествами он обладает.

При сопоставимых условиях бензины с более легким фракционным составом имеют более высокое октановое число. Лучше противостоят детонации бензины, в которых преобладают ароматические углеводороды, затем следуют нафтеновые, и наименьшая детонационная стойкость у бензинов, состоящих в основном из нормальных парафиновых углеводородов.

Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется.

Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию

Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов.

Механические примеси в бензине не допускаются. Они приводят к засорению топливных фильтров, топливопроводов, жиклеров, что нарушает нормальную работу двигателя, увеличивает износ цилиндров и поршневых колец,

Наличие воды в бензине также исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров.

На безотказную работу двигателя, развиваемую им мощность и расход бензина кроме рассмотренных свойств оказывают некоторое влияние и другие физико-химические свойства. Так, развиваемая двигателем мощность зависит от теплоты сгорания топлива. В то же время у применяемых марок бензинов теплота сгорания практически различается незначительно.

Для автомобильных бензинов не нормируются вязкость и плотность. Фактическое отклонение вязкости и плотности бензинов одной марки не вызывает необходимости изменять регулировку и режим работы двигателя для разных партий бензина. Однако в этом может возникнуть необходимость при переходе на летний или зимний период эксплуатации или на бензин другой марки.

Плотностью бензина называется его масса, содержащаяся в единице объема. Чаще всего плотность определяется нефтеденсиметром при 20°С. С понижением температуры вязкость и плотность возрастают. Увеличение вязкости уменьшает пропускную способность жиклеров, а с повышением плотности увеличивается количество одного и того же объема бензина, поступающего через жиклеры,

Автохозяйства получают бензин с нефтебаз в весовых единицах (кг), а при заправке автомобилей через заправочные станции (бензоколонки) замер производится в объемных (л). Поэтому, зная плотность, производят пересчет весовых единиц (единиц массы) в объемные.

Кроме перечисленных физико-химических свойств на износ двигателя и на затраты по уходу за автомобилем влияет также содержание в бензине минеральных и органических кислот, щелочей, смол, серы и ее соединений.

Водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи коррозируют металлы, и их присутствие в бензине вызывает интенсивный износ деталей двигателя. В бензине в результате некачественной очистки могут оказаться серная кислота и щелочь. Стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и щелочей. Поэтому бензин подвергают качественной проверке на нейтральность, чтобы установить его соответствие требованиям стандарта и части содержания в нем водорастворимых кислот и щелочей.

Для этой цели бензин тщательно перемешивают с таким же количеством дистиллированной воды и после отстоя йодную вытяжку сливают в две пробирки, в которые соответственно добавляют по 1—2 капли индикаторов метилоранжа и фенолфталеина. Если в бензине присутствует кислота, то при добавлении к водной вытяжке метилоранжа она окрашивается в оранжево-красный цвет, если щелочь — то при добавлении фенолфталеина ее цвет становится розовым или красным.

Органические (высокомолекулярные нафтеновые нерастворимые в воде) кислоты коррозируют металлы значительно слабее, чем минеральные, В основном, они представляют опасность для цветных металлов, и в первую очередь для свинца и меди. Железо, например, поддастся коррозии под действием органических кислот в десятки раз слабее, чем свинец и медь. Поэтому органические кислоты в бензине приводят к ускоренному износу вкладышей; коренных шатунных подшипников коленчатого вала,, втулок верхней головки шатуна и других деталей из цветных металлов (кроме алюминиевых).

Органические кислоты могут вызвать закупорку топливопроводов системы питания в результате попадания в них смол, вызванных наличием кислоты и продуктов коррозии.

Содержание органических кислот в автомобильных бензинах строго ограничивается и оценивается по количеству едкого калия (КОН) в мг, требующегося для нейтрализации кислот, находящихся в 300-м 3 бензина. Для этой цели 50 см 3 бензина кипятят в смеси с таким, же количеством нейтрализованного этилового (винного) спирта с добавкой нескольких капель индикатора нитрозинового желтого для извлечения из бензина органических кислот и затем нейтрализуют горячую смесь спиртовым раствором едкого калия до тех пор, пока ее цвет не начнет переходить из желтого в зеленый.

Кислотность бензинов не должна превышать 3 мг/100 см 3 .

Особой коррозионной, агрессивностью отличаются активные сернистые соединения, к которым относятся элементарная сера (S), сероводород (H₂ S) и меркаптаны (R-S-H). Присутствие активной серы в бензине не допускается. Неактивные сернистые соединения вызывают коррозию только при их сгорании вместе с бензином. При этом образуются газы вызывающие коррозию деталей двигателя. Кроме того, эти газы, проникая в картер двигателя и соприкасаясь с конденсировавшимися парами воды и кислородом воздуха, образуют сильно коррозирующие серную и сернистую кислоты, которые окисляют масло и вызывают износ деталей. Некоторое количество неактивной серы в бензине все же допускается, так как избавиться от нее трудно, особенно при переработке сернистых нефтей. Так, содержание серы стандартом ограничено до G.,00i —ОД %. Проверка -присутствия в бензине активной .серы производится качественной пробой путем наблюдения за поверхностью медной отполированной пластинки до и после пребывания ее в течение 3 ч в бензине, подогретом до температуры 50 ± 2°С, или в течение 18 мин при 100С. Пластинка не должна покрываться черными, тёмно - коричневыми и серо-стальными пятнами и налетами.

Количество неактивной серы в бензине определяется так называемым ламповым методом.

Смолы в бензине образуют нерастворимые липкие, вязкие осадки темного цвета, которые отлагаются на стенках топливных баков, топливопроводов, в карбюраторе, во впускном трубопроводе, камере сгорания, на стержнях и тарелках впускных клапанов и т. д. Под действием высокой температуры смолистые образования коксуются и превращаются в нагар. Осадки смолы ухудшают подачу бензина в цилиндры двигателя, а иногда и полностью нарушают ее, превратившись в нагар, приводят к описанию клапанов, самовоспламенению рабочей смеси, работе с детонацией и другим неисправностям Количество смол в бензине непостоянно, оно увеличивается за счет полимеризации непредельных углеводородов и окисления их кислородом воздуха. Процесс усиливается при повышенной температуре и хорошем доступе воздуха.

Кроме смол, которые могут образовываться, различают фактические смолы, т. е. те, которые уже имелись и бензине или же образовались при испытании. Содержание фактических смол в бензине строго ограничивается и устанавливается предельное их содержание на месте производства и на месте потребления, т. е. на нефтебазе, в момент получения бензина. Содержание фактических смол определяется прибором, в котором при температуре 150 ± 3°С производится выпаривание 25 мл бензина, омываемого струей горячего воздуха. Полученный после выпаривания остаток взвешивается (в мг) и увеличивается в 4 раза.

Первоначальные качества бензина вследствие происходящих в них физико-химических процессов постепенно ухудшаются. Особенно это характерно для бензинов термического крекинга.

Сохранение первоначальных качеств бензина в процессе транспортирования, хранения и применения зависит от его физической и химической стабильности.

Окисление и осмоление возрастает с повышением температуры бензина. Поэтому все меры, которые способствуют понижению температуры бензина при хранении и транспортировании, будут уменьшать его окисление и осмоление. Понижение температуры также уменьшает потери легкоиспаряемых углеводородов.

Окислению и осмолению способствует контакт бензина с воздухом, поэтому он быстрее осмоляется при неполном заполнении тары.

Процесс окисления является самоускоряющимся и поэтому бензин, залитый в тару, не очищенную от остатков старого осмолившегося бензина, осмоляется преждевременно.

Ускоряют образование смол ржавчина и загрязнение тары, нежелательно попадание в бензин воды, О химической стабильности бензина судят по величине индукционного периода.

Токсичность является важнейшей характеристикой бензина.

В связи с этим чрезвычайно важно, чтобы ни сам бензин, ни его пары и нагар не представляли повышенной опасности для здоровья лиц, соприкасающихся с ними.

Определение качества и марки бензина

Рассмотренные физико-химические свойства бензинов, которые указываются в ГОСТ и технических условиях, достаточно полно характеризуют их эксплуатационные качества. Для определения качества полученного бензина необходимо правильно отобрать пробу. Для отбора проб бензина используют пробоотборники или

приспособления с бутылкой. После опускания на необходимую глубину открывается крышка пробоотборника или пробка бутылки и после прекращения выделения пузырьков воздуха извлекают пробоотборник (бутылку) с пробой бензина.

Когда нет возможности провести лабораторный анализ и важно ориентировочно определить возможность применения имеющегося бензина, внешним осмотром определяют цвет, прозрачность, а также простейшими способами проверяют смолистость и испаряемость бензина.

Для проверки испаряемости на белую бумагу стеклянной палочкой наносят каплю топлива и по истечении 1—2 мин осматривают остаток после испарения. После испарения бензина А-76 остается незначительное пятно, после испарения бензина остальных марок следок практически не остается. Бензин, содержащий смолистые вещества, оставляет на белой бумаге кольца желтого или коричневого цвета.

Читайте также: