Лабораторный практикум ЭМ июнь 2012 КРАСНОЯРСК

пробы, что приводит к уменьшению светового потока.

Предельная температура фильтруемости определяется в момент значительного помутнения пробы.

Температура застывания определяется в момент полного помутнения пробы, что приводит к перекрытию светового потока.

Температура пробы контролируется электронным температурным датчиком, закрепленным в криостате.

Устройство прибора

В общем корпусе собраны отдельные функциональные блоки прибора: импульсный источник питания, криостат, блок управления прибором и отображения полученной информации. Блок-схема прибора показана на рисунке 24.

Криостат собран на батарее Пельтье и предназначен для охлаждения пробы объемом 2,5 мл до температуры минус 60°С. Питание криостата регулируется широтно-импульсным способом для достижения плавного и равномерного охлаждения пробы.

Ядром электронного блока управления являются два микропроцессора работающие синхронно от одного таймера. Микропроцессорная схема управления прибором формирует управляющие напряжения на отдельные блоки схемы, обрабатывает полученную информацию и отображает результаты на символьном жидкокристаллическом дисплее в формате, понятном оператору. Сетевой выключатель питания находится на правой боковой поверхности прибора. Электропитание прибора осуществляется от сети

220 В.

ВОДА				ВОДА
КРИОСТАТ				БЛОК ПИТАНИЯ
Модуль		+ 23В	Источник		Источник	- 220 В
		+ 5В	питания		питания блока
пельтье
			криостата		управления
Модуль
Входной	15 В	DC/DC
усилитель
			6	ЖКИ	-5 В
2-х канальный	5
АЦП		Микропроцессор	6
				Пульт
				управления
			-5 В
	Рис. 24. Блок-схема прибора

121

122

Рис. 25. Лицевая панель прибора:

1 – экран цифрового индикатора (дисплея), 2 – индикатор питания, 3 – кнопка коррекции, 4 – кнопка коррекции, 5 – сигнальный зуммер, 6 – кнопка и светодиод СТОП, 7 – кнопка и светодиод ПУСК, 8 – кнопка и светодиод ФУНКЦИЯ

Краткие теоретические сведения

Углеводороды входящие в состав дизельных топлив имеют высокие температуры кристаллизации. При эксплуатации автомобилей в условиях отрицательных температур склонность углеводородов к кристаллизации и застыванию приводит к прекращению подачи топлива в цилиндры двигателях.

Различают характерные низкотемпературные свойства дизельного топлива: температуры помутнения; температуру кристаллизации и температуру застывания. По этим показателям стандартом установлены марки дизельных топлив.

Особенно важным показателем для использования топлива в условиях низких отрицательных температур является предельная температура фильтруемости, еѐ значение практически ограничивает температурный предел применения той или иной марки топлива.

Порядок выполнения работы

В процессе выполнения работы определяем: температуру помутнения; температуру предельной фильтруемости; температуру застывания дизельных топлив.

Для анализа используют обезвоженное топливо по ГОСТ 20287-74. В чистую сухую пробирку налить испытуемое топливо. Высота пробы в пробирке должна быть не ниже 22 мм.

Пробирку закрытую специальной пробкой устанавливают в криостат прибора и оставляют на 5 минут для выравнивания температур в криостате и пробе.

Подают воду в систему охлаждения прибора и включают питание тумблером СЕТЬ на боковой панели прибора. При этом на дисплее появляется надпись «WAТЕR», напоминающая оператору о необходимости контроля за подачей воды.

Нажать и удерживать кнопку «ПУСК» до появления сообщения DIESEL. Отпустить кнопку при этом отображается корректирующее число. Нажать и удерживать кнопку ПУСК до исчезновения корректирующего числа, затем отпустить кнопку. На дисплее отображается величина светового сигнала (А) и текущая температура (Т).

Нажать и удерживать кнопку ПУСК до появления на второй строке символа «*», что означает команду включить криостат на охлаждение. Скорость охлаждения пробы контролируется микропроцессором и не должна превышать 3 град, в минуту.

На протяжении всего измерения каждые 4–6 сек, на дисплее прибора будет отображаться текущая температура пробы, а также значение сигнала с датчика прибора.

Криостат имеет 17 ступеней охлаждения, переход к последней ступени

123

сопровождается одиночным сигналом зуммера.

При определении температуры помутнения на дисплее появится сообщение «Тр=ххххх» , где ххххх – температура помутнения исследуемого образца.

При определении предельной температуры фильтруемости на дисплее появится сообщение «Тf=ххххх», где ххххх – предельная температура фильтруемости исследуемого образца.

При определении температуры застывания на дисплее появиться сообщение «Тz=ххххх», где ххххх – температура застывания исследуемого образца. Прибор издает серию из 4-х звуковых сигналов и отключает криостат, при этом исчезает символ «*». Измерение закончено.

Записать температуру помутнения (Тр), предельную температуру фильтруемости (Тf) и температуру застывания (Тz).

Выключить питание тумблером СЕТЬ и перекрыть воду.

Криостат отогревается 5–10 минут в зависимости от достигнутой температуры. Вынуть пробирку из криостата, слить пробу, промыть и просушить пробирку. Прибор готов к повторным измерениям.

Обработка результатов измерений.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Результат округляют до целого числа и делается вывод о соответствии данного топлива требованиям стандарта.

Выводы по лабораторной работе № 2 делаются путем сравнения показателей качества испытуемого топлива с ближайшим прототипом стандартного топлива.

	Топливо			Показатели качества
		γ	ЦЧ	tвсп	Кф	Тп	Тф	Тз
	испытуемое
	стандартное
		Контрольные вопросы к лабораторной работе № 2

1.Углеводородный состав дизельного топлива.

2.Показатели качества дизельного топлива, нормируемые стандартами.

3.Оценка самовоспламеняемости дизельного топлива.

4.Мягкая и жесткая работа дизельного двигателя, показатели оценки этих режимов.

5.Низкотемпературные свойства дизельного топлива, методы оценки.

6.Фильтруемость дизельного топлива.

7.Классификация топлива ЕВРО дизельное.

124

Лабораторная работа № 3

Определение фактических смол в топливе

Цель работы: определить содержание фактических смол в топливе.

Инструкция по технике безопасности для лабораторной работы № 3

Приступать к выполнению лабораторной работы можно только с разрешения преподавателя, убедившись в исправности приборов и оборудования. При выполнении работы:

1)запрещается касаться нагревательных и токоведущих элементов приборов;

2)исключить попадание паров топлива и перегретого пара на оголенные участки тела;

3)рабочее место должно быть свободно от посторонних предметов;

4)по завершении работы, образцы топлива должны быть слиты в специальную емкость, приборы выключены.

Аппаратура и реактивы

Прибор для определения фактических смол в топливе по методу Бударова (рис. 26). Аналитические весы, мерные цилиндры по 50 мл 2 шт., тигельные щипцы, дистиллированная вода – 100 мл, образец топлива – 100 мл.

Прибор состоит из бани с электрическим нагревателем, в которой имеются четыре кармана для стаканов с испытуемым топливом и водой для образования пара. Водяной пар поступает в стаканы с топливом через специальные каналы. Пары топлива и воды собираются в конденсаторе. Температура в бане поддерживается в заданном режиме с помощью контактного термометра и электронного реле. Прибор позволяет проводить два параллельных определения одновременно. При испытании бензина баню разогревают до 160 ºС, дизельного топлива – до 225 ºС. Заданная температура поддерживается с точностью ± 5 ºС.

Краткие теоретические сведения

Образование смол в топливе связано с его химической стабильностью, которая, в свою очередь, обусловливается наличием в топливе непредельных углеводородов.

Обычно в бензины, которые содержат продукты крекинга и коксования, добавляют антиокислители. В современных отечественных бензинах содержание смол не должно превышать 5 мг/100 мл на месте производства и 7 мг/100 мл на месте потребления.

125

126

Рис. 26. Прибор для определения фактических смол в топливе 1 – карман для воды; 2 – стакан для воды; 3 – крышка кармана для воды; 4 – термометр; 5 – стакан для топлива;

6 – крышка кармана для топлива 7 – карман для топлива; 8 –штуцер для сообщения с атмосферой; 9 – холодильник; 10 – трубка для слива конденсата; 11 – отверстие с пробкой для удаления остаточных продуктов; 12 –нагреватель; 13 – термостат;

14 – датчик температуры; 15 – панель управления

Процессы окислительной полимеризации углеводородов, приводящие к образованию смол, зависят главным образом от температуры и различных катализаторов.

При эксплуатации двигателя на топливе с содержанием смолы более установленной нормы может происходить их отложение во впускном трубопроводе, на тарелках выпускных клапанов, стержнях впускных клапанов. При этом мощность двигателя снижается на 15–20 %, а в отдельных случаях происходит полный отказ двигателя.

Для определения наличия фактических смол применяют два метода: по ГОСТ 8489–58 (метод Бударова) и ГОСТ 1567–56.

В настоящее время наиболее распространен метод Бударова. По данному методу топливо выпаривается из стакана под струей водяного пара, а смолистые вещества определяются по разности веса чистых стаканов и веса стаканов после выпаривания топлива.

Порядок проведения работы

1.Включить прибор в сеть и прогреть до температуры 160 ºС.

2.Промыть два стакана, поставить их в карманы бани и выдержать в течение 20 мин при температуре 160 ºС.

3.Открыть карманы бани, вытащить щипцами стаканы и охладить до температуры окружающей среды.

4.Взвесить стаканы с точностью до 0,0002 г, номера стаканов и результаты взвешивания записать в журнал.

5.В два металлических стакана налить дистиллированную воду в следующем количестве: при испытании бензинов – 25 мл, при испытании дизельного топлива – 60 мл.

6.В два предварительно взвешенных стакана налить по 25 мл бензина или по 10 мл дизельного топлива и поставить их в карманы прибора, нагретого до установленной температуры, карманы осторожно закрыть крышками.

7.Немедленно после этого стаканы с водой установить в карманы и закрыть крышками.

8.Через 60 мин стаканы, в которые было залито топливо, вынуть, охладить и взвесить с точностью до 0,0002 г.

9.Количество фактических смол (Х) в мг/100 мл топлива для каждого стакана вычислить по формуле:

	Х	Y2 Y1	100,	(16)
		V

где Y1 – вес чистого стакана, мг; Y2 – вес стакана со смолами, мг; V – объем испытуемого топлива, мл.

127

Содержание фактических смол вычисляют как среднее арифметическое двух параллельных определений. Результат испытаний округляют до целых единиц. Допускаемые расхождения для двух параллельных определений приведены в табл. 60.

	Таблица 60
Допускаемые расхождения по содержанию смол
Содержание фактических смол	Допускаемое расхождение
До 1,5 мг/100 мл	2 мг
От 1,5 до 40 мг/100 мл	3 мг
От 40 до 100 мг/100 мл	3 % от меньшего результата
Более 100 мг/100 мл	15 % от меньшего результата

Содержание фактических смол до 2 мг/100 мл расценивается как их отсутствие. Результаты отдельных испытаний одного и того же топлива сравнимы только в том случае, если между испытаниями прошло не более 5 суток.

По результатам определения сделать вывод о соответствии топлива по данному показателю качества требованиям государственного стандарта.

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 3

1.Свойства непредельных углеводородов влияющие на качество нефтепродуктов.

2.Индукционный период бензинов, влияние условий хранения на продолжительность индукционного периода.

3.Влияние фактических смол содержащихся в топливах на работу

ДВС.

128

Лабораторная работа № 4

Определение показателей качества свежих и работающих моторных масел

Цель работы: определить основные показатели качества моторных масел и дать заключение о возможности их применения.

Инструкция по технике безопасности при выполнении лабораторной работы № 4

При выполнении лабораторной работы необходимо соблюдать особую осторожность. К работе можно приступать только с разрешения преподавателя и при его участии. При выполнении работы:

запрещается нагревать на открытом огне горючие, легковоспламеняющиеся жидкости;

опыты с горючими жидкостями проводить только в вытяжном шкафу; по окончании опыта отключить приборы и оборудование, жидкости

слить в специальную емкость.

Определение кинематической вязкости масла

Приборы и оборудование

Капиллярный вискозиметр ВПЖ-2 с диаметром капилляра 0,8–1,7 мм; химический стакан емкостью 2 л высотой 170 мм; термометры ртутные по ГОСТ 2045-43 с ценой деления 0,1 ºС и пределами измерения 0–100 ºС; секундомер с ценой деления 0,2 с; штатив; электроплитка; мешалка; образец; образец масла 100 мл.

Краткие теоретические сведения

Вязкость и ее зависимость от температуры являются важнейшими показателями качества моторных масел. Поэтому моторные и трансмиссионные масла маркируют по вязкости. Масла для двигателей внутреннего сгорания и трансмиссии – по кинематической вязкости в сантистоксах при 100 ºС.

Оценка изменения вязкости масла от температуры может производиться по нескольким показателям. Наиболее простой – это отношение величины вязкости при двух температурах: 50 ºС и 100 ºС. Чем меньше численное значение отношения 50/100, тем положе вязкостно-температурная характеристика, и лучше эксплуатационные свойства масла. Для моторных масел это отношение находится в пределах 4–9. В ряде стандартов вместо

129

этого отношения указывается индекс вязкости.

При определении индекса вязкости масло сравнивается при двух температурах с двумя эталонными маслами. При этом эталонное масло с хорошими вязкостными свойствами имеет индекс вязкости 100, а с плохим (крутая вязкостно-температурная характеристика) имеет индекс вязкости 0.

Индекс вязкости определяют по номограмме (прил. П 19), составленной на основе значений вязкости масла в сантистоксах при 50 ºС, или по таблицам, приведенным в стандартах.

Порядок выполнения работы

Вискозиметр заполняют исследуемым маслом и помещают в воду, налитую в стакан (см. лабораторную работу № 2). Доводят температуру воды до 50º±0,1 ºС, после чего начинают определять время истечения масла через капилляр вискозиметра. Делают три замера, результаты записывают в журнал.

Определение вязкости масла производится при трех температурах (50 ºС, 70 ºС, 100 ºС). Для определения вязкости при температуре 100 ºС, вода в стакане доводится до кипения.

Кинематическую вязкость масла при заданной температуре вычисляют по формуле:

	= ∙	ср	(17)

где с – постоянная вискозиметра (сСm/с), τср – среднее время из трех отсчетов времени истечения испытуемого масла (с).

Определение условной вязкости моторного масла

Аппаратура и материалы

Вискозиметр Энглера типа ВУ – 1 компл.; ртутные термометры – 2 шт.; измерительная колба – 1 шт.; секундомер – 1 шт. Масло нефтяное, имеющее вязкость 6–10 сСт и температуру вспышки в открытом тигле не ниже 180 ºС для заполнения ванны вискозиметра. Образец испытуемого масла – 250 мл.

Краткие теоретические сведения

Условной вязкостью называют отношение времени истечения 200 мл данного продукта в вискозиметре Энглера при температуре испытания к времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20 ºС.

130