Контрольная работа по дисциплине «Топливо и смазочные материалы»

Задание на контрольную работу по дисциплине: «Топливо и смазочные материалы» заочникам специальности 110304.65 «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК», 110301.65 «Механизация сельского хозяйства».

 

Дополнить пояснения по определению основных положений, от которых зависит изучение дисциплины «Топливо и смазочные материалы» с приведением формул, наглядных примеров и неоспоримых фактов

 

1. Бензин  — это сложная смесь легких ароматических, нафтеновых, парафиновых углеводородов и их производных с числом углеродных атомов от 4 до 10, средней молекулярной массой около 100, выкипающая в пределах 35... 200 °С. Бензины — легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтые (без специальных добавок) жидкости.

 

2. Смолы — это темно-коричневые жидкие или полужидкие вещества с плотностью около 1000 кг/м3, молекулярной массой 350... 900. Они обладают сильной красящей способностью, легко растворимы во всех нефтепродуктах и органических растворителях (кроме ацетона и спирта). Смолистые и смолообразующие вещества всегда содержатся в бензине. Их количество зависит от технологии получения, способа очистки, длительности и условий хранения топлива.

 

3. Тяжелые  молекулы углеводородов - входят в состав смол и не могут испариться, они откладываются на горячих стенках трубопроводов, забивают жиклеры. Значительное накопление смолистых веществ приводит к уменьшению проходных сечений различных участков топливоподающей аппаратуры, всасывающего коллектора, что снижает мощность и ухудшает экономичность двигателя.

 

4. Коррозия — это разрушение поверхности металла под действием химических или электрохимических процессов. Коррозионный износ металлов вызывают самые разнообразные соединения: кислоты, щелочи, вода, многие газы( особенно сернистые и ванадиевые) и другие вещества. Коррозия резервуаров, цистерн, топливных баков, трубопроводов, деталей топливоподающей аппаратуры происходит при наличии в топливе коррозионно-агрессивных соединений, таких, как водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи, активные сернистые соединения, вода, низкомолекулярные органические кислоты. Углеводороды топлива коррозию металлов не вызывают.

 

5. Органические  кислоты - в небольшом количестве всегда присутствуют в бензине. Основную массу кислых соединений составляют нафтеновые кислоты R — СООН и фенолы (чаще С6Н5ОН). Их коррозионная активность гораздо ниже, чем у минеральных. Наиболее энергично они взаимодействуют с цветными металлами (свинец, цинк), на черные (сталь, чугун) действуют очень слабо. С повышением температуры активность органических кислот возрастает.

 

6. Токсичные компоненты  выпускных газов по разному действуют на организм человека. Окись углерода вызывает кислородное голодание организма, поражение центральной нервной системы. Окислы азота (NOx), попадая в организм человека, соединяются с водой, образуя азотсодержащие кислоты. Образуются окислы азота в результате окисления азота воздуха кислородом. В бензиновых двигателях 95 % окислов азота находится в виде NO, небольшое количество — в виде NO2, N2O5. Максимальное количество окислов азота образуется при а = 1,05 ... 1,10. Альдегиды (формальдегид, акромин, ацетальдегид и др.) раздражающе действуют на слизистые оболочки и поражают центральную нервную систему. Самая многочисленная группа токсичных веществ в выхлопных газах —углеводороды (СН), являющиеся продуктами неполного сгорания. Их может быть несколько десятков наименований. К числу канцерогенных веществ относятся бензпирен, полициклические ароматические углеводороды, антрацены. Кроме того, в составе выхлопных газов находятся токсичные окислы серы, соединения свинца, брома, хлора (этилированные бензины).

 

7. Детонация — это взрывное сгорание топливовоздушной смеси, которое чаще всего происходит при неправильном выборе бензина для двигателей с высокой степенью сжатия, когда возрастает интенсивность процессов окисления, нормальное горение переходит во взрывное. В конце фазы горения скорость распространения фронта пламени резко увеличивается, достигая 1500... 2000 м/с. Поскольку пространство камеры сгорания невелико, упругие детонационные волны многократно ударяются и отражаются от стенок камеры сгорания, что вызывает характерный для детонации металлический стук.

 

8. Октановое число – это способность топлива противостоять детонации. Его устанавливают методом сравнения с эталонным топливом, которое составляют из двух индивидуальных углеводородов: изооктана (высокая устойчивость к детонации) и n - гептана (низкая стойкость). Физические свойства этих углеводородов близки, но строение различно, чем и объясняется разная устойчивость к детонации. Условно детонационная стойкость изооктана принята за 100 ед. Он начинает детонировать только в двигателях с очень высокой степенью сжатия (более 9). Детонационная стойкость n - гептана принята за 0 ед. Смешивая эти углеводороды в определенном соотношении, можно получать эталонные топлива с октановым числом от 0 до 100 ед.

 

9. Октановым числом называют процентное содержание (по объему) изооктана в искусственно приготовленной смеси, состоящей из изооктана и n-гептана, по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому топливу. Так, например, в марке бензина А-76 цифра 76 показывает октановое число: его устойчивость к детонации такая же, как у смеси, состоящей из 76 % изооктана и 24 % гептана. Значение октанового числа указывают в марке бензина.

В нашей стране октановое число оценивают двумя методами: моторным (ГОСТ 511—66) и исследовательским (ГОСТ 8226—66). Более широко распространен моторный метод. Октановое число по этому методу определяют на одноцилиндровой установке ИТ 9-2М, конструкция которой позволяет проводить испытания с переменной степенью сжатия (от 4 до 10 ед).

 

10. Бензин «Нормаль-80» - предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регуляр-91» предназначен для эксплуатации взамен этилированного бензина А-93.

 

11. Бензины «Премиум-95»  и «Супер-98» - полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.

 

12. Антидетонаторы - с целью ускорения перехода на производство неэтилированных бензинов взамен этиловой жидкости допускается использование марганцевого антидетонатора в концентрации не более 50 мг Мп /дм3 для марки «Нормаль-80» и не более 18 мгМп /дм3 для марки «Регуляр-91». В качестве антидетонатора используют также тетраэтилсвинец (ТЭС): Рв (С2Н5)4 ТЭС —это густая бесцветная ядовитая жидкость. Плотность 1659 кг/м3, температура кипения 200°С, легко растворяется в нефтепродуктах и не растворяется в воде. ТЭС тормозит образование перекисных соединений в топливе, что уменьшает возможность возникновения детонации. Наиболее эффективно введение антидетонатора в количестве до 0,5 ... 1,0 г/кг. При большей концентрации значительно возрастает ядовитость бензина, иногда снижается надежность работы двигателя из-за накопления свинца в камере сгорания, а детонационная стойкость повышается незначительно.

ТЭС очень ядовит, может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться, а также попадать в организм через дыхательные пути. Даже небольшие дозы ТЭС в пище вызывают смертельные отравления.

 

13. Бензол - в соответствии с европейскими требованиями по ограничению содержания бензола введен показатель объемной доли бензола, составляющий не более 5 %. Установлена норма плотности при 15 °С по показателю. Ужесточена норма на массовую долю серы до 0,05 %. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах по ГОСТ 16350-80. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С. Введен показатель «индекс применяемости». В ГОСТ Р 51105-97 наряду с отечественными включены международные стандарты на методы испытаний (150, ЕЫ, АЗТМ).

 

14. Неэтилированные  бензины с улучшенными экологическими  показателями - с целью обеспечения Москвы и других регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта экологически чистыми топливами разработан ряд технических условий на автомобильные неэтилированные бензины с улучшенными экологическими показателями: городские (ТУ 38.401-58-171-96), «Ярмарка» (ТУ 38.301-25-41-97) и др.

На автомобильные бензины, вырабатываемые ОАО «Московский НПЗ», распространяются ТУ 38.401-58-171-96; на бензины, вырабатываемые ОАО «СлавнефтеЯрославнефтеоргсинтез», ТУ 38.301-25-41-97. По сравнению с ГОСТ Р 51105-97 в этих технических условиях установлены более жесткие нормы по содержанию бензола, предусмотрено нормирование ароматических углеводородов и добавление моющих присадок.

 

15. Дизельное топливо — это сложная смесь парафиновых (10 .. 40 %), нафтеновых (20 … 60%) и ароматических (14 … 30%) углеводородов и их производных средней молекулярной массой 110 … 230, выкипающих в пределах 170 ... 380 °С. Температура вспышки составляет 35 ... 80 °С, застывания ниже — 5 °С. Растворимость воды в топливе примерно 0,06 кг/м3, кислорода (3,3 ... 3,5) 10-6 м3/кг, коэффициент рефракции 1,37 ... 1,58, поверхностное натяжение (30 ... 31) 10-3 Н/м, относительная диэлектрическая проницаемость 1,80 ... 2,10, удельное сопротивление (2 ... 3)  1010 Ом-м, удельная теплоемкость 1,90 ... 2,60 кДж/кг-°С, теплопроводность 0,14 Дж/м-с-°С (при 100 °С), температурный коэффициент объемного расширения 0,012 °С1, теплота испарения 234 ... 270 кДж/кг.

 

16. Дизельное топливо  по ГОСТ 305-82 - летнее (Л), применяемое при температурах окружающего воздуха от 0 °С и выше; зимнее (3), применяемое при температурах до минус 20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь температуру застывания t заст < минус 35 °С и температуру помутнения tп< 25 °С), или зимнее, применяемое при температурах до минус 30 °С (тогда оно должно иметь t заст < минус 45 °С, t п < минус 35 °С); марки А - арктическое, температура применения которого до минус 50 °С. Содержание серы в дизельном топливе марки Л не превышает 0,2 %, марки 3 - 0,5 %, а марки А - 0,4 %. Для удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой застывания 0 °С без нормирования температуры помутнения.

В соответствии с ГОСТ 305-82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее - с учетом содержания серы и температуры застывания (3-0,2- минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.

 

17. Вязкость — сопротивление, которое оказывают частицы жидкости их взаимному перемещению под действием внешней силы. Это величина, обратная текучести. Различают вязкость абсолютную (динамическая, кинематическая)  и условную.

 

18. Динамическая  вязкость (N) — коэффициент внутреннего трения. Сила внутреннего трения F между двумя слоями жидкости определяется по

уравнению:

где N  динамическая вязкость; S — площадь слоя;dv - градиент скорости сдвига слоев жидкости в направлении, перпендикулярном движению. Единицей измерения динамической вязкости является пуаз (П) и сотая его часть — сантипуаз (сП). Пуаз численно равен сопротивлению, возникающему при перемещении двух слоев жидкости площадью 1 см2, находящихся один от другого на расстоянии 1 см и перемещающихся со скоростью 1 см/с под действием силы в 1 дину. В международной системе единиц размерность вязкости будет Нс/м2. 1П=0,1  Н-с/м2.

 

19. Кинематическая  вязкость (v) — удельный коэффициент внутреннего трения. Между динамической и кинематической вязкостью существует зависимость v = n /p, т. е. кинематическая вязкость равна отношению динамической к плотности. Значение вязкости существенно зависит от температуры, поэтому при символе, обозначающем ее, обычно указывают температуру, при которой она дается nг, V1. В топливе для быстроходных дизелей вязкость нормируют при 20 °С, а для тихоходных — при 50 °С. Кинематическую вязкость измеряют в стоксах (Ст) или санти-стоксах (сСт). Вязкость дистиллированной воды при 20,2 °С составляет 1 сСт. Размерность стокса см2/с. В системе СИ размерность кинематической вязкости м2/с. 1Ст= 10~4  м2/с, 1 сСт=10-6  м2/с.

Для различных' марок-дизельного топлива кинематическая вязкость составляет 1,5—6,0 сСт~ при 20 °С. Определяют кинематическую вязкость (ГОСТ 33—66) по времени истечения определенного ^количества топлива через капилляр вискозиметра при температуре 20 °С.

 

20. Условная вязкость — отвлеченная безразмерная величина. Она показывает, во сколько раз вязкость нефтепродукта при температуре измерения больше или меньше вязкости дистиллированной воды при 20 °С. Условную вязкость выражают в градусах — °ВУ.

 

21. Коксовое число —это способность топлива образовывать углистый остаток при высокотемпературном (800 ... 900 °С) разложении без доступа воздуха (ГОСТ 19932—74). Количество кокса зависит от глубины очистки топлива, главным образом от смолисто-асфальтовых соединений. Коксуемость увеличивается при повышенной вязкости и тяжелом фракционном составе. В соответствии со стандартом коксовое число не должно быть больше 0,03 %. Эта величина небольшая, поэтому чаще определяют коксуемость 10 % остатка топлива после разгонки. В этом случае допустимое значение будет в 10 раз больше — не выше 0,3 %.

 

22. Зола представляет собой минеральный остаток, образующийся после сжигания топлива в воздухе при температуре 800 ... 850 °С (ГОСТ 1461—75). Зола не только участвует в образовании нагаров, но также повышает износ деталей двигателя. Ее количество не должно превышать 0,02 %.