Властивості дизельних палив

 

Надійність подачі дизельного палива залежить від прокачувальної здатності, тобто здатності його проходити через еле­менти системи живлення, головним чином через фільтри гру­бого і тонкого очищення. Фільтри грубого очищення затримують механічні домішки розміром понад 50-60 мкм, тонкого – понад 2-5 мкм. У разі порушення їх роботи зменшується, а іноді зовсім припиняється циклова подача палива, падає тиск впорскування палива тощо.

На характер надходження палива через систему живлення дизеля впливають його в’язкість і низькотемпературні власти­вості, а також забрудненість механічними домішками і водою.

Якщо паливо має високу в’язкість та його фільтрація об­меженою – це може призвести до порушення подачі палива насо­сом. За малої в’язкості порушується дозування палива вна­слідок просочування його між плунжером і гільзою насоса висо­кого тиску. Окрім того, дизельне паливо є мастильним матеріа­лом для прецизійних деталей системи живлення, тому мініма­льна і максимальна його в’язкість регламентується ГОСТом.

В’язкість і низькотемпературні властивості палива взаємо­пов’язані й негативно впливають на його прокачувальну здат­ність за низьких температур.

Подача палива за низьких температур може порушува­тися внаслідок забивання фільтрів кристалами парафіну. Такий стан палива визначається температурою помутніння. Це темпе­ратура, у разі охолодження до якої паливо втрачає прозорість внаслідок виділення мікрокристалів парафіну, церезину і льоду. Для надійної подачі палива у зимовий період температура помутніння повинна бути на 3-5°С вищою за ту, за якої воно використовується.

Низькотемпературні властивості палива характеризують температура кристалізації і температура застигання. За темпе­ратуру кристалізації приймають таку температуру, за якої у паливі з’являються перші кристалики, які можна побачити неоз­броєним оком. Температурою застигання називають темпера­туру, за якої налите у пробірку паливо, під час охолодження в певних умовах, досягне такого стану, що не змінює положення меніску протягом однієї хвилини, коли нахилити пробірку на 45°. Застигання палива настає за зниження температури на 5-15°С після його помутніння. Температура застигання – це важливий показник дизельного палива, який визначає можливість його використання за низьких температур і входить в умовне позначення зимових дизельних палив. Для надійної роботи сис­теми живлення найнижча температура навколишнього середо­вища повинна бути на 10-15°С вищою за температуру застигання.

Температури помутніння і застигання не завжди відтво­рюють реальну поведінку дизельного палива під час його викори­стання у зимових умовах. Точніше характеризує прокачувальну здатність дизельного палива за низьких температур гранична температура фільтрації палива. Це температура, за якої паливо, після охолодження в певних умовах, здатне ще проходити через фільтри з установленою швидкістю.

Визначають граничну температуру фільтрації за допомо­гою спеціального приладу (рис. 1.32).

 

 

Рис. 1.32. Схема приладу для визначення граничної температури фільтрації:

1 – фільтр; 2 – ємність для палива; 3 – бюретка; 4 – пробка коркова; 5 – кришка;

6 – ємність-сорочка; 7 – ємність для охолоджувальної суміші; 8 – ємність постійного вакууму; 9 – трубка скляна для сполучення з атмосферою

Паливо під невеликим розрідженням (200 мм. вод. ст.) за­смоктується через стандартну сітку (№004), закріплену в патро­ні, у скляну бюретку місткістю 20 мл. Випробування проводяться послідовно, охолоджуючи паливо на один градус. Темпера­туру, за якої припиняється фільтрування палива або час заповнення бюретки перевищить 60 с, приймають за граничну температуру фільтрації.

Дослідження показують, що гранична температура філь­трації дизельних палив, зазвичай буває нижчою за температуру помутніння, але вищою за температуру застигання. Однак поло­ження її в цьому інтервалі температур може бути різним: або ближче до температури помутніння, або – до температури засти­гання.

На нафтопереробних заводах покращують низькотемпера­турні властивості дизельних палив видаленням твердих вуглево­дів під час депарафінізації або додаванням присадок – депресорів. Присадками застосовують суміші сополімерів етилену з вінілацетатом, які істотно на 20°С і більше понижують темпе­ратуру застигання і граничну температуру фільтрації палив, але практично не змінюють температуру помутніння.

В умовах експлуатації температуру застигання і помут­ніння понижують, розбавляючи літнє дизельне паливо реак­тивним паливом або бензином, у яких температура початку кристалізації є не вищою –60°С. У цьому випадку температура по­мутніння знижується на 10-11°С, а температура застигання – на 20-22°С. Однак використовувати кількість розчинника понад 50% (за об’ємом) не рекомендується, оскільки значно знижується цетанове число і в’язкість суміші, що призводить до зниження надійності та економічності дизеля.

На процес сумішоутворення дизельного палива з повітрям в основному впливають конструктивні особливості двигуна і властивості палива.

Сучасні дизельні двигуни мають нерозділену (передка­мерну і вихрекамерну) камеру згоряння. Форма камери зго­рання, число форсунок, кількість, форма і розмір соплових отво­рів форсунки, тиск і напрям впорскування палива значною мі­рою впливають на процес сумішоутворення в дизелях. Всі ці конструктивні особливості дизельних двигунів вибирають ек­спериментально таким чином, щоб забезпечити належне сумі­шоутворення.

Процес сумішоутворення в дизельних двигунах залежить також від фізико-технічних властивостей палива: в’язкості, гу­стини, фракційного складу, тиску насиченої пари, поверхневого натягу тощо.

Збільшення в’язкості палива веде до збільшення крапель у факелі, що значно погіршує його розпилення і випаровування. Паливо з великою в’язкістю догорає у кінці такту розширення, знижуючи економічність і підвищуючи димність відпрацьованих газів. З другого боку, паливо з малою в’язкістю також по­гіршує процес сумішоутворення. При його розпилюванні утво­рюються дрібні краплі, швидкість яких у щільному повітрі швидко падає, утворюючи укорочений факел. Внаслідок цього не весь об’ єм камери згоряння використовується для приготу­вання однорідної суміші та не все повітря бере участь у сумішо­утворенні, що призводить до надлишку палива і не повного його згоряння. У зв’язку з цим в’язкість дизельного палива повинна бути цілком оптимальною, щоб забезпечити належне сумішоутво-рення.

Густина дизельного палива істотно впливає на процес сумішоутворен-ня, приблизно так само, як і в’язкість. З підвищенням густини збільшується довжина факела, знижується економіч­ність і зростає димність відпрацьова-них газів. Густина дизель­ного палива за температури 20°С повинна бути в межах (0,830-0,860)·10^-4 Н/м³.

Важливою характеристикою для розпилювання дизельно­го палива є поверхневий натяг – розмір крапель пропорційний величині поверхневого натягу. Із збільшенням фракційного складу палива, підвищується його густина, а поверхневий натяг збільшується. Для палив швидкохідних дизелів поверхневий натяг знаходиться у межах 0,027-0,030 Н/м, а для тихохідних – понад 0,030 Н/м.

Дизельне паливо повинно мати цілком певний фракційний склад. Використання палива як важкого, так і легкого фракцій­ного складу призводить до порушення роботи двигуна. У пер­шому випадку внаслідок його незадовільного випаровування відбувається несвоєчасне самозаймання і неповне згоряння, що призводить до змивання масла зі стінок циліндрів, збільшення нагару, розрідження масла в картері тощо. У другому випадку ускладнюється запуск двигуна, збільшується жорсткість його роботи. Вплив фракційного складу палива на сумішоутворення різних типів двигунів не однаковий. Двигуни з розділеними камерами згоряння менш чутливі до фракційного складу палива, ніж двигуни з нерозділеними камерами згоряння.

Стандартом передбачається визначати температуру пере­гону 50 і 96 % палива: t_50% – впливає на його пускові власти­вості; t_96% – є температурою закінчення перегонки і свідчить про наявність важких фракцій, які погіршують сумішоутворення.

У зв’язку з “дизелізацією” автомобільного парку і зрос­тання потреб у дизельному паливі, вивчаються питання розши­рення ресурсів таких палив шляхом зміни їх фракційного складу як за рахунок підвищення температури закінчення кипіння, так і за рахунок зниження температури початку кипіння.

Палива з підвищеною температурою закінчення кипіння нази­вають обваженими (ОФС). Лабораторні дослідження і випробу­вання показують, що можна збільшити ресурси дизельного палива на 3-4% за рахунок глибшого відбору з нафти прямогонних фракцій з температурою википання на 25-30°С вище температури википання стандартного дизельного палива.

Полегшення фракційного складу за рахунок введення бен­зинових фракцій покращує експлуатаційні властивості обваже­них палив. Таким чином при значній “дизелізації” автомобіль­ного парку перспективним буде використання єдиного дизель­ного палива з температурою початку кипіння 66-80°С, яке називається – дизельне паливо широкого фракційного складу (ШФС).

 

 

4.4. Оцінка самозаймистості та цетанове число палива

 

Самозаймистість – це характеристика тих властивостей дизельного палива, які впливають на м’якість і жорсткість роботи дизельного двигуна. Для нормальної роботи дизеля не­обхідно, щоб паливо самозаймалося у чітко визначений момент і потім енергійно згорало, викликаючи інтенсивне, але достатньо плавне підвищення тиску, не перевищуючи 0,4-0,6 МПа на один градус повороту колінчастого валу. У цьому випадку буде, так звана, “м’яка” робота двигуна, за якої розвивається макси­мальна потужність і забезпечуєть-ся необхідна паливна еконо­мічність. Якщо самозаймання запізнюється, то це призводить до жорсткої роботи двигуна. Визначають самозаймистість, порівнюючи роботу стандартного двигуна на досліджувальному па­ливі та на спеціально підібраній суміші еталонних палив.

Показником оцінки, що характеризує самозаймистість дизельного палива, є цетанове число, яке визначається методом порівняння займистості палива із займистістю суміші двох вуглеводнів (двох еталонів). У якості одного еталона прийнятий цетан (С₁₆Н₃₄) – парафіновий вуглевод нормально-го складу, період затримання самозаймання якого є малий. Його цетанове число (ЦЧ) приймають за 100. У якості другого еталона прийнятий альфаметилнафталін (С₁₀Н₇СН₃) – ароматичний вуглевод із циклічним бензольним ядром, період затримання самозаймання якого є великий, і цетанове число дорівнює 0.

Цетанове число дорівнює відсотковому вмісту (за об’є­мом) цетану в такій суміші з альфаметилнафталіном, що рівно­цінна даному паливу за самозаймистістю під час випробування в стандартних умовах. Визначають цетанове число на спеціальних установках, конструкція яких забезпечує зміну ступеня стиску в межах 7-23, різними методами: змінами критичного ступеня стиску, запізнення самозаймання, збігу спалахів тощо. Найбіль­шого поширення набув метод збігу спалахів, суть якого така. Під час роботи установки на дизельному паливі, ЦЧ якого визна­чають, змінюючи ступінь стиску добиваються такого положен­ня, щоб під час впорскування палива за 13° повороту колінчастого вала до ВМТ самозаймання пальної суміші починалося рівно у ВТМ, про що повідомляють спеціальні давачі. Потім підби­рають таку суміш цетану з альфаметилнафтеліном, яка за того ж ступеня стиску мала б такий же період затримання самозай­мання (13°). Вміст цетану в такій суміші у відсотках за об’ємом і приймають за цетанове число.

Цетанове число дизельних палив залежить від їх вуглевод­невого складу, структури і молекулярної маси (табл. 1.15).

Знаючи груповий вуглеводний склад палива визначають цетанове число за формулою:

ЦЧ = 0,85 П + 0,1Н = 0,2А, (1.33)

де П, Н, А – відповідно вміст у паливі парафінових, нафтенових і ароматич-них вуглеводнів, у відсотках за масою.

 

 

Таблиця 1.15

Цетанові числа деяких вуглеводнів

 

Група	Найменування	Формула	ЦЧ
Парафінові	Н - декан	C10H22
Цетан	C16H34
Нафтенові	Декалін	C10H20
Метилдіпропілдекалінметан	C10H17C8H17
Парафінові	Альфаметилнафталін	С10Н7СН3
Альфаоктилнафталін	C10H7C8H17

 

Цетанове число можна обчислити і знаючи густину та кінематичну в’язкість

(1.34)

де V₂₀ – в’язкість палива за 20°С, мм²/с; Р₄²⁰ – густина палива, г/м³.

За цими формулами можна лише приблизно знайти цетанове число. Вони є непридатними для визначення цетанових чисел у палив з присадками, які підвищують цетанове число, а також для палив, у склад яких входять бензинові фракції.

Враховуючи, що вуглеводні з високим цетановим числом мають низьку детонаційну стійкість, тобто низьке октанове чис­ло, виведено емпіричну залежність між ними

ЦЧ = 60 – 04/2. (1.35)

За кордоном для характеристики самозаймання дизельно­го палива, поряд з цетановим числом, використовують показник – дизельний індекс (ДІ). Між дизельним індексом і цетановим числом палива існує така залежність:

Дизельний індекс 20 30 40 50 62 70 80

Цетанове число 30 35 40 45 55 60 80

 

Цей показник нормується і у вітчизняній технічній доку­ментації на дизельне паливо, яке поставляється на експорт.

Оптимальне значення цетанового числа 40-50. Викори­стання палива з цетановим числом менше 40 призводить до жор­сткої роботи двигуна, а більше 50 – до збільшення питомої ви­трати палива за рахунок зменшення повноти згоряння. Влітку можна успішно застосовувати паливо з цетановим числом 40, а взимку, для забезпечення запуску холодного двигуна, цетанове число повинно бути не менше 45.

Величина цетанового числа впливає на пускові власти­вості дизельного палива. З підвищенням цетанового числа запуск двигуна полегшується (рис. 1.33). Однак це стосується палив, які не значно відрізняються за фракційним складом. У випадку біль­шої різниці у фракційному складі важке паливо з високим цетановим числом часто має гірші пускові властивості, ніж легке паливо з нижчим цетановим числом (рис. 1.34).

 

Рис. 1.33. Залежність часу запуску холодного дизельного двигуна

від цетанового числа палива за різних температур повітря

(частота обертання колінчастого вала 1000 хв^-1 )

 

 

Рис. 1.34. Залежність часу запуску дизельного двигуна від температури

википання 50% палива (числа над точками – цетанові числа)

 

Цетанові числа можуть бути підвищені двома способами: регулюван-ням вуглеводного складу або введенням нових приса­док.

Перший спосіб оснований на тому, що різні групи вугле­воднів мають різну самозаймистість (див. табл. 1.15). Таким чи­ном цетанове число палив можна істотно підвищити, збільшу­ючи концентрацію нормальних парафінів і знижуючи вміст ароматиків. Але із-за підвищеної температури плавлення нормаль­них парафінів, порівняно з іншими групами вуглеводнів, їх значний вміст у зимових марках дизельних палив не допустимий.

 

Другий спосіб забезпечує найбільше підвищення цетанового числа. Механізм дії присадок оснований на їх здатності порівняно легко виділяти зі свого складу кисень. Як сильні окис­лювачі вони прискорюють початкові передполуменеві реакції, сприяють розгалуженню окислювальних ланцюгів і утворенню нових активних центрів реакції. Ефективність дії найпоширені-ших присадок подано нижче.

 

Ефективність присадок, що підвищують цетанове число:

Присадка (1%, за масою)	Підвищення цетанового числа, од.
Ізопропілнітрат Бутилнітрат Амілнітрат Пероксид бутила Пероксид гептила	17 19 23 20 16

4.5. Нагароутворювальні та корозійні властивості палива

 

Нагароутворювальні властивості дизельного палива харак­теризують його схильність до утворення в результаті згоряння специфічних відкладень на деталях циліндро-поршневої групи та газорозподільного механізму, що призводить до значних порушень в роботі двигуна (погіршення тепловіддачі, зависання клапанів, підгоряння голки форсунки, закоксовування поршне­вих кілець тощо).

Серед факторів, які безпосередньо впливають на процес нагароутворен-ня, необхідно відмітити такі: підвищення в’язкості палива, великомолекуляр-ні смолисто-асфальтові утво­рення та непридільні вуглеводні, сірчані з’єднан-ня, механічні суміші. Внаслідок цього, з метою зменшення впливу палива на нагароутворення в двигуні, необхідно обмежити або повністю очистити паливо від цілої низки небажаних механічних сумішей та з’єднань.

Хоч в даний момент немає достатньо точного методу оцінювання нагароутворювальних властивостей палива, однак загально прийняті показники коксувальності у деяких ступенях дозволяють вважати про схильність палива до відкладання нагару (особливо для порівняння оцінки різних партій товару одного і того ж палива під час приймальних іспитів).

Коксувальність палива визначається у спеціальному приладі (рис. 1.35). Фарфоровий тигель 1 з навіскою палива, що підлягає випробуванню, ставлять у залізний тигель 2, який служить повітряною банею, і разом їх поміщають у тигель 3 з піском, який виконує функцію пісочної бані. Потім тиглі установлюють у залізному азбестованому муфелі 4 та закривають ковпаком 5. Під час нагрівання тигелів випробовуване паливо коксується, а утворені пари та гази підпалюються на виході з ковпака. Процес коксування закінчується, коли закінчується виділення газів, на що вказує згасання полум’я. Після цього фарфоровий тигель охолоджують у ексикаторі та важать. Коксувальність, або, як іноді називають, коксована кількість палива, виражається у відсотках від узятої навіски.

Рис. 1.35. Схема приладу для визначення коксувальності нафтопродуктів

 

Стандарт на дизельне паливо допускає коксувальність не біль­ше 0,05%. Але, оскільки це значення є малим, то визначається коксоємість 10% залишку, отриманого після відкачування з колби при фракційній розгінці 90% залитого у неї палива. В цьому випадку коксувальність 10% залишку допускається не більше 0,4-0,5%.

В процесі роботи двигуна на його деталях відкладаються не тільки на-гар, а ще й лакоподібні елементи, котрі також є продуктами високотемпера-турного окислення неграничних вуглеводнів та інших з’єднань.

Для оцінки схильності палива до лакоутворення розроб­лені методика та спеціальний пристрій. Щоб визначити схиль­ність палива до шлакоутворення 1 мл палива наливають в алю­мінієву чашку та піддають випарюванню у термостаті-лакоутворювачі за температури 250°С. Коли закінчується випарову­вання палива, у чашці залишається лакова плівка. Після охоло­дження чашку важать і таким чином встановлюють масу утворе­ного лаку. Результат перераховують на 10 мл палива. Чим легше паливо за фракційним складом, тим менше утворюється лаку.

В діючі стандарти на дизельне паливо показник коксувальності не входить, і оцінку палива за нагароутворювальними властивостями можна робити за отриманням смол. Для літніх сортів палива воно не повинно бути більшим за 60, а для зимових – не більше 40 мг/100 мл палива.

До лако- та нагароутворення схильні неграничні вугле­водні палива, зі збільшенням вмісту яких ці процеси інтенсифі­куються. Вміст неграничних вуглеводнів можна оцінювати за йодним числом, яке є кількістю йоду (г), яке вступило у реакцію зі 100 г палива. В дизельних паливах йодне число не повинно бути більшим за 6 г/100 г палива.

Зольність характеризує мінеральний залишок після спалю­вання палива в атмосфері повітря за температури 800-850°С. Зольність палива визначають у фарфоровому тиглі, котрий зва­жують до і після озолення палива. Залишок золи в тиглі вира­жають у відсотковому відношенні до навіски палива. Зольність дизельних палив не повинна перевищувати 0,01-0,02%. Із збільшенням зольності палива значно зростає зношування елементів системи живлення та деталей циліндро-поршневої групи двигуна.

Сірчані з’єднання палива сильніше впливають на утворення нагару і головним чином на його стан. Сірка, концен­трується у нагарах та відкладеннях, робить їх твердішими та важкознищувальними. Так, випробуваннями встановлено, що якщо за вмісту в паливі сірки 0,08%, в нагарах її містився 1%, а щільність відкладень складала 0,03 г/см³, то при підвищенні вмісту сірки у паливі до 1,5% в нагарах її вже було 9%, а щільність відкладень досягла 0,5 г/см³. У разі підвищення вмісту сірки в паливі, окрім ко­розійного характеру, підвищуються зношування деталей, щільність від­кладень та утворення нагару.

Корозійні властивості палива, як вже відмічалося, визна­чаються в основному такими факторами, як утримання в паливі водорозчинних кислот та лугів, органічних кислот, води та сірча­них з’єднань. Відповідно до ГОСТ у дизельному паливі не допускається наявності водорозчинних кислот та лугів, а також води, оскільки вони сильно впливають на корозію деталей двигуна.

Органічні кислоти, у разі їх наявності в паливі, теж створю­ють корозійну дію. Проведеними випробуваннями двох дизель­них палив (з кислотністю 4 та 50 мг КОН/100 мл) на двотактному дизельному двигуні за 560 годин роботи встановлено, що у разі використання палива з підвищеною кислотністю продуктивність форсунок знизилася у 7 разів, зношування плунжерних пар та першого компресійного кільця підвищилася більш ніж у 2 рази. За тех­нічними умовами кислотність дизельних палив не повинна пере­вищувати 5 мг КОН/100 мл.

Вирішальний вплив на корозійну агресивність дизельних палив має вплив і характер сірчистих сполук. Корозійна агре­сивність дизельних палив підвищується зі збільшенням загаль­ного вмісту сірки. У даний час нафтопродукти одержують в основному з сірчистих нафт, оскільки запаси малосірчастих нафт обмежені. В результаті їх перегонки отримують газойлеві та соля­рові дистилятори з вмістом сірки до 1,0-1,3%. Сірки з дистиляторів видаляються за допомогою різних способів очищення, які дозволяють знизити її вміст до 0,2-0,5%.

Активних сірчистих сполук (сірководню, елементної і меркаптанової сірки) під час випуску палива із заводу повинно бу­ти так мало, щоб корозійні випробування, тобто пробу на мідну пластинку, воно витримувало.

Корозійні властивості дизельних палив обумовлені не стільки загаль-ним вмістом сірки в паливі, скільки вмістом меркаптанів. Спрацювання плунжерних пар під час роботи на паливі з вмістом 0,025% меркаптанової сірки (рис. 1.36) збільшується у два рази порівняно зі спрацюванням на паливі без меркаптанів. Тому вміст меркаптанової сірки у паливі повинен бути не більше 0,01%.

 

 

Рис. 1.36. Залежність спрацювання плунжерних пар

від вмісту меркаптанової сірки:

1 – відсутня; 2 – 0,025 %

 

Загальна кількість сірки, яка міститься у дизельному паливі, істотно впливає на працездатність дизельного двигуна. Узагаль­нюючи експеримен-тальні дослідження, можна стверджувати, що у разі зростання вмісту сірки з 0,2 до 0,5% зношування становить 15%, а у випадку використання сірчистих палив із вмістом сірки до 1,0% зношування прискорюється майже у два рази. На рисунку 1.37 показано вплив сірки на інтенсивність зношування поршневих кілець.

 

 

Рис. 1.37. Вплив вмісту сірки у паливі на спрацювання поршневих кілець

4.6. Асортимент палив для дизельних двигунів та

область їх застосування

 

Дизельне паливо – це продукт перегонки нафти, її гідроочи­щення та депарафінізації. Для збільшення обсягів виготовлення палива у нього можуть добавляти компоненти каталітичного крекінга.

Відповідно до ГОСТ 305-82 для швидкохідних дизельних двигунів випускають три марки дизельних палив залежно від сезонності або географічних областей використання: Л – літнє, для експлуатації двигунів за температури навколишнього повітря +10°С і вище; З – зимове, для експлуатації двигунів за температури навколишнього повітря: –20°С і вище (з темпера­турою застигання –35°С); –30°С і вище (з температурою засти­гання –45°С; А – арктичне, для експлуатації за температури навколишнього повітря –50°С і вище (табл. 1.16).

 

Таблиця 1.16

Основні показники дизельного палива для швидкохідних дизельних двигунів

 

Показник	Л	З	А
Цетанове число (не менше) Фракційний склад, температура (не вище), °С: - викіпання 50% палива - викіпання 96% палива Кінематична в’язкість при 20 °С, мм2/с Температура помутніння (не вище), °С, для кліматичної зони: - помірної - холодної Температура застигання (не вище), °С, для кліматичної зони: - помірної - холодної Температура спалаху (не нижче), °С Вміст сірки (не більше), %: - у паливі виду І - та у паливі виду ІІ Випробування на мідній пластині Утримання фактичних смол (не більше), мг/100см3 Кислотність (не більше), мг КОН/100 см3 Зольність (не більше), % Коксуємість 10% залишку (не більше), % Коефіцієнт фільтруємості (не більше) Вміст води та механічних домішок Густина при 20 °С, кН/м3, не вище	3-6     -5 -     –10 -   0,2 0,5	1,8-5     -25 -35     –35 –45   0,2 0,5	1,5-4     - -     - –55   0,2 0,4
Витримує
0,01 0,3	0,01 0,3	0,01 0,3
Відсутній
0,86	0,84	0,83

 

Окрім того, для кожної марки окремо обумовлена кліматична зона – помірна або холодна, а також види палива. За вмістом сірки дизельні палива поділяють на два види: І – масова частка сірки не більше 0,5% (для марки А – не більше 0,4%).

В умовне позначення палива марки Л входять масова частка сірки і температура спалаху, З – масова частка сірки і температура застигання, А – масова частка сірки. Наприклад позначення: паливо дизельне Л-0,5-40 ГОСТ 305-82; паливо дизельне 3-0,2 мінус 45 ГОСТ 305 - 82; паливо дизельне А – 0,2 ГОСТ 305-82.

Паливо Л використовують влітку в помірній і холодній кліматичних зонах за умови, що температура навколишнього повітря не знижується нижче 0°С.

Паливо З призначене для двох кліматичних зон: для помірної з температурою повітря не нижче –20 °С (температура застигання не вище –35°С) і для холодної – з температурою повітря не нижче –30°С (температура застигання не вище –45°С).

Паливо А застосовують за температури навколишнього середовища –50°С і вище (температура застигання не вище –55°С). Температура помутніння для нього не нормується, тому, що це паливо піддається глибокій депарафінізації.

Для використання у літній період (за температури навколишнього повітря не нижче 5°С) виробляють паливо обваженого фракційного складу (ТУ 38 001355-85). На відміну від стандартного літнього палива у нього вища (на 20-30°С) температура кінця кипіння. При цьому до +360°С переганяється не менше 90% замість 96%. Внаслідок цього його температура википання 50% на 10°С вища (табл. 1.17)

Паливо не повинно містити сірководень, водорозчинні кислоти і луги, механічні домішки, воду. За фракційним скла­дом і основними фізико-технічними показниками це паливо на­ближається до палив, які виробляються за кордоном.

Результати експлуатаційних випробувань роботи двигунів на паливі ОФС показали, що на 2-4% збільшується питома ви­трата і на 4-5% годинна витрата палива, що потребує перерегулювання паливної апаратури. Окрім того, у цих двигунах інтенсивніше спрацьовуються присадки моторного масла.

Дизельне паливо експортне (ТУ 38001162-85) виготов­ляють для поста-вок на експорт зі вмістом сірки до 0,02%, для чого дизельні фракції прямої перегонки піддають гідроочищен­ню. Для оцінки його якості, за вимогою споживачів, визначають дизельний індекс, а не цетанове число. Окрім того, замість визна­чення вмісту води і коефіцієнта фільтрівності експрес-методом визначають прозорість палива за температури 10°С. Проми­словість випускає дизельне паливо експортне марок ДЛЕ і ДЗЕ.

 

Таблиця 1.17

Характеристика дизельного палива обваженого фракційного складу (ОФС)

 

Показник

Норма

Цетанове число, не менше Фракційний склад: t50%, °С, не вище до 360 °С переганяється, % не менше В’язкість кінематична при 20°С, мм2/с Температура, °С, не вище: - застигання - помутніння Температура спалаху в закритому тиглі, °С, не нижче: - для дизелів загального призначення - для тепловозних і суднових дизелів Вміст сірки, %, не більше, у паливі: - виду І - виду ІІ Вміст меркаптанової сірки, %, не більше Випробування на мідній пластинці Кислотність, г КОН/100 см3, не більше Йодне число, г J2/100 г, не вище Зольність, % не більше Коксівність 10% залишку, %, не більше Коефіцієнт фільтрівності, не більше Густина при 20 °С, кН/м3, не вище

3,0-6,5       0,2 0,5 0,01 Витримує 0,01 0,3 0,86

 

Для середньо- і тихохідних дизельних двигунів, з часто­тою обертання колінчастих валів до 1000 хв^-1 (ГОСТ 1617-68) виробляють паливо марок ДТ і ДТ* та ДМ* вищої якості. Вони відрізняються в’язкістю, коксованістю і температурою застиган­ня. Паливо цих марок – суміш дистиляторів з залиш-ковими продуктами (мазут) прямої перегонки або крекінгу. Двигуни, у яких використовують таке паливо, експлуатують переважно на стаціонарних і напівстаціонарних установках. Коротка характери­стика палива подана у табл. 1.18.

Паливо ДТ призначено для дизелів не обладнаних систе­мою підготовки палива, а паливо ДМ (мазут) – для судових ти­хохідних дизелів, обладнаних системою попередньої підготовки палива (нагрівання до температури 60-70°С, відстоювання, фільтрування).

Газові конденсати (рідкі вуглеводні, що конденсуються за нормальних умов із природним газом, які знаходяться у підземних шарах під тиском 4,9-9,8 МПа і температурі до 150°С), розглядаються як додаткове джерело сировини для одержання палив для автотракторних двигунів.

Аналіз газових конденсатних родовищ, що розглядаються, які в основ-ному складаються з нафтенових і парафінових вугле­воднів, дозволяє розді-лити їх за складом на дві групи (рис. 1.38): важкі газові конденсати відносно вузького і легкі більш широкого фракційного складу.

 

Таблиця 1.18

Коротка характеристика палив для середньо- і тихохідних

дизельних двигунів

 

Показник	ДТ*	ДТ	ДМ*
Густина при 20 °С, кН/м3, не більше Фракційний склад: до 250°С перегонки,%, не більше В’язкість при 50 °С: - кінематична, мм2/с, не більше - умовна, °ВУ, не більше Зольність, %, не більше Масова частка сірки, %, не більше: - у малосірчистому паливі - у сірчистому паливі Вміст водорозчинних кислот і лугів Масова частка сірки, %, не більше: - механічних домішок - води Температура спалаху в закритому тиглі,°С, не нижче Температура застигання, °С, не вище	0,930   2,95 0,02   0,5 1,5	0,930   0,04   0,5 1,5	0,970   17,4 0,06   - 2,0
Відсут­ність
0,05 0,1 -5	0,05 0,5 -5	0,1 0,5

 

 

Рис. 1.38. Фракційний склад дизельного палива і газових конденсатів:

1 – дизельне паливо; 2 – газовий конденсат Соленинського родовища;

3 – суміш 50% дизельного палива і 50% газового конденсату Соленинського родовища;

4 – газовий конденсат родовища “Ведмеже”

 

Конденсати першої групи за основними властивостями незначно відрізняються від стандартних арктичних і зимових дизельних палив, а конденсати другої групи мають менші значення густини, в’язкості, температур спалаху і застигання, ніж стандартні дизельні палива.

З 1 січня 1981 р. введено в дію ТУ 51-28-81 “Паливо газо­конденсатне широкофракційне для швидкохідних дизелів”, яке поширюється на паливо газоконденсатне (ГКП) широкофракційне зимове північне, одержане прямою перегонкою газового конденсату Уренгойського родовища, а також компону-ванням фракції газового конденсату з товарним дизельним паливом. ГКП токсично і вибухонебезпечне, що потребує дотримання встановлених вимог безпеки.

Широке використання дизелів у всіх галузях народного господарства призводить до необхідності збільшення вироб­ництва дизельного палива. За існуючої технології нафтопе­реробки його вихід становить близько 20-25%, тому можливим шляхом задоволення зростаючих потреб у дизельному пали-ві є перехід на паливо з широким фракційним складом (ШФС). Одержують таке паливо методом прямої перегонки нафти. Споживачами цього палива повинні стати дизелі усіх розмірів і будь-якої швидкохідності. Це значно спростить весь комплекс переробки нафти і використання палива (одержання, транспор­тування, зберігання тощо).