Моторные топлива — это светлые нефтепродукты, применяемые для сжигания в двигателях. В зависимости от типа двигателя они подразделяются на карбюраторные, дизельные и реактивные. Общим для всех видов моторного топлива свойством является высокая теплота сгорания. Например, дизельное топливо и бензины имеют низшую теплоту сгорания 42—43 МДж/кг. Чем выше теплота сгорания, тем ниже удельный расход топлива. Что касается других свойств, то они специфичны для каждого вида топлива. Карбюраторным называется топливо, применяемое для карбюраторных двигателей самолетов, автомобилей и тракторов. В таких двигателях топливо, испаряясь и смешиваясь в определенных пропорциях с воздухом в специальном устройстве (карбюраторе), подается в камеру сгорания и воспламеняется от электрической искры. Основное топливо для карбюраторных двигателей — бензин различных марок и сортов. Так как в карбюраторных двигателях сжиганию подвергается не топливо непосредственно, а горючая газообразная смесь паров бензина и воздуха (рабочая смесь), то одним из важнейших его свойств является испаряемость. В документах, удостоверяющих качество бензинов, испаряемость оценивают фракционным составом, т. е. температурами, при которых происходит начало кипения, а также выкипания 10, 50 и 90 % топлива. Чем ниже эти температуры, тем выше степень испаряемости. На испаряемость топлива оказывают влияние также его вязкость, плотность и некоторые другие физические характеристики. Одним из важнейших свойств бензинов является способность его газообразной смеси воспламеняться и сгорать со скоростью распространения фронта пламени 25—35 м/с. В некоторых случаях процесс горения может резко измениться и приобрести взрывной (детонационный) характер. Скорость такого горения 1500—2000 м/с. Мгновенное сгорание рабочей смеси нежелательно, так как вызывает вибрацию и перегрев деталей двигателя, преждевременный их износ, снижение мощности и др. Способность бензинов противостоять взрывообразному горению называется детонационной стойкостью. Она оценивается октановым числом, равным процентному содержанию изооктана (октановое число 100) в смеси его с нормальным гептаном (октановое число 0). Так, например, октановое число смеси из 72 % изооктана и 28 % нормального гептана равно 72. В СССР октановое число автомобильных бензинов определяется двумя методами: моторным и исследовательским. По моторному методу октановое число определяется на установке ИТ9-2М методом сравнения детонационной стойкости исследуемого бензина и эталонного топлива, состоящего из изооктана и гептана. По исследовательскому методу октановое число определяется на установке ИТ9-6. Испытания проводят в режиме работы легкового автомобиля при его движении в условиях города (ограниченные мощности, частые остановки, пониженный тепловой режим). Октановые числа, определенные по исследовательскому методу, на 7—10 единиц больше, чем по моторному. Чем меньше эта разница для бензина одной марки, тем лучше его эксплуатационные свойства. Для оценки детонационной стойкости авиационных бензинов, октановое число которых 100 и выше, разработан метод «шкала сортности». Октановое число, определенное по данному методу, указывает на увеличение мощности двигателя при работе на данном топливе по сравнению с его работой на изооктане. Например, авиационный бензин с октановым числом 100/130 позволяет двигателю развивать мощность на 30 % больше, чем при работе на изооктане. Известен также температурный метод, позволяющий оценивать детонационную стойкость авиабензинов с октановым числом от 90 по 115. Для повышения октанового числа бензинов в их состав добавляются антидетонаторы. Наиболее часто применяемым из них является тетраэтилсвинец (ТЭС), представляющий собой тяжелую маслянистую бесцветную и очень ядовитую жидкость. Так как ТЭС может привести к коррозии системы питания двигателя, отложению окислов свинца в камерах сгорания и даже выходу двигателя со строя, его вводят в топливо в виде этиловой жидкости, имеющей в своем составе выносители свинца. Бензин с добавлением этиловой жидкости называют этилированным. Для предупреждения о ядовитости его искусственно окрашивают в красный, зеленый или синий цвет. Кроме названных свойств бензины должны иметь высокую коррозионную стойкость, химическую стабильность, низкую температуру замерзания. Стандартами устанавливаются также ограничения по содержанию воды, механических примесей, водорастворимых кислот, щелочей, серы, смолистых и смолообразующих соединений. В настоящее время, согласно ГОСТ 2084—77, автомобильный бензин выпускается следующих марок: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98, «Экстра». В маркировке: А — автомобильный; И — исследовательский метод определения октанового числа; цифра — октановое число. Бензин А-72 выпускается неэтилированный. Он используется для двигателей автомобилей ГАЗ-52—01, ГАЗ-69, ЗМЗ-21, ЗМЗ-451, ЗМЗ-977, МЗМА-407, а также в тракторных пусковых и мотоциклетных двигателях. Бензин А-76 выпускается, как правило, этилированный (желтого цвета) и применяется для большинства двигателей грузовых автомобилей (ГАЗ-53, ГАЗ-66, ЗИЛ-130, ЗИЛ-131, ЗИЛ-138) и многих легковых (АЗЛК-408, ЗАЗ-966 и др.). Этилированный бензин АИ-93 выпускается оранжево-красного цвета и применяется для эксплуатации высокофорсированных двигателей легковых автомобилей. Октановое число бензина «Экстра» — не менее 95. Все бензины, кроме АИ-98, делятся на летние и зимние сорта. Авиационные бензины вырабатываются марок Б-70, Б-91/115, Б-95/130, Б-100/130, где Б — бензин авиационный, цифра — октановое число. Все бензины, за исключением Б-70, этилированы и окрашены соответственно в зеленый, желтый и оранжевый цвета. В последние годы все шире применяются дизельные топлива. Они используются как на передвижных, так и на стационарных установках с дизельным двигателем, отличающимся от карбюраторного более высокой экономичностью, приемистостью, надежностью, долговечностью, меньшей пожароопасностью. В качестве дизельного топлива используют нефтяную фракцию, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения 170—360°C (против 35—200°C для бензинов). По внешнему виду дизельное топливо представляет собой жидкость от желтого до темного цвета. Как и бензин, дизельное топливо легче воды и в ней практически не растворяется. Рабочий процесс дизельного двигателя существенно отличается от карбюраторного. Здесь топливо подается в камеру сгорания через форсунки в капельно-жидком состоянии, смешивается с воздухом и воспламеняется от сжатия. Специфичность процессов смесеобразования и сгорания дизельного топлива предопределяет и его свойства. Наиболее существенным эксплуатационным свойством дизельных топлив является их способность быстро воспламеняться и плавно сгорать. Воспламенение топлива, поданного в камеру сгорания, происходит не сразу. Между моментом впрыскивания топлива и воспламенением проходит время, в течение которого происходит его распыление, перемешивание с воздухом, нагревание, испарение и окисление (период задержки воспламенения). В результате накапливается тепло, повышается температура и топливо воспламеняется. Температуру, до которой нужно нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы началось его горение, называют температурой самовоспламенения. Чем короче период задержки самовоспламенения, тем плавнее и эффективнее сгорает топливо. Воспламеняемость как основное свойство дизельных топлив характеризуется цетановым числом — процентным содержанием (по объему) цетана (цетановое число 100) в искусственно приготовленной смеси с α-метилнафталином (цетановое число 0). Для повышения цетанового числа, особенно для топлив, используемых при низких температурах, к ним добавляют специальные присадки — изопропилнитраты. При их содержании до 1 % цетановое число возрастает на 10—12 единиц. Чем выше цетановое число, тем лучше пусковые свойства дизельного топлива, больше полнота сгорания, меньше нагарообразование в камерах сгорания и форсунках. Дизельному топливу должно быть присуще и такое свойство, как высокая текучесть. Это необходимо для бесперебойной и надежной его подачи в камеру сгорания насосами высокого давления, облегчения фильтрации через фильтровальные сетки и сукна, обеспечения тонкого распила и хорошего смесеобразования. Текучесть дизельного топлива обратна его вязкости. Вязкостью, или внутренним трением, называется свойство, проявляющееся в сопротивлении, которое жидкость оказывает при перемещении ее частиц под влиянием действующей на них силы. Вязкость бывает абсолютной, когда оцениваются внутренние свойства жидкости, и условной. Абсолютная вязкость может быть динамической и кинематической. Динамическая вязкость измеряется соответствующим коэффициентом в пуазах (П) или их сотых долях — сантипуазах (сП). Пуаз — это сопротивление, которое оказывают взаимному перемещению частицы, если два слоя жидкости площадью в 1 см2, находящиеся друг от друга на расстоянии 1 см, перемещаются со скоростью 1 см/с под действием внешней силы в 1 дин (г·см/с2). В Международной системе единиц (СИ) единица вязкости — Па·с. Таким образом П= = 0,1 Па·с. На практике чаще пользуются единицами кинематической вязкости, которая представляет собой отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при одной ή той же температуре. Кинематическую вязкость измеряют в стоксах (Ст) или их сотых долях — сантистоксах (сСт). В единицах СИ кинематическую вязкость измеряют в м2/с. 1 сСт = 10-6м2/с. Условная вязкость показывает отношение вязкости испытуемой жидкости дистиллированной воды при 20°C. Она выражается в условных градусах (°ВУ) или в градусах Энглера (°Э), При повышении (понижении) температуры вязкость значительно изменяется. Поэтому в стандартах обязательно указывается температура, при которой измерялась вязкость. Для дизельного топлива вязкость нормируют при 20°C. Для топлив различных марок она находится в пределах 1,8—6,0 сСт. Кроме вязкости на текучесть дизельного топлива, особенно при эксплуатации двигателей в холодное время года, большое влияние оказывают его низкотемпературные свойства, оцениваемые температурами помутнения и застывания. При понижении температуры происходит помутнение дизельного топлива. Это объясняется выделением мельчайших капелек воды и кристаллов льда, но самое главное — образование кристаллов твердых парафиновых углеводородов. Постепенно, при дальнейшем охлаждении, количество твердой фазы увеличивается, кристаллы парафинов образуют каркас, сковывающий подвижность топлива. Температурой помутнения называют ту температуру, при которой оно теряет фазовую однородность, температурой застывания — температуру потери топливом подвижности. Для летних сортов дизельного топлива температура помутнения, как правило, выше —5°C, а для зимних — от 25 до 30°C. Температура застывания на 5—10°C ниже температуры помутнения. Кроме названных дизельное топливо должно обладать способностью обеспечивать чистоту топливоподающей системы, деталей двигателя, не вызывать их коррозии, полностью сгорать, не образуя дыма, быть стабильным в процессах хранения. Эти свойства в стандартах нормируются такими показателями качества, как коксовое число, температура вспышки, фильтруемость, содержание серы, кислотность, наличие механических примесей и др. Коксовое число характеризует способность топлива при температуре 800—900°C без доступа воздуха образовывать твердый остаток — кокс. Способность к коксуемости зависит от наличия в топливе смолистых соединений, вязкости и фракционного состава. Температура вспышки определяет степень пожароопасности топлива при транспортировании, хранении и применении. Желательно, чтобы она была как можно более высокой. Фильтруемость дизельного топлива оценивает его способность предотвращать засорение фильтров и характеризуется коэффициентом фильтруемости. Чем ближе данный коэффициент к единице, тем выше качество дизельного топлива. Стабильность дизельного топлива характеризуется йодным числом, показывающим концентрацию малостабильных углеводородов. Чем оно меньше, тем лучше качество дизельного топлива. Дизельные топлива вырабатываются двух видов: легкие (маловязкие) — для быстроходных дизелей с частотой вращения вала более 1000 об/мин; тяжелые — для средне- и малооборотных дизелей с частотой вращения вала 200—1000 об/мин. Легкое автотранспортное дизельное топливо из малосернистых нефтей (содержание серы в топливе не превышает 0,2 вырабатывается четырех марок: летнее — ДЛ; зимнее — ДЗ; арктическое — ДА и специальное — ДС, а из сернистой нефти — пяти марок: летнее — Л; зимнее — З; северное — ЗС; арктическое — А; специальное — С. Таким образом, маркировка легкого автотранспортного дизельного топлива из малосернистой нефти состоит из двух букв, из сернистой нефти — из одной (за исключением северного — ЗC). Выпускается также легкое дизельное топливо для тепловозов и судов марок ТЗ и ТЛ (зимнее и летнее). Тяжелые дизельные топлива выпускаются марок ДТ для двигателей, не оборудованных средствами предварительной подготовки топлива, и ДМ (мазут), — топливо рекомендуемое для двигателей, установленных в помещении и оборудованных приспособлениями для отстоя с подогревом до 60—70°C и фильтраций, Топливо для тихоходных двигателей представляет собой темную густую жидкость плотностью 860— 870 кг/м3. Имеет высокие эксплуатационные свойства. Реактивные топлива представляют собой преимущественно продукты прямой перегонки нефти. Для двигателей с дозвуковой скоростью полета применяют топливо марок T-1, TC-1 и Т-2, для двигателей со сверхзвуковой скоростью полета — Т-5, Т-6, Т-8. Реактивные топлива должны хорошо прокачиваться по топливоподающей системе при высоких и низких температурах, полностью испаряться в камерах сгорания и воспламеняться в широких пределах состава топливной смеси с небольшим периодом задержки воспламенения, устойчиво, полно и с высокой скоростью сгорать при большом избытке воздуха без образования нагара, иметь высокую теплоту сгорания, не корродировать с деталями топливной системы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Состав, свойства и ассортимент моторных топлив» з дисципліни «Товарознавство сировини і матеріалів»
вырабатывается четырех марок: летнее — ДЛ; зимнее — ДЗ; арктическое — ДА и специальное — ДС, а из сернистой нефти — пяти марок: летнее — Л; зимнее — З; северное — ЗС; арктическое — А; специальное — С. 