НЕФТЕБАЗ И НЕФТЕХРАНИЛИЩ 1 часть

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

В зависимости от области применения моторные масла делят на группы А, Б, В, Г, Д, Е. Масла группы Б, В, Г подразделяют на подгруп- пы Б1, Б2, В1, В2 и Г1, Г2. Индекс 1 присвоен маслам для карбюратор- ных двигателей, индекс 2 – для дизелей. Универсальные моторные мас- ла, предназначенные для использования как в дизелях, так и карбюра- торных двигателях одного уровня форсирования, индекса в обозначении не имеют.

Условные обозначения моторных масел по ГОСТ 17479.1-85: первый буквенный индекс М обозначает моторное масло; цифровой индекс указы- вает класс вязкости (8, 10, 12 или 63/10); второй буквенный индекс А, Б, В, или Г – группу по эксплуатационным свойствам; цифровой индекс 1 обо- значает, что масло для карбюраторных двигателей, а индекс 2 – для ди- зельных двигателей. Универсальные масла, принадлежащие к разным группам, имеют двойное обозначение, в котором первое характеризует масло при применении в дизелях, второе - в карбюраторных двигателях. Индекс «з» означает наличие загущенных присадок в масле.

Примеры обозначения моторных масел:

∙М-8Г1 – моторное масло класса вязкости 8 для высокофорсированных карбюраторных двигателей;

∙М-10-В2 – моторное масло класса вязкости 10 для среднефорси- рованных дизельных двигателей;

∙М-6з/10-В2 – моторное масло класса вязкости 6з/10, загущенное для среднефорсированных дизельных двигателей;

∙М-6з/10-В – моторное масло класса вязкости 6з/10 универсальное для среднефорсированных двигателей.

Моторные масла в соответствии с предъявленными требованиями должны:

∙обладать высокими антикоррозионными свойствами;

∙бесперебойно поступать к трущимся деталям двигателя при лю- бых режимах работы и температурных условиях;

∙обеспечивать минимальный износ деталей двигателя с мини- мальными затратами энергии на преодоление трения;

∙не образовывать при длительной работе двигателя нагаро- и ла- коотложений на деталях цилиндропоршневой группы и низкотемператур- ных отложений в каналах маслоподачи и на стенках картера;

∙иметь высокую стабильность (не изменять своих свойств в про- цессе работы и при хранении);

151

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

∙уплотнять зазоры в сопряжениях работающего двигателя (цилин- дропоршневой группы);

∙отводить тепло от трущихся деталей и продукты износа из зоны

трения;

∙обеспечивать минимальный расход в двигателе и большой срок службы до замены;

∙быть экономичным.

Соответствие классов вязкости отечественных и зарубежных мотор- ных масел представлено в табл. 3.4, соответствие по группам эксплуатаци- онных свойств – в табл. 3.5.

Таблица 3.4

Соответствие классов вязкости отечественных моторных масел классификации SAE

Класс вязкости			Класс по SAE/300e	Класс вязкости		Класс по SAE/300e
33			5	33		5W-20
43			10	43/6		10W-20
53			15	43/8		10W-20
63			20	43/10		10W-30
6			20	53/10		15W-30
8			20	53/12		15W-30
10			30	53/14		15W-40
12			30	63/10		20W-30
14			40	63/14		20W-40
16			40	63/16		20W-40
20			50	–		–
						Таблица 3.5
		Ориентировочное соответствие моторных масел
			по группам эксплуатационных свойств
	Группы ГОСТ 17479.1-85			Группы API
			А	SB
			Б	SC/CA
			Б1	SC
			Б2	CA
			В	SD/CB
			В1	SD
			В2	CB
			Г	SE/CC
			Г1	SE
			Г2	CC
			Д	CD
			Е	–

152

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Основное назначение трансмиссионных масел – смазывание высо- конагруженных зубчатых спирально-конических, гипоидных и цилиндриче- ских силовых передач, подшипников и других сборочных единиц и деталей.

Соответствие по группам эксплуатационных свойств представлено в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Соответствие классов вязкости трансмиссионных масел

Класс вязкости ГОСТ17479.2-85	Класс по SAE 13068
9	75W
12	80W/85W
18	90
34	140

Объем потребления трансмиссионных масел на эксплуатацию машин не превышает 1% от расхода топлива и зависит в основном от конструк- тивных особенностей машины.

Согласно ГОСТ 23651-79 (с изм.) предусмотрено восемь марок трансмиссионных масел: ТСп-14,5: ТЭп-15; ТСп-10; ТСп-14; ТСп-15К; ТАп-15В; ТСп-14гип и ТАД-17и. В зависимости от условий применения трансмиссионные масла подразделяются на 5 групп (табл. 3.7). Каждая группа включает несколько марок масел и отличается по назначению, ус- ловиям работы и наличию присадок. Из всех требований, предъявляемых к трансмиссионным маслам, наиболее важным является наличие высоких противозадирных и противоизносных свойств. Обеспечение этого требо- вания достигают путем добавок к трансмиссионным маслам специальных присадок.

Трансмиссионные масла должны:

∙обладать вязкостно-температурными свойствами, обеспечиваю- щими надежную смазку и малые потери мощности при больших нагрузках на всех температурных режимах;

∙обладать высокой несущей способностью смазочной пленки, пре- дотвращающей износ, аварии и задир поверхностей зубьев шестерен;

∙уменьшать износ всех деталей трансмиссии;

∙не вызывать коррозию деталей и не разрушать уплотнительные материалы узлов трансмиссии;

∙быть стабильными при хранении и применении;

∙обеспечивать отвод тепла от трущихся деталей трансмиссии, вы- мывание и удаление продуктов износа из зоны трения;

∙обладать противопенной стойкостью.

153

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

							Таблица 3.7
		Группы трансмиссионных масел, их вязкость
Группа	Назначение		Условие		Наличие		Класс
			работы		присадок		вязкости
1	Прямозубые, спи-		До 1 600 МПа,	Без	противозадир-		18, 34
	рально-коничес-		до 90 оС	ных присадок
	кие и	червячные
	передачи
2	То же		До 2 100 МПа,	С	противозадир-		9, 12, 18, 34
			до 130 оС	ными присадками
3	То же		До 2 500 МПа,	Со	слабыми про-		То же
			св. 150 оС	тивозадирными
				присадками
4	То же, и гипоид-		До 3 000 МПа,	С сильными про-			То же
	ные передачи		до 150 оС	тивокоррозийны-
				ми присадкам
5	Гипоидные пере-		До 3 000 МПа,	С сильными про-			То же
	дачи, работающие		до 150 оС	тивозадирными и с
	при высокой ско-			повышающими
	рости,	ударных		термоокислитель-
	нагрузках			ную	стабильность
				многофункциональ-
				ными присадками

7.Нефтепродукты различного назначения

Взависимости от функционального назначения в процессе эксплуа- тации надежная работа машин обеспечивается применением различных специальных (технических) жидкостей: охлаждающих, пусковых, тормоз-

ных, амортизаторных и промывочных.

Охлаждающие жидкости должны эффективно отводить тепло (об- ладать большой теплоемкостью, хорошей теплопроводностью и неболь- шой вязкостью), иметь высокую температуру кипения и теплоту испаре- ния, обладать низкой температурой замерзания (кристаллизации), не обра- зовывать отложений в системе охлаждения, не вспениваться в процессе работы, сохранять физико-механические свойства при работе и хранении, быть безопасными в пожарном отношении и безвредными для здоровья работающих.

Пусковые жидкости должны обладать высокой испаряемостью и самовоспламеняемостью при низких температурах, обладать свойством не- замерзаемости при низких температурах, высокими противокоррозионны-

154

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

ми и противоизносными свойствами (в топливной системе), стабильно- стью и постоянством физико-химических свойств при хранении.

Тормозные жидкости являются разновидностью гидравлических рабочих жидкостей и наряду с требованиями, предъявляемыми к гидрав- лическим рабочим жидкостям, к ним добавляются специфические требо- вания: обладать хорошей смазывающей способностью, иметь стабильные температурные свойства, низкую температуру застывания (замерзания), высокие противокоррозионные и противоизносные свойства, высокую ус- тойчивость к разрушению резиновых изделий, обладать стабильностью и постоянством физико-химических свойств при длительном хранении.

Амортизаторные жидкости должны обладать низкой температурой застывания, иметь постоянные и высокие вязкостно-температурные свой- ства в широком диапазоне температур, обладать смазывающей способно- стью, иметь высокую термическую и механическую стабильность, обла- дать антикоррозионными и противоизносными свойствами, стабильностью физико-механических свойств при длительном хранении.

Промывочные жидкости должны обладать высокой противокорро- зионной устойчивостью, быть безопасными и безвредными для здоровья работающих, иметь высокие очистительные свойства от смолянистых от- ложений и нагара.

Смазки пластичные – густые мазеобразные вещества (от белого до черного цвета), занимающие промежуточные значения между маслами и твердыми смазочными веществами. Обладают пластичностью, т.е. способ- ностью не деформироваться под действием незначительных нагрузок, а при критических нагрузках начинают течь как смазочные масла. Смазки могут выполнять различные функции: антифрикционные (снижая трение и износ в механизмах), консервационные (предохраняя металлические по- верхности от коррозионного действия внешней среды), уплотнительные (герметизируя затворы в механизмах и оборудовании). Обычно смазки по- лучают из масел с применением специальных загустителей, присадок и до- бавок.

Добавки – твердые вещества (добавляемые к смазкам), нерастворимые в дисперсионной среде смазки. Наиболее распространенные добавки: графит, слюда, асбест, порошки цветных металлов (свинца, цинка, меди и т.д.).

Присадки – вещества, добавляемые в незначительных количествах к топливам, маслам и смазкам для улучшения их природных свойств или придания новых свойств, необходимых в условиях их производства, транспортирования и эксплуатации.

155

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Известны присадки следующих типов: вязкостные, депрессорные, антиокислительные, термоокислительные, антикоррозионные, противо- износные, противозадирные, противопенные, многофункциональные, при- работочные, антиобледенительные (для реактивных топлив). Некоторые присадки способны изменить сразу несколько свойств продукта.

Тетраэтилсвинец (ТЭС) – ( С2Н5)4Рв, представитель присадок, лету- чая, тяжелая маслянистая жидкость, нерастворимая в воде, легко раство- римая в спиртах и эфирах, легко горит и воспламеняется, ρ20 =1652 кг/м3, высокотоксична (Сдоп.= 5·10-6 г/м3). Известна как отличный антидетонатор. Добавляют в бензин в виде этиловой жидкости. В последние годы ставится вопрос о запрещении ТЭС.

Солидол – представитель консервационных водостойких смазок. Может использоваться для смазки тихоходных редукторов.

Битумы нефтяные – твердые или жидкие водонерастворимые орга- нические материалы, представляющие собой смесь углеводородов с остат- ками от перегонки нефти. Различают битумы вязкие и жидкие. Битумы вязкие (БНД 130/200 и др.) используются для дорожных щебеночных по- крытий. Битумы жидкие: СГ – густеющие со средней скоростью, МГ – медленно густеющие со средней скоростью и БГ – быстро густеющие, ис- пользуются в гидротехнических сооружениях и для гидроизоляции.

При добавлении в битум поверхностно-активных веществ в марки- ровках добавляют букву «п» (БНДп 130/220). Кроме перечисленных биту- мов выпускают еще битумы кислотно-упорные (для аккумуляторов), кро- вельные БНК и изоляционные марки БНИ.

Асфальт – смесь битума с минеральными материалами, придающи- ми битуму повышенную устойчивость воздействию температуры.

Газойль – (gas – газ, oil – масло) нефтяная фракция с пределами от 230 до 360 оС. Занимает промежуточное положение между керосином и маслом.

Лигроин – нефтяная фракция, занимающая по tкип промежуточное

положение между бензином и керосином, выкипает при температуре

120 – 140 оС.

Гудрон – черная смолистая масса разной консистенции, остающаяся после отгонки нефти легкой фракции и большей части масляных фракций. Обычно гудрон составляет 10 – 20 % от нефти.

Глицерин – ( С3Н5(ОН)3), сиропообразная бесцветная жидкость слад- кого вкуса, ρ15= 1 265 кг/м3, µ25= 945 сП (мПа·с), хорошо растворима в воде. Применяется для производства взрывчатых веществ, парфюмерии и медицине.

156

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Ацетон – ( СН3СОСН3), бесцветная легковоспламеняющаяся жид- кость, образующая с воздухом взрывоопасные смеси. Ps20 = 180 мм рт. ст., tкип= 56 оС, ρ20= 791 кг/м3, µ15 = 0,337 МПа·с. Смешивается со спиртом в любых пропорциях. Хорошо растворима с эфиром и водой, растворяет смолы и лаки.

Кокс – пористая твердая масса (от серого до черного цвета) высоко- молекулярных тугоплавких и высокоамортизированных углеводородов с незначительным содержанием солей. Основная ценность кокса – низкая зольность, позволяющая применять его для изготовления электродов.

Нефть искусственная – нефть, полученная из угля, горючих слан- цев и др. веществ. (Из 1 000 кг каменного угля можно получить 640 л нефти).

Мазут – остаточные фракции после атмосферной перегонки нефти, составляющие около 50 % нефти. Используют в качестве топлива в энерге- тике, металлургии, котельных.

Нафталин – ароматический углеводород С10Н8, не растворимый в

воде.

Парафин – смесь твердых углеводородов метанового ряда нормаль- ного строения с 18 – 35 атомами углерода в молекуле. Парафины – вещест- ва белого цвета, без запаха, кристаллического строения, Молекулярная масса составляет 300 – 500, ρ15= 800 – 920 кг/м3, с температурой плавления 40 – 60 оС. Парафины используются для получения вазелина, смазок, при- садок. Область применения – парфюмерная, бумажная, кожевенная, тек- стильная промышленность, медицина.

Пенообразователь – жидкость темно-коричневого цвета, применяе- мая для получения воздушной механической пены при тушении пожаров.

Скипидар – сложная смесь, состоящая в основном из углеводородов ряда С10Н16, бесцветная с характерным запахом и не растворимая в воде.

Спирты (алкоголи) – производные углеводородов, содержащие гидроксильную группу у насыщенного атома углерода, вязкость метило- вого спирта µ20= 0,611 МПа·с, этилового – 1,2 МПа·с, н-пропилового – 1,78 МПа·с и т.д.

Эфир – легкий бензин, выкипающий в пределах 60 – 95 оС, получае- мый отгонкой легкой фракции (крекинга) из бензинов прямой перегонки. (Крекинг – процесс переработки нефти и ее фракций, проводимый для улучшения вывода легких фракций и повышения их качества, разработал метод В.Г. Шухов). Крекинг ведется при повышенном давлении и темпе- ратуре в присутствии специальных катализаторов. Эфиры обычно исполь- зуются в медицине.

157

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

План лекций

1.Эксплуатационные требования, предъявляемые к топливам.

2.Показатели качества бензинов.

3.Топлива дизельные.

4.Эксплуатационные требования, предъявляемые к смазочным ма- териалам.

5.Ассортимент масел.

6.Масла моторные.

7.Нефтепродукты различного назначения.

Вопросы для предварительного контроля

1.Эксплуатационные требования, предъявляемые к топливам и сма- зочным материалам.

2.Ассортимент масел.

3.Соответствие классов вязкости моторных масел.

Практические занятия

Теоретическая часть

Давление насыщенных шаров – это давление, производимое паровой фазой, которая находится в равновесии с жидкостью при определенной температуре. Давление насыщенных паров индивидуального чистого ве- щества зависит только от температуры. Для смесей и таких продуктов, как нефть и нефтепродукты, давление насыщенных паров зависит не только от температуры, но и от состава паровой и жидкой фаз и их соотношения. По- этому определение давления насыщенных паров нефтепродуктов пред- ставляет большие трудности. Однако для узких нефтяных фракций, выки- пающих в узком интервале температур без заметного изменения состава фаз, можно с известной степенью приближения считать однозначной зави- симость давления насыщенных паров от температуры. Единица давления в системе единиц СИ – паскаль (Па). Кратные единицы кПа, МПа. Паскаль – давление, вызываемое силой 1 Ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2 и нормально к ней направленной.

158

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

При изучении фракционного состава нефтей и проведении техноло- гических расчетов аппаратуры приходится пересчитывать давление насы- щенных паров нефтепродуктов при одной температуре на давление при другой, а также температуру кипения нефтяных фракций от одного давле- ния к другому. Для осуществления таких пересчетов предложены номо- граммы ([4] и рис. 3.2).

Примеры задач

№1

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 149 ° С. Какова температура кипения этой фракции при 266,6 кПа?

Решение: По номограмме [4] на оси координат находят точку, соот- ветствующую температуре 149 ° С, и из этой точки проводят прямую, па- раллельную оси абсцисс, до пересечения с вертикальной линией, отве- чающей давлению 101,3 кПа. Получают точку А, которая легла на искомый луч. Затем от точки, соответствующей давлению 266,6 кПа, проводят вер- тикаль до пересечения с найденным лучом в точке В. Из точки В проводят горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения со шкалой температур в точке С. Эта точка дает значение искомой темпера- туры кипения, равной 190 ° С.

№2

При разгонке мазута из колбы Кляйзена температура паров в момент замера была равна 150 ° С, а остаточное давление 0,266 кПа. Какова темпе- ратура паров при атмосферном давлении?

Решение: Используют номограмму (рис. 3.2). На левой шкале номо- граммы отмечают температуру 150 ° С, на правой шкале – давление 0,266 кПа. Эти точки соединяют прямой и в точке пересечения со шкалой «температура кипения при нормальном давлении» находят значение иско- мой температуры, равное 330 ° С.

Для подсчета давления насыщенных паров узких нефтяных фракций при низких давлениях пользуются формулой Ашворта

lg(P − 3158) = 7,6715 −	2,68 f (T )	,	(3.1)
	f (T0 )

159

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

где Р –	давление насыщенных паров, Па;
Т –	соответствующая температура, К;
То –	температура кипения фракции при атмосферном давлении, К;
f(T) – функция температуры Т, выражаемая уравнением
	f (T ) =		1250		− 1.	(3.2)
			T 2 + 108000 − 307,6

Функцию f(Т0) определяют аналогично. Значения функции для раз- личных температур (Т и Т0) приведены в табл. 3.8.

Рис.3.2. Номограмма для определения температуры кипения нефтепродуктов в зависимости от давления

№3

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 170 ° С. Определить давление насыщенных шаров

этой фракции при 260 ° С.

Решение: Для решения задачи используем формулу Ашворта (3.1). По табл. 3.8 найдем значения f(Т0) для температуры 170 ° С и f(Т) для

температуры 260 ° С

f(T0) = 4,124 f(T) = 2,924

160