Тюфтин_Антиплагиат полный (1229836), страница 3
Текст из файла (страница 3)
является рациональноеиспользование нефтепродуктов. Ресурс и надежность техники напрямуюзависят от того, в какой степени применяемые топливо, технические жидкости исмазочные материалы соответствуют требованиям, которые предъявлены вданных эксплуатационных условиях. Любые несоответствия несут за собойогромные потери, которые обусловлены возникающими затратами на ремонт ивынужденными простоями поездов, а соответственно и грузов.Особые конструктивные особенности двигателей и условия ихэксплуатации, требуют строго определенных по своему 47 химическому составу исвойствам топливо-смазочных материалов и технических жидкостей. 47Качественное и эффективное использование любого транспорта без знаний обэтих материалах невозможно [8].Современные актуальные проблемы использования биотоплив, биомасел ибиодобавок в 47 различные рода нефтепродукты уже сейчас требуютэлементарных знаний об основных видах, свойствах, 47 составе и направленияхиспользования этих материалов.
47Первополученым сырьем для создания топлив и масел служит нефть,представляющая собой довольно сложную по химическому составуорганическую смесь разнообразных соединений углерода с водородом. Нефть маслянистая 47 горючая жидкость, чаще 47 всего темно-коричневого цвета, 47 имеющаяспецифический запах.
Цвет нефти зависит от присутствия 47 растворенных в нейсмол и твердых углеводородов. 47Физические свойства нефти выражены в ее химическом составе. Обычнопод понятием “состав нефти” 47 понимается элементарный, групповой ифракционный составы нефти. Элементным составом [8] называют содержание в 478нефти отдельных химических 47 элементов, выраженных в процентах. Послемногоструктурной переработки нефти, происходит разделение ее состава набензины, дизельные топлива, масла и т.д.В данном проекте мной была рассмотрена установка с дизельнымдвигателем, которая создана для определения цетанового числа дизельноготоплива.
Так как цетановое число - это 115 характеристика воспламеняемостидизельного топлива, 115 то от него зависят эксплуатационные свойства любогодизельного двигателя. Для двигателей стандартного назначения используетсядизельное топливо с цетановым числом 40-55 единиц. Исходя из этоговозникает большая необходимость в точном определении цетанового числа.На сегодняшний день наиболее эффективным методом является моторныйметод определения цетанового числа, где определяется воспламеняемостьдизельного топлива в цилиндре двигателя, который предварительно долженбыть откалиброван на эталонных смесях.
Процесс измерения таким методомявляется очень затратным по времени и дорогостоящим, но являющийсяпрямым методом измерения цетанового числа и не 45 зависящий от состава смеси. 45Несмотря на это метод обладает большим количеством недостатков, износустановки, условия в цилиндре при измерении, влияние условий окружающейсреды, тщательность подготовки эталонных смесей и др. Основная проблема вопределении цетанового числа не моторным методом заключается во влияниина результат состава топлива.Таким образом в России на протяжении 5-6 лет занимаются созданиемсредств по определению цетанового числа дизельного топлива, 18 что привело ксозданию нескольких способов 18 для определения цетанового числа. Но 18 вновьсозданные методы не нашли применения у потребителя.
Исходя из этого насегодняшний день, потребитель не имеет возможности контролировать данныйпоказатель качества 18 дизельного топлива, из-за отсутствия 18 точных, мобильных инедорогих установок для анализа дизельных топлив.91 МЕТОДЫОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА1.1 Общие сведения о цетановом числеЦетановое число – характеристика самовоспламеняемости дизельныхтоплив определяющая период задержки воспламенения смеси (промежутоквремени от 65 начала впрыска топлива в цилиндр до 65 момента начала горениятоплива). Таким образом, чем выше цетановое число тем меньше задержка 65воспламенения и тем более спокойно 65 горит топливная смесь.Цетановое число – 74 это условная единица измерения, поэтому она численноравна процентному (по объему) содержанию цетана (н-гексадекана) в смеси егос альфа-метилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемостииспытуемому топливу, в условиях 65 испытаний [2].Одна из важных зависимостей цетанового числа – это групповой составтоплива (доля парафинов, олефинов, нафтенов).
18 Парафины, способные ксамовоспламенению при низких температурах, являются полезнымкомпонентом дизельного топлива, 18 алифатические углеводородывоспламеняются при низкой температуре и давлении, тогда как более прочныемолекулы – например ароматические углеводороды – требуют более жесткихусловий для воспламенения.Существуют следующие ГОСТы для определения цетанового числа:- ГОСТ Р 52709-2007 настоящий стандарт устанавливает метод определенияхарактеристики воспламеняемости дизельного топлива в единицах условнойшкалы цетановых чисел, с использованием стандартного одноцилиндрового 20двигателя с переменной степенью сжатия, 20 за счет использованиядополнительной камеры сгорания.
Это испытание проводиться по отсчетам,полученным на 20 маховике двигателя, для образца и двух эталонных топлив, сцетановыми числами большим и меньшим чем у образца;- 40 ГОСТ 3122-67 устанавливает метод определения 20 самовоспламеняемоститоплив в дизельных двигателях при различных степенях сжатия в сравнении их10с эталонными топливами с уже известными цетановыми числами в условияхиспытания.
Для проведения испытания используют установку ИТД-90.Приведенные методы являются схожими и могут выполняться на однойустановке (ИТД-90), но ГОСТ 52709-2007 является более точным исовременным. Данный метод применяется при возникновении спорныхситуаций, так как выполнение анализа топлива по ГОСТ 3122-67 является менеедоработанным и может дать неправильную характеристику топлива. Приопределении цетанового числа по ГОСТ 52709-2007 возможно применениедвигателей зарубежного производства (CFR F-5) и отечественного модели ИТД.1.2 Влияние цетанового числа на рабочий процесс дизеляОптимальное цетановое число 44 дизельного топлива ( ДТ) находится винтервале 40-50.
Если применять топливо с цетановым числом менее 40, тодвигатель будет работать жестко. Если применять топливо с цетановым числомболее 50, то это приведет к увеличению удельного расхода топлива, и оно будетсгорать не полностью. Для работы дизельных двигателей в нормальном режиметребуется топливо, у которого цетановые числа будут: летом – не менее 45 (еслибудет ниже, то будет жесткая работа двигателя); зимой – 50 [8]. 44Если использовать ДТ с цетановым числом выше 60, то такое топливо будетнерентабельным, т.к.
жесткость работы двигателя будет изменятьсянезначительно, но удельный расход топлива возрастет. Это объясняется тем, чтопри повышении цетанового числа выше 55, период задержкисамовоспламенения будет настолько коротким, что топливо воспламенитьсявблизи впрыска из форсунки. Оно не успеет перемешаться с воздухом, и частьвоздуха, находящегося дальше от места впрыска не будет участвовать впроцессе сгорания.
В результате топливо 44 сгорает 44 не полностью иэкономичность двигателя 44 снизится [8].Самовоспламеняемость первого углерода цетана (С16Н34) условно принятаза 100 ед., а второго (С16Н7 36 СН) за 0 ед. Смешивая их, можно получить смесь ссамовоспламеняемостью от 0 до 100 ед. 3611 36Период от начала впрыска до момента начала горения называется периодомзадержки воспламенения.Возгорание большого количества смеси и как следствие быстрогонарастания давления подразумевает, что показатель периода задержкивоспламенения в камере сгорания очень высок.При малом периоде задержки воспламенения топливо начинаетвоспламеняться и сгорать не по всему объему камеры сгорания, а вблизифорсунки.
Исходя из этого, следующие порции будут поступать не в атмосферу,а уже в воздух, смешанный с предыдущими продуктами горения двигателя. Чтоприводит к неполному сгоранию топлива, задымлению и потере мощности из-занеправильного смесеобразования в камере сгорания.На продолжительность периода задержки воспламенения топлива влияютследующие факторы:- Физические и химические свойства топлива;- Температура и давление воздуха в период впрыска топлива;- Характер и интенсивность вихревого движения воздуха в камересгорания;- Конструкция камеры сгорания;- Работа топливоподающей аппаратуры.В общем виде, исходя из диффузионной теории, продолжительностьзадержки воспламенения записывается уравнением [3], (1.1)где и – физическая и химическая составляющие задержки воспламенения.Исходя из этого, состоит из двух слагаемых, (1.2)где и – продолжительность испарения и процесса смесеобразования,12сек.Условия протекания процесса описываются следующей системой уравнений, (1.3)где – длина топливного факела, мм;– распределение скоростей частиц в топливном факеле, отсюда,рассчитывается по формуле, (1.4)где, – показатели топлива;– давление окружающей среды, бар;– энергия активации топлива, К.Анализируя особенности горения распыленных топлив, можно сделатьвывод о том, что в условиях дизеля допустимо принимать цикл с мгновеннымсгоранием подготовленной смеси, что позволяет [4] рекомендовать простыерешения представленных уравнений (1.5,1.6,1.7 и 1.8); (1.5); (1.6); (1.7), (1.8)13где – теплоемкость топлива, Дж;– диаметр капли топлива, мм;, и – плотность топлива, воздуха в камере сгорания приведеннаяплотность смеси паров топлива с воздухом, ;– концентрационная плотность смеси воздуха с топливом, ;– температура воздуха начальная, К;– критическая перед воспламенением топлива, К;– приведенная температура смеси топлива и воздуха, К;– коэффициент теплоотдачи воздуха к капле топлива;– коэффициент теплопроводности воздуха;– комплексный показатель;, – молекулярные массы топлива и смеси, г/моль;– критическое давление топлива в смеси бар;– температура топлива в смеси, К;– толщина поверхностного слоя топливной струи, в которой идетсмешение топлива с воздухом, мм;– число парных столкновений молекул кислорода с молекуламиуглеводородов;– переходный коэффициент от логарифмов к реальным скоростямхимических реакций;– показатель скорости химических реакций, зависящий от физикохимических свойств топлива, определяемый по формуле (7);ЦЧ – цетановое число.Представленные уравнения (5), (6) и (7) являются исходными для расчетапродолжительности периода задержки воспламенения ( ) различных топлив в14современных дизелях, но расчет представлен без учета продолжительностиподачи топлива в цилиндр [4].Данный метод в совокупности с современными вычислительнымисредствами дает большую возможность для оперативной оценки влиянияразличных внешних факторов (температура надувочного воздуха, физических ихимических свойств топлива и 113 др.) на период задержки воспламенения 113 топлива,также позволяет определить наиболее благоприятные параметры работы дизеля.Уточнив данную модель конкретных условий, то появиться возможностьанализировать взаимное влияние различных методов оптимизации рабочегопроцесса.1.3 Моторные методы определения цетанового числаСуществует различные способы моторных методов определения цетановогочисла дизельных топлив.В настоящее время в соответствии с ГОСТ 32508 цетановое числодизельного топлива определяют сравнением характеристик его сгорания вдвигателе с характеристиками сгорания смесей эталонных топлив с известнымизначениями цетановых чисел при испытании в стандартных рабочих условиях.Сравнение проводят по показаниям, 40 полученным на маховике для образца идвух испытуемых эталонных топлив со значениями цетановых чисел 40 большим именьшим, чем у образца (процедура “взятия в вилку”), путем изменениястепени сжатия для получения 40 цетанового числа в единицы показаниймаховика.Метод испытания необходим для использования изготовителями двигателей,специалистами в области нефтепереработки и поставщиками, а также в оптовойторговле в качестве одной из основных характеристик топлив для дизельныхдвигателей.
20Испытания проводят на двигателе форкамерного типа, работающем припостоянной частоте вращения и постоянной нагрузке. Взаимосвязь результатов,полученных на испытательном двигателе и 20 полноразмерных двигателях,15работающих с переменной частотой вращения и переменной нагрузкой, доконца 20 не определена [5].Также для определения цетанового числа моторным методом существуетГОСТ ISO 5165. Для испытания данным методом используется установкастандартного одноцилиндрового форкамерного четырехтактного 40 двигателя спостоянной скоростью вращения, переменной степенью сжатия и непрямымвпрыском топлива. 40 Стандарт охватывает шкалу цетановых чисел от 0 до 100. 40Таким образом из всего сказанного следует, что определение цетановогочисла моторными методами является наиболее эффективным и дает болееточные результаты измерений, по сравнению с не моторными методами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
