Файл: Лабораторная работа Испаряемость топлив. Определение фракционного состава автомобильного бензина аи95.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 132
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабораторная работаИспаряемость топлив. Определение фракционного состава
автомобильного бензина АИ-95Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо в короткий промежуток времени перевести топливо из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать горючую смесь. Испаряемостью топлива называется способность топлива переходить из жидкого состояния в газообразное. Важнейшим физико-химическим показателем, от которого зависит испаряемость топлива, является фракционный состав.С фракционным составом топлива связаны такие характеристики двигателя, как легкий и надежный запуск, длительность прогрева, приемистость, полнота сгорания и расход топлива, образование отложений в камере сгорания, а также токсичность отработавших газов.В зависимости от требуемых эксплуатационных характеристик моторного топлива стандартами и техническими условиями определены характерные точки. Для большинства топлив такими точками являются: температура начала кипения (н.к.), температуры выпаривания 10 %, 50 % и 90 % объема топлива; температура конца кипения (к.к.).
Фракционный состав для автомобильных бензинов, авиационных топлив, керосина, газойлей, жидких дистиллятных топлив определяется стандартным методом по ГОСТ 2177-99.Фракционный состав нефтепродуктов определяют перегонкой на специальном приборе АРНП при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10 %, 50 %, 90 % об. и конца кипения.Испарение нефтяных топлив происходит в широких температурных пределах. При нагревании топлива прежде испаряются легкие фракции, обладающие более низкой температурой кипения, а в жидкости остаются фракции тяжелые, с более высокой температурой кипения. С увеличением температуры нагревания топлива постепенно испаряются более тяжелые фракции. Во время опыта отмечают, сколько при той или иной температуре перегналось топлива из колбы в приемник. Так топливо разделяют на фракции, выкипающие при разных, присущих им температурах.Устройство прибора АРНП для определения фракционного состава нефтепродуктов представлено на рисунке:Рисунок – Прибор АРНП для разгонки нефтепродуктов: 1 – колба; 2 – термометр; 3 – трубка холодильника; 4,6 – патрубки для ввода и вывода воды; 5 – ванна холодильника; 7 – мерный цилиндр; 8 – асбестовая прокладка; 9 - кожух.Сущность определения фракционного состава заключается в следующем. В стандартную стеклянную колбу 1 наливают 100 см3 испытуемого топлива. В горловину колбы вставляют пробку с термометром 2. Колбу с пробой топлива помещают на подставку 8. Трубку охлаждающей бани соединяют при помощи пробки с пароотводной трубкой колбы. На колбу с испытуемым топливом надевают защитный кожух 9. Ванну 5 холодильника заполняют водой со льдом и поддерживают в ней температуру 0-4 ºС. Топливо в колбе нагревают до кипения с помощью газовой горелки или регулируемым электрическим нагревателем. Пары топлива поднимаются по горлышку колбы и через пароотводную трубку проходят в холодильник, конденсируются и стекают в мерный цилиндр 7. Температура падения первой капли считается температурой начала кипения топлива. Далее отмечают температуры через каждые 10 см3 собранного в цилиндр конденсата. Конец кипения топлива отмечают в тот момент, когда ртутный столбик термометра остановится на некоторой отметке, а затем начнет опускаться. Остаток из колбы сливают в цилиндр объемом 10 см
3 и записывают объем остатка.Сумма потерь при разгонке и остатка в колбе равна разности между объемом топлива, залитым в колбу, и объемом дистиллята в мерном цилиндре после окончания разгонки.ГОСТовские характеристики испаряемости бензинов различных марок представлены в таблицах 1-3.Таблица 1 Фракционный состав автомобильных экспортных бензинов и АИ-98по ГОСТ 2084-77
Таблица 2 – Характеристики испаряемости бензинов всех марок
Продолжение таблицы 2
Таблица 3 – Фракционный состав бензинов по ГОСТ Р 51105-97 марки Регуляр-92 (Нормаль-80)
Результаты эксперимента:В колбу 1 залили 100 см3 испытуемого бензина. Собрали установку и начали нагревать бензин. Образующиеся пары поднимались вверх, направлялись в холодильник, где конденсировались и стекали в приемник – цилиндр на 100 см3. Температуру образовавшихся паров определяли по термометру. Определение по ГОСТ 2084-77:Когда появилась первая капля конденсата – это температура начала кипения. Затем через каждые 10 см3 фиксировались температуры, соответствующие отгону 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70,80, 90 см3 (% об.) топлива. Когда при продолжении нагревания бензина ртутный столбик термометра остановится на некоторой отметке, а затем начнет опускаться – это будет конец кипения топлива. Остаток из колбы слили в цилиндр объемом 10 см3 и записали объем остатка.Определение по по ГОСТ Р 51105-97 проводится также, только фиксируются объемы испарившегося топлива при температурах 70, 100 и 150 ºС.Результаты испаряемости изученного образца автомобильного бензина АИ-95 с АЗС представлены в таблицах 4-5.Таблица 4 – Сравнение фракционного состава автомобильного бензина АИ-95 с АЗС по ГОСТ 2084-77
автомобильного бензина АИ-95Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо в короткий промежуток времени перевести топливо из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать горючую смесь. Испаряемостью топлива называется способность топлива переходить из жидкого состояния в газообразное. Важнейшим физико-химическим показателем, от которого зависит испаряемость топлива, является фракционный состав.С фракционным составом топлива связаны такие характеристики двигателя, как легкий и надежный запуск, длительность прогрева, приемистость, полнота сгорания и расход топлива, образование отложений в камере сгорания, а также токсичность отработавших газов.В зависимости от требуемых эксплуатационных характеристик моторного топлива стандартами и техническими условиями определены характерные точки. Для большинства топлив такими точками являются: температура начала кипения (н.к.), температуры выпаривания 10 %, 50 % и 90 % объема топлива; температура конца кипения (к.к.).
-
Температура начала кипения топлива характеризует пусковые свойства и склонность к образованию паровых пробок в топливной системе, прерывающих течение топлива. -
Температура выкипания 10 % (об.) топлива характеризует его пусковые свойства, пожароопасность, возникновение кавитации в насосах. Пусковые свойства топлива тем лучше, чем больше в нем низкокипящих фракций. Однако чем ниже указанные температуры, тем выше опасность нарушения работы топливной системы и больше потери топлива от испарения. -
Температура выкипания 50 % (об.) топлива характеризует его среднюю испаряемость, влияющую на устойчивость работы двигателя, на скорость прогрева и приемистость двигателя. Температура перегонки 50 % топлива лимитируют, исходя из требований к приемистости двигателя и времени его прогрева. Под приемистостью двигателя понимают достижение рабочей мощности двигателя за установленный период. Пусковая мощность двигателя составляет 20-70 % от рабочей мощности. Чем ниже температура перегонки 50 % топлива, тем быстрее прогревается двигатель. Время прогрева двигателя охватывает время с момента его пуска до достижения плавной работы. Чем быстрее прогревается двигатель, тем меньше непроизводительные затраты времени, расход топлива и износ деталей двигателя. -
Температуры выкипания 90 % (об.) и конца кипения топлива характеризуют наличие высокомолекулярных углеводородов, полноту испарения. При высоких значениях этих температур тяжелые фракции топлива не испаряются во впусковом трубопроводе двигателя, а поступают в цилиндры в жидком состоянии. Эта жидкая часть топлива испаряется в камере сгорания неполностью и протекает в картер, ухудшая качество смазочных материалов. Кроме того, увеличивается износ двигателя, расход топлива, нагарообразование на деталях двигателя, повышается токсичность отработавших газов. -
Температура конца кипения нормируется для автомобильных бензинов, характеризует полноту испарения бензина на любом режиме. -
Остаток в колбе характеризует полноту сгорания, так как теплота сгорания для автомобильных бензинов не нормируется. -
Сумма остатка и потерь при разгонке.
Фракционный состав для автомобильных бензинов, авиационных топлив, керосина, газойлей, жидких дистиллятных топлив определяется стандартным методом по ГОСТ 2177-99.Фракционный состав нефтепродуктов определяют перегонкой на специальном приборе АРНП при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10 %, 50 %, 90 % об. и конца кипения.Испарение нефтяных топлив происходит в широких температурных пределах. При нагревании топлива прежде испаряются легкие фракции, обладающие более низкой температурой кипения, а в жидкости остаются фракции тяжелые, с более высокой температурой кипения. С увеличением температуры нагревания топлива постепенно испаряются более тяжелые фракции. Во время опыта отмечают, сколько при той или иной температуре перегналось топлива из колбы в приемник. Так топливо разделяют на фракции, выкипающие при разных, присущих им температурах.Устройство прибора АРНП для определения фракционного состава нефтепродуктов представлено на рисунке:Рисунок – Прибор АРНП для разгонки нефтепродуктов: 1 – колба; 2 – термометр; 3 – трубка холодильника; 4,6 – патрубки для ввода и вывода воды; 5 – ванна холодильника; 7 – мерный цилиндр; 8 – асбестовая прокладка; 9 - кожух.Сущность определения фракционного состава заключается в следующем. В стандартную стеклянную колбу 1 наливают 100 см3 испытуемого топлива. В горловину колбы вставляют пробку с термометром 2. Колбу с пробой топлива помещают на подставку 8. Трубку охлаждающей бани соединяют при помощи пробки с пароотводной трубкой колбы. На колбу с испытуемым топливом надевают защитный кожух 9. Ванну 5 холодильника заполняют водой со льдом и поддерживают в ней температуру 0-4 ºС. Топливо в колбе нагревают до кипения с помощью газовой горелки или регулируемым электрическим нагревателем. Пары топлива поднимаются по горлышку колбы и через пароотводную трубку проходят в холодильник, конденсируются и стекают в мерный цилиндр 7. Температура падения первой капли считается температурой начала кипения топлива. Далее отмечают температуры через каждые 10 см3 собранного в цилиндр конденсата. Конец кипения топлива отмечают в тот момент, когда ртутный столбик термометра остановится на некоторой отметке, а затем начнет опускаться. Остаток из колбы сливают в цилиндр объемом 10 см
3 и записывают объем остатка.Сумма потерь при разгонке и остатка в колбе равна разности между объемом топлива, залитым в колбу, и объемом дистиллята в мерном цилиндре после окончания разгонки.ГОСТовские характеристики испаряемости бензинов различных марок представлены в таблицах 1-3.Таблица 1 Фракционный состав автомобильных экспортных бензинов и АИ-98по ГОСТ 2084-77
| Показатели | А-80 | А-92 | А-96 | АИ-98 |
| Фракционный состав: | | | | |
| температура начала перегонки | | | | |
| бензина, ºС, не ниже | 35 | 35 | 35 | |
| перегоняется при температуре, ºС, | | | | |
| не выше: | | | | |
| 10 % | 70 | 75 | 75 | 75 |
| 50 % | 120 | 120 | 120 | 120 |
| 90 % | 190 | 190 | 190 | 190 |
| температура конца кипения, ºС, | | | | |
| не выше | 215 | 215 | 215 | 215 |
| остаток в колбе, %, не более | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| остаток и потери, %, не более | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 |
| Показатели | Класс | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Фракционный состав: | | | | | |
| температура начала | | | | | |
| перегонки, ºС, не ниже | 35 | 35 | Не нормируется | ||
| пределы перегонки, ºС, | | | | | |
| не выше: | | | | | |
| 10 % | 75 | 70 | 65 | 60 | 55 |
| 50 % | 120 | 115 | 110 | 105 | 100 |
| 90 % | 190 | 185 | 180 | 170 | 160 |
| конец кипения, ºС, не выше | 215 | ||||
Продолжение таблицы 2
| Показатели | Класс | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| объемная доля остатка | | ||||
| в колбе, % | 2 | ||||
| остаток и потери, % | 4 | ||||
| или | | | | | |
| объем испарившегося | | | | | |
| бензина, %, | | | | | |
| при температуре: | | | | | |
| 70 ºС | 10-45 | 15-45 | 15-47 | 15-50 | 15-50 |
| 100 ºС | 35-65 | 40-70 | 40-70 | 40-70 | 40-70 |
| 180 ºС, не менее | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 |
| Наименование показателя | А | В | С и С1 | D и D1 | E и E1 | F и F1 |
| Фракционный состав: | | | | | | |
| объём испарившегося бензина, %, | | | | | | |
| при температуре: | | | | | | |
| 70 ºС (V70) | 15-48 | 15-50 | ||||
| 100 ºС (V100) | 40-70 | |||||
| 150 ºC (V150) не менее | 75 | |||||
| температура конца кипения, ºС, не выше | 215 | |||||
| остаток в колбе, % (по объёму), не более | 2,0 | |||||
Результаты эксперимента:В колбу 1 залили 100 см3 испытуемого бензина. Собрали установку и начали нагревать бензин. Образующиеся пары поднимались вверх, направлялись в холодильник, где конденсировались и стекали в приемник – цилиндр на 100 см3. Температуру образовавшихся паров определяли по термометру. Определение по ГОСТ 2084-77:Когда появилась первая капля конденсата – это температура начала кипения. Затем через каждые 10 см3 фиксировались температуры, соответствующие отгону 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70,80, 90 см3 (% об.) топлива. Когда при продолжении нагревания бензина ртутный столбик термометра остановится на некоторой отметке, а затем начнет опускаться – это будет конец кипения топлива. Остаток из колбы слили в цилиндр объемом 10 см3 и записали объем остатка.Определение по по ГОСТ Р 51105-97 проводится также, только фиксируются объемы испарившегося топлива при температурах 70, 100 и 150 ºС.Результаты испаряемости изученного образца автомобильного бензина АИ-95 с АЗС представлены в таблицах 4-5.Таблица 4 – Сравнение фракционного состава автомобильного бензина АИ-95 с АЗС по ГОСТ 2084-77
| Показатели | АИ-95 | Значения ГОСТ 2084-77 |
| Фракционный состав: | | |
| температура начала перегонки, ºС | 35 | не ниже 35 |
| пределы перегонки, ºС: | | |
| 10 % | 66 | не выше 75 |
| 20 % | 71 | ― |
| 30 % | 81 | ― |
| 40 % | 92 | ― |
| 50 % | 105 | не выше 120 |
| 60 % | 116 | ― |
| 70 % | 128 | ― |
| 80 % | 144 | ― |
| 90 % | 169 | не выше 190 |
| конец кипения | 200 | не выше 215 |
| объемная доля остатка в колбе, % | 1,2 | не более 1,5 |
| остаток и потери, % | 3,0 | не более 4,0 |