Лабораторна робота № 2

ВИЗНАЧЕННЯ ФРАКЦІЙНОГО СКЛАДУ

КАРБЮРАТОРНОГО ТА ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВ

Мета роботи.Ознайомитись з методикою визначення фракційного складу палива і вивчити його вплив на роботу двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Завдання.Визначити фракційний склад рідкого палива. Побудувати криву перегонки, вказавши на ній характерні точки, і зробити висновок щодо відпо- відності палива за досліджуваними критеріями стандартизованим вимогам або сертифікату якості; оцінити вплив даних критеріїв на роботу ДВЗ.

Загальні відомості

Фракційний склад і тиск насичених парів палива характеризують його випаровуваність та істотно впливають на якість сумішоутворення з повітрям.

Рідке паливо складається із суміші вуглеводнів, які мають різні температури википання, тому процес кипіння, зокрема у автомобільних бензинів, відбувається у діапазоні від 30 до 205С.

Для визначення фракційного складу палива використовують граничні температури википання прийнятих об’ємних частин (фракцій) палива. Характерними точками фракційного складу вважають температури: початку перегонки, википання 10, 50, 90% об’єму палива і завершення перегонки. Температура початку перегонки (t_пп) характеризує можливість виникнення втрат палива від випаровування та утворення “парових пробок” у системі живлення. Усунення цих недоліків можливе, якщо тиск насичених парів літніх видів бензинів становитиме не більше 66,7 кПа. Температура википання 10% (t_10%) характеризує пускову фракцію палива, від якої залежить легкість пуску холодного двигуна. Чим менша температура t_10%, тим легше здійснити пуск, особливо у зимових умовах. На прогрітому двигуні наявність пускової фракції з дуже низьким значенням t_10% може спричинити порушення подачі палива через виникнення “парових пробок”. Тому температура початку перегонки бензину повинна становити не менше 30С, а t_10% – не більше 75С (дод. Б). Робочу фракцію утворюють вуглеводні, що википають від 10 до 90% об’єму палива і характеризуються температурою перегонки 50% (t_50%), яка для бензинів становить 115–125С. Цей показник впливає на якість утворення робочої суміші та швидкість прогрівання двигуна, його прийомистість і стійкість роботи на малій частоті обертання колінчастого вала. За температурою википання 90% (t_90%) бензину і завершення перегонки (t_зп) оцінюють наявність у ньому важких (кінцевих) фракцій, які впливають на інтенсивність та повноту згоряння робочої суміші. Використання палива з температурою t_90% понад 190С та t_зп – 215С прискорює спрацювання деталей циліндро-поршневої групи внаслідок розрідження і змивання оливи, сприяє утворенню нагару і “заляганню” поршневих кілець.

Паливо для дизельних двигунів характеризують температурами википання його 50 та 96% об’єму (дод. В). За температурою перегонки 50% дизельного палива, яка не повинна перевищувати 280С, можна оцінювати пускові якості, а за t_96% (не більше 370С) – наявність важких фракцій, які погіршують сумішо­утворення і економічність роботи ДВЗ, підвищують димність і утворення нагару.

Методика виконання роботи

Відібрану порцію палива для визначення фракційного складу необхідно обезводнити. Для цього рідке паливо збовтують упродовж 10–15 хв з прожареним і подрібненим сульфатом натрію або із зернистим хлористим кальцієм; після відстоювання паливо фільтрують.

Сухим і чистим мірним циліндром відмірюють 100 мл досліджуваного палива і заливають його в колбу 3 (рис. 2.1), попередньо промиту очищеним бензином і просушену повітрям; рідина не повинна попадати у паровідвідну

трубку. Кидають в колбу один-два кусочки пемзи для забезпечення рівномірного кипіння та закривають шийку добре притертим корком 5 з термометром 4, щоб розширення капіляра термометра було на нижньому рівні паровідвідної трубки. Колбу з паливом і термометром встановлюють вертикально на азбестову прокладку штатива 1 і з’єднують паровідвідну трубку з корком-штуцером 5 холодильника 6, який заповнюють водою.

Мірний циліндр, яким відміряли порцію палива, ставлять під відвідну трубку холодильника таким чином, щоб рідина стікала по стінці посудини.

Дно колби нагрівають газовим 2 або спиртовим пальником з інтенсивністю полум’я, яке забезпечує початок перегонки (падіння першої краплі) не швидше 5 хв і не пізніше 10 хв. Записують температуру початку перегонки і, регулюючи нагрівач, встановлюють швидкість перегонки 4–5 мл/хв. Температуру перегонки фіксують після накопичення кожних 10 мл палива у мірному циліндрі. Завершується процес кипіння, коли стовпчик термометра зупиняється на певній поділці та починає опускатись. Максимальну позначку піднімання стовпчика приймають за температуру кінця кипіння.

Після цього нагрівання припиняють, дають можливість дистиляту впродовж 3 хв стекти і визначають його об’єм у циліндрі. Після охолодження колби виймають термометр з корком, від’єднують паровідвідну трубку від холодильника і зливають залишок нафтопродукту в мірний циліндр із ціною поділки 0,1 мл. Визначають об’єм залишку і втрати палива під час перегонки.

Температури, отримані в процесі перегонки нафтопродукту, зводять до стандартних умов, визначивши температурну поправку на барометричний тиск за формулою:

∆t = 0,00012(760 – р)(273 + t), (2.1)

де р – барометричний тиск, мм рт.ст.;

t – температура в лабораторії, С.

Зміст звіту

1. Назва і мета роботи.

2. Опис виконання роботи із зображенням схеми дослідного обладнання.

3. Результати досліджень подати у вигляді таблиці.

V, мл	Перша крапля	10	20	30	40	50	60	70	80	90	95	Кінець перегонки
t, С

Зазначити кількість нафтопродукту, яка залишилась у колбі та випарувалась в атмосферу, і побудувати графік перегонки палива V = f (t) з виділенням характерних точок.

4. Висновок.

Питання для самоконтролю

1. Які вимоги ставляться до бензинів?

2. Охарактеризувати зовнішні ознаки і суть детонаційного згоряння бензину.

3. Якими показниками характеризується випаровуваність рідкого палива?

4. Які якості палива характеризують температури: t_пп, t_10%, t_50%, t_90%, t_зп для бензинів і t_50%, t_96% для дизельного палива?

5. Яку швидкість перегонки нафтопродуктів необхідно забезпечувати і за яких умов її завершують?

6. Охарактеризувати вплив температур початку і завершення перегонки на роботу ДВЗ. Як їх визначити?

7. Як впливають наявність води у паливі та параметри приладів під час складання дослідної установки на результати досліду?

8. Вказати і пояснити позначення марок бензинів для різних моделей двигунів, що застосовуються у сільському господарстві.

9. Обґрунтувати умови нормального згорання бензинової суміші в двигуні (пояснити на прикладі індикаторної діаграми).

Рекомендована література: 1, с. 39-41, 67-68]; [2, с.48-53, 95-99]; [3, с. 21-25.