Контрольная по "Топливо смазочным материалам"

Содержание

1. Содержание………………………………………………………….1

2. Задача 1………………………………………………………………2

3. Задача 2………………………………………………………………4

4. Задача 3………………………………………………………………6

5. Задача 4………………………………………………………………8

6. Задача 5……………………………………………………………...11

7. Задание 6…………………………………………………………….12

8. Список литературы…………………………………………………14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                      Задача 1.

           Определить низшую теплоту сгорания рабочего топлива, если известна его высшая теплота сгорания Q_в и содержание в нем водорода Н^р и воды W^р.

Как производится определение теплоты сгорания опытным  путем?

Q_в = 38400 кДж/кг, Н^р = 14,9 %, W^p = 1,8 %.

Низшую теплоту  сгорания рабочего топлива определим  по формуле:

Q_н = Q_в – 25 (9Н + W)

Q_н = 38400 – 25 (9• 14,9 + 1,8) = 35002,5  (кДж/кг)

 Для определения  теплоты сгорания топлива опытным путем используют калориметрическую установку, основными элементами которой являются бомба и калориметр. Сущность метода заключается в сжигании навески испытуемого жидкого топлива в калориметрической бомбе (при постоянном объеме) в среде сжатого кислорода и определении количества теплоты, выделившейся при сгорании.

Калориметрическая бомба, изготовленная из нержавеющей стали, представляет собой толстостенный цилиндрический сосуд, закрытый крышкой. Она крепится к корпусу накидной гайкой. В ее каналы для впуска и выпуска газов ввернуты штуцера с колпачками. Трубка предназначена для заполнения бомбы кислородом, одновременно она служит электродом. Выпускной штуцер снабжен игольчатым вентилем. В крышку ввернут токоведущий стержень с кольцом для удержания чашки. Бомба самоуплотняется давлением наполняющего ее газа; при гидравлическом испытании она должна выдерживать давление 10 МПа.

Бомбу помещают в калориметр, который состоит из калориметрического сосуда и термостатирующей оболочки. Калориметрический сосуд цилиндрической формы выполнен из тонкого тщательно отполированного металлического листа. Оболочка представляет собой двухстенный металлический кожух, защищающий калориметрический сосуд от воздушных потоков и колебаний температуры окружающей среды.

В чашечку  наливают 0,5...0,6 г испытуемого нефтепродукта. Между электродами и прикрепляют запальную проволоку (железную, никелиновую, константановую или медную) диаметром 0,1...0,2 мм. Ее изгибают в виде петли, в которую укрепляют полоску запальной пленки. В бомбу наливают 1 мл дистиллированной воды.

Между бомбой и кислородным баллоном включают редуктор с манометром и наполняют калориметрическую бомбу до требуемого давления (2,9 МПа для жидкого топлива).

Бомбу устанавливают на дно калориметрического сосуда, который заливают дистиллированной водой до полного погружения бомбы. Колпачки должны выступать над водой. Температуру воды в калориметре замеряют специальным термометром с ценой деления 0,01 °С. Затем замыкают цепь электрического тока, подсоединенную к клеммам бомбы. Происходит запал топлива, вместе с ним сгорают запальная проволока и полоска запальной пленки.

Удельная теплота  сгорания в бомбе находится по формуле:

,

где С – теплостойкость калориметрической системы, кДж/с; t₁, t₂ – соответственно начальная и конечная температура воды; ∆t – поправка к показаниям термометра, учитывающая теплообмен калориметра с окружающей средой; q – удельная теплота сгорания запальной проволоки, кДж/кг; m₁ – масса проволоки для запала, кг; m – масса навески (нефтепродукт), кг; m₂ – масса пленки, кг; Q_пл – удельная теплота сгорания пленки.

Задача  2

Оценить детонационную  стойкость бензина, его пусковые свойства, приемистость двигателя при работе на этом бензине, полноту испарения и склонность к шлакообразованиям?

Будет ли происходить  смыв масла со стенок цилиндра при  работе двигателя? Возможно ли будет  образование в жаркие дни в  системе питания паровых пробок?

            Марка автомобильного бензина АИ-95.

Октановое число  бензина по моторному методу 87/М.

Температура перегонки 10% - 68⁰ С.

Температура перегонки 50% - 111 ⁰ С.

Температура перегонки 90% - 176 ⁰ С.

Давление насыщенных паров  – 66500 Па.

 

Детонационная способность  бензина АИ-95 хорошая, т.к. октановое  число должно быть не менее 85. По условию  задачи октановое число дано 87.

Температура перегонки 10% бензина характеризуют пусковые свойства топлива. Для бензина летних сортов необходимо, чтобы 10% топлива выкипало при температуре не выше 70⁰ С. По условию задачи температура перегонки 10% - 68⁰ С. Таким образом, пуск двигателя будет хорошим.

Температура перегонки 50% бензина характеризует скорость прогрева и приемистость двигателя. Температура перегонки 50% летнего бензина должна быть не более 115⁰ С.  По условию задачи температура 111⁰С, что соответствует норме.  Следовательно,  обеспечен быстрый прогрев и хорошая приемистость двигателя во время эксплуатации автомобиля.

Температура перегонки 90% бензина и конца его кипения характеризует полноту его испарения.  Если в бензине содержится много высококипящих углеводородов и других соединений, то они не испаряются во впускном трубопроводе двигателя и попадают в цилиндры в жидком виде. Это может привести к смыву масла со стенок цилиндра, и следовательно, быстрому износу двигателя.  Температура перегонки 90% летнего бензина должна быть не более 180⁰ С. По условию задания температура 176⁰С, что  соответствует условию.

Давление насыщенных паров летнего бензина всех марок должно быть не более 66700 Па. По условию задачи давление насыщенных паров  соответствует норме и составляет 66500 Па. Таким образом, появление паровых пробок  в жаркое время года исключено.

 

Кривая перегонки  бензина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  3.

Установить  марку дизельного топлива, предназначенного для работы в тракторах и автомобилях  при заданной температуре окружающего  воздуха. Определить вид топлива, если содержание серы в нем известно. Как отразится величина цетанового числа на работе дизельного двигателя и содержание фактических смол на его техническое состояние? Укажите для установленной марки дизельного топлива  температуру помутнения, застывания и вспышки. Как влияет величина этих параметров на качество топлива?

Температура окружающего  воздуха - -30 ⁰С.

Цетановое число – 47.

Массовая доля серы – 0,35%.

Концентрация фактических  смол 34 мг на 100 см³ топлива.

 

Марка топлива  будет З-0,35-(-45). Зимнее топливо, по содержанию серы относится ко второму виду, значение температуры застывания было взято с учетом того, что температура окружающего воздуха -45⁰С.

Цетановое число определяет жесткость и экономичность работы дизелей. Цетановое число определяет не только характер протекания процесса сгорания при установившейся работе, но и пусковые качества топлива.

Цетановое число дизельного топлива влияет на запуск двигателя. Для нормального пуска и плавной  работы дизеля необходимо, чтобы топливо  зимних сортов имело  цетановое число  – 45 … 50 ед. По условию задания -47.

Фактические смолы – это остаток, образовавшийся в стеклянной чашке после испарения определенного объема испытуемого топлива на водяной бане в струе воздуха. Концентрация фактических смол влияет на способность топлива противостоять повышенному образованию нагара и закоксовыванию форсунок. Концентрация для зимнего дизельного топлива не должна превышать 30 мг на 100 см³. По условию задачи концентрация фактических смол 34 мг на 100 см³ топлива, что превышает норму, а значит, нагарообразование будет повышенным.

Температурой помутнения называют температуру, при которой теряется фазовая однородность топлива. Появившиеся кристаллы забивают топливные фильтры, что ведет к нарушению или прекращению подачи топлива.

Для зимних дизельных топлив температура помутнения не должна превышать  -25⁰ С.

Температура полной потери подвижности носит название температуры  застывания. Температура застывания для зимнего топлива -35 град.

Температура вспышки  – это минимальная температура, при которой пары топлива, нагреваемые в специальном аппарате, образуют горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. По температуре вспышки оценивают огнеопасность нефтепродуктов, а также количество фракций с высоким давлением паров. Температура вспышки не ниже 35 град.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  4.

Дана группа моторного масла по эксплуатационным свойствам, класс вязкости и значение кинематической вязкости при 100⁰С. В соответствии с классификацией моторных масел установить марку масла для конкретного типа двигателя и указать величину индекса вязкости. Содержит ли это масло загущенную вязкостную присадку? Указать выпускается ли она в настоящее время и допускается ли к назначению вновь разрабатываемую и модернизированную технику? Как определяется кинематическая вязкость масла?

Тип двигателя  – дизельный.

Группа масел  по эксплуатационным свойствам –  Г₂.

Класс вязкости – 4_з/10.

Кинематическая  вязкость при 100⁰ С – 10 сСт.

Кинематическая  вязкость при 40⁰ С – 89 сСт.

 

По условиям, данным в задаче, марка всесезонного моторного масла: М-  4_з/10Г₂    (SAE 10W-30) для высокофорсированных дизельных двигателей без наддува или с умеренным наддувом, работающих в условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений.  Содержание присадок масел данной группы составляет до 11%. Масло  обладает высокими моющее-диспергирующими и противоокислительными свойствами, большим запасом нейтрализующих веществ. Применяется для таких дизельных двигателей как: СМД-60/62, СМД-21/22, ЯМЗ-238НБ и т.д. 

Для масел с  загущающими присадками индекс вязкости не должен быть ниже 90. Метод определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозометр. Для вискозометров используют стекла с малым коэффициентом температурного расширения.

В качестве термостата или бани вискозиметра используют прозрачный сосуд. Нефтепродукт, находящийся в вискозиметре, погружают не менее чем на 20 мм ниже уровня жидкости в бане и на 20 мм над дном сосуда. Баню вискозиметра снабжают устройством для регулирования температуры жидкости.

Для заполнения термостата используют следующие жидкости: технический этиловый спирт — для температуры от —60 до +15 °С; дистиллированную воду — для температуры от 15 до 60°С; глицерин или раствор глицерина с водой 1:1 или светлое нефтяное масло – для температуры свыше 60⁰С.

Перед проведением испытания подбирают вискозиметр с пределами измерения, соответствующими ожидаемой вязкости испытуемого нефтепродукта. Вискозиметр должен быть сухим и чистым. Между определениями вискозиметр промывают растворителем и сушат воздухом. В качестве растворителей применяют бензин-растворитель для резиновой промышленности, нейтральный эфир, ацетон, толуол и т.п. Периодически вискозиметр промывают хромовой смесью, затем прополаскивают дистиллированной водой, ацетоном и сушат воздухом.

Пробу нефтепродукта  фильтруют через сито, стеклянный или бумажный фильтр. При необходимости нефтепродукт сушат безводным сульфонатом натрия или прокаленной крупнокристаллической поваренной солью и затем фильтруют через бумажный фильтр. Если вязкость нефтепродукта определяют при температуре ниже 95°С, то его предварительно подогревают. Вискозиметр заполняют испытуемым нефтепродуктом и помещают в баню, где устанавливают нужную температуру.

Рассчитывают  кинематическую вязкость испытуемого  нефтепродукта по формуле:

ν = с•t,

где ν – кинематическая вязкость, сСт;

с – калибровочная  постоянная вискозометра, сСт/с;

t – среднее арифметическое значение времени истечения, с.

 

Рис.  Автоматическая система измерения кинематической вязкости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 5.

Установить  группу и марку моторного масла, предназначенного для работы двигателя  указанной форсированности в определенный период года. Оцените вязкостно-температурные свойства масла по величине индекса. Вязкость и склонность его к лако- и нагарообразованию по назначению термоокислительной стабильности.

Двигатель –  высокофорсированный, карбюраторный.

Время года – лето.

Индекс вязкости – 110.

Термоокислительная  стабильность при 250⁰С – 80 мин.

 

По данным задачи марка масла – М- 14 Г₂  Летнее масло для высокофорсированных дизельных двигателей для эксплуатации в тяжелых условиях. Масло обладает достаточно хорошей вязкостно-температурной характеристикой, т.к. его индекс вязкости составляет 110, что  соответствует  норме. Индекс вязкости для летних моторных масел должен быть не менее 95.