Визначення густини палива.

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ БЕНЗИНУ.

Мета роботи.

Дослідження зразків палива за зовнішніми ознаками різними методами проведення контрольного аналізу.

2. Обладнання і технічне оснащення.

1. Витяжна шафа.

2. Апаратура і реактиви.

3. Пробірки, колби і мірний циліндр з безбарвного скла.

4. Прилад для перегонки (розгонки) нафтопродуктів.

5. Електрична плитка.

6. Зразки бензинів.

7. Комплект нафтоденсиметрів.

3. Теоретичні відомості.

Ефективність і надійність експлуатації різних автомобілів залежить не тільки від їх конструктивних і технологічних особливостей, але в значній мірі і від того, яке паливо застосовується для роботи двигуна.

У зв'язку з цим для фахівця в галузі експлуатації автомобільної техніки все більшого значення набуває вміння правильно визначити якість палива в умовах нафтогосподарств авто і сільськогосподарських підприємств.

3.1. Оцінка бензину за зовнішніми ознаками.

Неетильовані бензини, як правило, безбарвні. Етиловий бензин спеціально фарбують (в яскраво-жовтий А-80; помаранчево-червоний А-92; А-98 синій колір).

Порядок виконання роботи.

У відповідності з ДСТУ колір зразка палива визначається переглядом в минаючому світлі скляного циліндра. Пробірку поміщають між оком спостерігача і джерелом світла. Колір випробовуваних зразків порівнюють з еталонними зразками. Бензин, налитий в циліндр, повинен бути абсолютно прозорим і не містити зважених і осіли на дно циліндра сторонніх домішок, у тому числі і води.

Наявність води в бензині особливо небезпечно в зимовий час, коли утворюються кристали льоду порушуючи дозування палива і навіть може викликати повне припинення його подачі. Крім того, за наявності води збільшується корозійна дія палива, посилюються процеси окислення.

Механічні домішки можуть потрапляти в паливо при використанні брудної тари та забрудненого заправного устаткування. Застосування палива, що містить механічні домішки, викликає засмічення паливодозуючої системи, знос паливної апаратури, а при попаданні в циліндри двигуна - знос циліндропоршневої групи. У бензинах не допускається присутність навіть найдрібніших механічних домішок.

3.2. Визначення смолистості і забрудненості бензину по

залишку після спалювання.

По залишку після спалювання випробуваного палива на сферичному (годинниковому) склі можна судити про смолистість і забруднення його іншими речовинами.

Порядок виконання роботи.

Годинникове скло діаметром 60-70 мм встановити опуклістю вниз на азбестову сітку у витяжній шафі. У центр скла за допомогою скляної трубки або піпетки налити 0,5 або 1,0 мл випробуваного палива і підпалити його. Спостерігаємо результати горіння: бензин запалюється миттєво; гас загоряється після тривалого підпалювання; дизельне паливо від палаючого сірника практично не запалюється. Після закінчення горіння дати склу охолонути і оглянути залишки що залишилися на сферичному склі.

Результати огляду після згоряння палив: безсмолистий або мало смолистий бензин залишить на склі слід у вигляді білуватої плями; смолисті бензин дають концентричне кільце жовтого або коричневого кольору. Проводимо замір зовнішнього діаметра залишків палива після спалювання на сферично склі.

Рис. 1.1 Зразковий вид залишку палив після спалювання на сферичному склі:

1 - безсмолистий бензин; 2 - смолистий бензин; 3 - бензин, забруднений маслом; 4 – бензино - бензольна суміш; 5 - бензин, забруднений кристалічними домішками; 6 - бензин, забруднений парафіном.

Заміривши зовнішній діаметр найбільшого кільця за допомогою графіка (рис.1.2), складаємо таблицю залежності смол від діаметра смоляної плями на сферичному склі таблиці 1.1).

Діаметр смольного кільця, мм

Рис. 1.2 Залежність розміру мм смолистого кільця від змісту смол в паливі:

1 - для 0,5 мг палива; 2 – для 1мг спалюваного палива.

Таблиця 1.1

Залежність змісту смол від діаметра смоляної плями на склі

Бензин, забруднений оливою або дизельним паливом, залишить на склі незгорілі краплини, зазвичай розташовуються вони по окружності, ближче до краю скла; бензол і бензольні палива, наприклад авіаційні бензини, навіть безсмолисті, дадуть слід невеликого коричневого кільця з чорним вуглисті залишком в центрі; паливо, в якому містяться тверді кристалічні домішки в розчиненому вигляді, залишать слід на склі у вигляді дрібних точок; етиловий бензин залишать по всьому склу білий наліт окису свинцю.

Забрудненість бензину механічними домішками або водою може викликати засмічення, а в зимовий час і замерзання паливної системи.

Фізична стабільність бензину характеризується кристалізацією висококиплячих вуглеводнів та випаровуванням легких фракцій при високих температурах. В результаті змінюється склад бензину, що ускладнює пуск двигуна.

Хімічна стабільність бензину характеризує його схильність до осмоленню при тривалому зберіганні, а також до утворення смолистих відкладень у впускному тракті двигуна і нагару в камерах згоряння.

Крім того, в бензинах відбуваються процеси окислення, ущільнення, розкладання. Стабільність оцінюється величиною індукційного періоду, тобто часом, протягом якого бензин, що знаходиться в контакті з повітрям, під тиском 0,7 МПа при t = 100°C, практично не окислюється. Чим вище індукційний період бензину, тим вище його хімічна стабільність.

3.3. Визначення вмісту в бензині водорозчинних кислот і лугів (визначення нейтральності бензину).

Корозійний знос двигуна багато в чому залежить від присутності в паливі сильнодіючих водорозчинних кислот і лугів. Через порушення технології очищення бензину в ньому можуть бути присутніми водорозчинні кислоти і луги. Так, наприклад, після очищення бензину при неповній нейтралізації сірчаної кислоти лугом не виключена наявність залишків як самої кислоти, так і її похідних - сульфокислот і кислих ефірів.

Внаслідок виключно сильної дії водорозчинних кислот і лугів на корозію металів норми ДСТУ передбачають їх повне відсутність як в бензин і дизельне паливо, так і в моторних оливах. Бензини, що містять водорозчинні кислоти і луги беззастережно бракуються і до застосування не допускаються.

Порядок виконання роботи.

Визначення наявності водорозчинних кислот і лугів проводиться якісної пробою. У чисту суху ділильну лійку 3 (рис. 1.2) об’ємом 250-300мл наливають 25мл бензину і додають таку ж кількість дистильованої води.

Воронку ділильної лійку закривають пробкою, знімають зі штатива і ретельно збовтуванням перемішують паливо і воду протягом 30-40 с.

Після цього лійку закріплюють на штативі, дають суміші відстоятися, потім водну витяжку 1, що знаходиться внизу ділильної воронки, зливають за допомогою крана 4 в дві пробірки 6.

В одну з пробірок 6 додають одну-дві краплі 0,02%-ний водний розчин метилоранжа, в іншу - одну-дві краплі 1%-ний спиртовий розчин фенолфталеїну.

При наявності в бензині водорозчинних кислот водна витяжка в пробірці забарвиться в червоний колір, а при їх відсутності - в жовто-оранжевий.

Рис. 1.2. Прилад для визначення вмісту в бензині водорозчинних кислот і лугів:

1 - водна витяжка; 2 - бензин; 3 - ділильна лійка; 4 - кран;

5 - піпетки; 6 – пробірки.

При наявності в бензині лугів водна витяжка забарвиться в малиновий колір, а при їх відсутності - залишиться безбарвною або злегка побіліє.

Співставивши одержані кольори індикаторів з даними таблиці 1.2, роблять висновок про наявність (відсутність) в дослідному зразку водорозчинних кислот або лугів.

Таблиця 1.2

Забарвлення індикаторів в різних середовищах.

3.4. Визначення наявності ненасичених вуглеводнів.

Ненасичені вуглеводні алкени і алкадієни (олефіни і діолефіни), що утворюються в процесі термічної переробки нафти, характеризується наявністю подвійних і потрійних зв’язків між атомами вуглецю. Ці зв’язки сприяють підвищеній хімічній активності вказаних атомів, які легко окислюються та схильні до реакцій приєднання і ущільнення (полімеризація).

Палива, до складу яких входять ненасичені вуглеводні, мають погану стабільністю; при зберіганні в них накопичуються значні кількості смол, органічних кислот за рахунок реакцій окислення, конденсації і полімеризації ненасичених вуглеводнів. Смоли погіршують процес згоряння, збільшують нагароутворення, накопичуючись на деталях паливної системи, а кислоти збільшують корозійний знос деталей.

Порядок виконання роботи.

Наявність ненасичених вуглеводнів перевіряють знебарвлюванням окислювачів. У проградуйована пробірку наливають невелику кількість (30 - 40 мм) досліджуваного бензину і додають приблизно така ж кількість водного розчину марганцевокислого калію (перманганату калію ).

В результаті реакції:

(1.1)

Пробірку закривають пробкою, інтенсивно струшують суміш протягом 10 - 15 с, а потім дають суміші відстоятися. Якщо після відстоювання рідина в нижній частині пробірки має малиново-фіолетового забарвлення, то це свідчить про відсутність в бензині олефінів.

Якщо в паливі містяться ненасичені вуглеводні, то кисень, що виділяється із марганцевокислого калію, вступає з ними в реакцію і розчин змінює забарвлення.

Знебарвлення водного шару або зміна малиново-фіолетового забарвлення на жовту або коричневу є ознакою наявності олефінів у випробуваному бензині.

Визначення густини палива.

Облік нафтопродуктів на нафтобазах, складах ГСМ автогосподарств, базах механізації і заправних станціях, а також оптова закупівля і перевезення ГСМ проводиться в масових одиницях, тобто прихід здійснюється у вагових одиницях - кілограмах і тоннах (кг, т), а витрата враховується в об'ємних одиницях - літрах (л).

Отже, система обліку та звітності, а також розрахунки при складанні заявок на постачання повинні передбачати переведення кількості бензину з вагових одиниць в об'ємні і навпаки.

Для перерахунку кількості бензину в об'ємних одиницях у вагові досить помножити об'ємну кількість бензину, заміряну при певній температурі, на густину бензину при тій же температурі:

(1.2)

де - кількість бензину у вагових одиницях, кг;

- кількість бензину в об'ємних одиницях, л;

- густина бензину при тій же температурі, г/см³.

При зворотному перерахуванні і тих же позначеннях

(1.3)

Згідно стандартної методики густина нафтопродуктів визначається при любій температурі але її обов’язково приводять до стандартної температури 20⁰ С. З її підвищенням густина зменшується, а з пониженням збільшується. Для приведення заміряної густини до густини при стандартній температурі +20 ° С застосовують формулу:

(1.4)

де - показник густини нафтопродукту при температурі 20⁰ С кг/м³;

- температурна поправка на 1⁰ С;

- температура палива при відліку густини, ⁰ С

Густину нафтопродуктів вимірюють за допомогою нефтоденсиметрів – ареометрів рис. 1.3. Нафтоденсиметр – являє собою порожнистий скляний поплавок з баластом внизу 1 і тонкої скляної трубки зверху в якій розміщена шкала густини 2. У вимірювальний комплект входять денсиметри з різними межами шкал густини, що дозволяє практично визначати густину усіх видів палива.

Рис. 1.3. Визначення густини палива:

а –ареометр, 1 - шкала термометра; 2 - шкала густини (р, кг/см³),

б - нафтоденсиметром: 1 - нефтеденсіметр; 2 - паливо; 3 – циліндр

Порядок виконання роботи.

Для визначення густини бензину в чистий скляний циліндр місткістю 250 мл. і діаметром 50 мм по скляній паличці обережно налити в нього паливо, причому температура палива не повинна відхилятися від температури в приміщенні, де проводиться вимірювання більш, ніж на ± 5 ⁰С. Дати паливу відстоятися до виділення бульбашок повітря, щоб воно прийняло температуру навколишнього повітря.

Вибрати нафтоденсиметр з відповідним поділом шкали, кг/м³, і межею вимірювання: для бензину - 690-750; дизельних палив - 820-860.

Далі, чистий і сухий нафтоденсиметр повільно занурюють у паливо до моменту його вільної плавучості. По припиненні коливань нафто денсиметра зробити відлік показань за шкалою густин по верхньому краю меніска (при цьому очі спостерігача повинен бути на рівні меніска рідини);

Зробити відлік температури випробувань t по впаяному в нафтоденсиметру термометру. Відлік за шкалою денсиметра дає густину пального р_t при температурі випробувань t. Потім привести заміряну густину до стандартного значенням р₂₀, тобто до густини при температурі +20°С, враховуючи температурну поправку згідно табл. 1.3.

Значення поправок на густину нафтопродуктів наведено в табл. 1.3.

Таблиця 1.3

Температурна поправка до густини нафтопродуктів.

Результати проведеного дослідження таблиця 1.4.

Таблиця 1.4

Показник нафтоденсиметра	Температура палива 0С	Температурна поправка г/см3	Густина палива при +200С г/см3

3.6. Визначення фракційного складу бензину.

Автомобільні бензини за масштабами виробництва, застосуванням та значенням для розвитку народного господарства країни займають провідне місце у першій групі нафтових палив. Щорічно у світі споживається біля 0,8 млрд. т автомобільних бензинів. Майже весь бензин, що виробляється, витрачається у двигунах вантажних і легкових автомобілів, які експлуатуються в різних кліматичних і природних умовах. Тому до експлуатаційних властивостей автомобільних бензинів висувають високі й іноді суперечливі вимоги, які пов'язані з використанням складних вторинних процесів переробки нафти і застосуванням різних присадок. Існують найважливіші методи оцінки експлуатаційних властивостей: випаровування; спалахування та горіння; прокачування, корозійна активність і стабільність, схильність до утворення відкладів у двигуні.

Перевірка усіх параметрів палива за цими методами вимагає дорогого обладнання і є актуальною під час його використання за призначенням. Основним же параметром є випаровування бензину. Випаровування бензину характеризує умови сумішоутворення і склад паливної суміші у пусковій системі двигуна, схильність бензину до утворення паливних корків у паливній системі двигуна, а також повноту згоряння бензину і ступінь розрідження моторної оливи бензиновими фракціями, а, отже, і токсичність ВГ. Випаровування бензину оцінюється фракційним складом і тиском насичених парів.

Фракційний склад – це вміст у нафтопродуктах фракцій, які википають у визначених температурних межах в об’ємних відсотках. Залежність обсягу перегнаного палива від температури - крива перегонки - дає наочне уявлення про фракційному складі палива рис. 4.

Фракційний склад оцінюється величинами температур перегонки палива:

1) початку перегонки - 10% палива;

2) википання - 50% палива;

3) кінця перегонки - 90% палива;

4) залишком у колбі палива після перегонки - 10% палива.

Рис. 1.4. Крива перегонки бензину:

q — кількість перегнанного палива; t — температура разгонки.

По визначенню температур при яких переганяються окремі фракції можна побічно судити о таких експлуатаційних властивостей автомобіля як: легкість пуску холодного двигуна, необхідність інтенсивності підігріву впускного трубопроводу, показника потужності, паливну економічність та інтенсивність зношування двигуна.

По характерних точках на кривій фракційного складу можна приблизно судити про деякі експлуатаційних якостях бензину. Наприклад: температура перегонки 10% бензину характеризує його пускові властивості, зокрема, можливість пуску двигуна при низьких температурах повітря.

Температура перегонки 50% бензину характеризує необхідну інтенсивність прогріву впускного трубопроводу, а також швидкість прогріву двигуна і можливість більш швидкого припинення збагачення горючої суміші при пуску.

По температурі перегонки 90% бензину судять про наявність у ньому важких фракцій. З підвищенням температури википання 90% палива збільшується кількість важких випаровуючих фракцій, що потрапляють в циліндр в крапле-рідкому стані які змивають оливну плівку з дзеркала циліндрів розріджуючи оливу в картері. Це викликає підвищений знос деталей кривошипно-шатунного механізму.

Метод визначення фракційного складу нафтопродуктів призначається: для бензинів (за винятком газового); лигроина; гасу; дизельного палива.

Рис. 1.5. Криві фракційного складу типових палив:

1 – бензину; 2 – гасу; 3 – дизельного палива; q – кількість перегнаного

палива, %; t – температура перегонки фракцій, °С

Порядок виконання роботи.

Схема приладу для визначення фракційного складу бензину показана на рис. 2.2. У колбу 2 місткістю 125 мл, вміщену в кожух 3, наливають 100 мл бензину. Колбу підігрівають, на електричній плитці 7 так, щоб перша крапля бензину з моменту початку перегонки потрапила в мірний циліндр 9 не раніше ніж через 5 хв. і не пізніше ніж через 10 хв. За термометру 5, що встановлений за допомогою ущільнювальної корки 4 в горловину колби так, щоб його ртутна кулька була на рівні відвідної трубки 6, відзначають температуру падіння в мірний циліндр першої краплі дистиляту бензину, тобто температуру початку перегонки бензину. Надалі заміряють температуру після кожних 10 мл бензину, що надходить у мірний циліндр. При цьому інтенсивність нагрівання колби повинна забезпечувати перегонку 4... 5 мл бензину протягом хвилини (20 - 25 крапель за 10 с). Для конденсації парів бензину трубка 7 розташована в холодильнику 8, заповненому водою з льодом або проточною водою.

Рис. 1.6. Прилад для визначення фракційного складу бензину:

1 — електрична плитка; 2 — колба; 3 — кожух; 4 — корка; 5 — термометр; 6 — відвідна трубка; 7 — трубка для конденсату;

8 — холодильник; 9 — скляний мірний циліндр

Після відгону 90% дистиляту бензину нагрів колби регулюють, так щоб до кінця перегонки пройшло 3-5 хв. Перегонку закінчують, коли ртутний стовпчик зупиниться. У цей момент записують температуру кінця перегонки, вимикають підігрів, знімають верхній кожух і дають колбі охолонути протягом 5 хвилин.

Після охолодження колби з неї виймають термометр і знімають з приладу. Що залишився в колбі залишок зливають у вимірювальний циліндр на 10 мл. і заміряють з точністю до 0,1 мл.

За результатами перегонки, які повинні бути записані у вигляді таблиці, будується графік перегонки. По вертикалі відкладається обсяг дистиляту в%, а по горизонталі - температура. Крива повинна мати плавний характер і не доходити до 100% на величину залишку в колбі і втрат при перегонці, практично на 2-3%.

Результати проведеного дослідження необхідно занести в таблицю 1.5. і, використовуючи їх, побудувати графік перегонки рис. 1.7.

Таблиця 1.5.

Рис. 1.7. Графік для побудови кривої перегонки бензину

по його фракційному складу.

Для оцінки пускових властивостей бензинів необхідно знайти за допомогою номограми два значення температури зовнішнього повітря, що є нижньою межею легкого і утрудненого пуску двигуна рис. 1.8.

Рис. 1.8. Номограма для експлуатаційної оцінки бензинів по даним їх перегонки:

1 - область можливого утворення парових пробок; 2 - область легкого пуску двигуна; 3 - область утрудненого пуску двигуна; 4 - область практично неможливого пуску холодного двигуна; 5 - область швидкого прогрівання і хорошої прийомистості двигуна; 6 - область повільного прогрівання і погана прийомистість двигуна; 7 - область незначного розрідження оливи в картері; 8 - область помітного розрідження оливи в картері; 9 - область інтенсивного розрідження оливи в картері.

Легкість пуску двигуна безпосередньо пов'язано з наявністю в бензині легких фракцій. Очевидно, що чим більше в бензині низькокиплячих вуглеводнів, тим краще його пускові властивості. Тому можливість легкого або утрудненого пуску двигуна пов'язують з випаровуванням при перегонці перших 10% бензину або з температурою перегонки 10% бензину (t-10%).

Для оцінки пускових властивостей бензинів необхідно знайти за допомогою номограми два значення температури зовнішнього повітря, що є нижньою межею легкого і утрудненого пуску двигуна. Практично це питання вирішують таким чином: на осі абсцис відзначають точку, відповідну t-10% випробуваного бензину (для ілюстрації на номограмі t-10% взята рівною 70 ° С); із неї відновлюють перпендикуляр (вертикальна пунктирна пряма); із точки її перетину з похилими суцільними лініями (нижніми кордонами областей, представлених на номограмі) проводять горизонтальну лінію до перетину з віссю ординат. У розглянутому прикладі легкий пуск холодного двигуна можливий при мінімальній температурі зовнішнього повітря -5 °С, а утруднений пуск - при -15 °С.

Після цього за допомогою номограми необхідно оцінити випробовуваний бензин за іншими показниками і записати найнижчу температуру зовнішнього повітря, °С, при якій можливо:

- утворення парових пробок,

- забезпечення легкого пуску двигуна,

- забезпечення утрудненого пуску двигуна,

- забезпечення швидкого прогрівання і хорошої прийомистості,

- незначне розрідження оливи в картері.

5. Зміст звіту.

1. Назва і мета роботи.

2. Загальні дані: про методи визначення якості палива.

2.Методика проведення експерименту.

3. Ескіз і опис експериментальної установки.

4. Аналіз отриманих результатів і висновки по роботі.

6. Питання для самоперевірки.

1. Назвати марки існуючих бензинів, а також області їх застосування?

2. Як впливають ненасичені вуглеводні, що знаходяться в бензині, на його якість?

3. Яким чином можуть виявитися в бензині водорозчинні кислоти і луги і як це впливає на якість палива?

4. Яким чином проявляється смолистість палива на двигун?

5. Фізична сутність та розмірність густини.

6. Охарактеризувати залежність густини нафтопродуктів від температури.

7. Що виражає показник фракційного складу палива?

8. Який вплив має фракційний склад бензину на роботу автомобільного двигуна.

9. Як впливає фракційний склад бензину на економічність роботи двигуна.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: