Способ оценки склонности моторных топлив к лакои нагарообразованию

Способ оценки склонности моторных топлив к лакои нагарообразованию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к нефтехимии , в частности к оценке склонности моторных топлив к лакои нагарообразованию. Ilejfb - повьшение точности оценки, сокращение времени и снижение трудоемкости испытания. Оценку ведут по массе отложений, образующихся на нагреваемом материале, путем подачи топлива в капельно-жидком состоянии в воздух камеры сгорания при атмос- i ферном давлении с последующим нагревом , испарением, воспламенением и горением капли топлива. Воздух подают в камеру сгорания нагретым до температуры заряда двигателя внутреннего сгорания, а каплю нагревают, испаряют , воспламеняют, сжигают во время ее свободного падения. С целью повышения надежности испытаний интервал времени подачи капель равен времени ее свободного падения. з.п. ф-лы, .7 ил. , 3 табл. ш (Л

„„SU„„14675

СО}03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 33/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4190222/31-04 (22) 10. 11. 86 (46) 23.03.89. Бюл. Р 11 (72) А.С.Сафонов и Ю.М.Пименов (53) 543.82(088.8) (56) Методы оценки эксплуатационных свойств реактивных топлив и смазочных материалов. Сборник статей под ред,Б.Д.Залога, 1966, с.5-17.

Химия и технология топлив и масел, 1960, Р 12, с.58 — 63. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ К ЛАКО- И НАГАРООБРАЗОВАНИЮ (57) Изобретение относится к нефтехимии, в частности к оценке склонности моторных топлив к лака- и нагарообразованию. ЦеЛь — повьппение точности

Изобретение относится к методам испытания нефтепродуктов и может быть использовано для оценки лако- и нагарообразующей способности моторных топлив в научно-исследовательских организациях, в лабораториях нефтеперерабатывающих заводов и в организаци. ях, занимающихся разработкой и приме-. нением моторных топлив °

Цель изобретения — разработка лабораторного способа, позволяющего с высокой точностью и достоверностью, моделируя температурные условия камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания (КС ДВС), оценивать пако- и на гарообразующую способность моторных . топлив с учетом Влияния различных физико-химических и эксплуатационных оценки, сокращение времени и снижение трудоемкости испытания. Оценку ведут

:по массе отложений, образующихся на нагреваемом материале, путем подачи топлива в капельно-жидком состоянии в воздух камеры сгорания при атмосферном давлении с последующим нагревом, испарением, воспламенением и горением капли топлива. Воздух подают в камеру сгорания нагретым до температуры заряда двигателя внутреннего сгорания, а каплю нагревают, испаряют, воспламеняют, сжигают во время ее свободного падения. С целью повышения надежности испытаний интервал времени подачи капель равен времени ее свободного падения. 1 э.п. ф-лы, .7 ил,, 3 табл.

2 факторов, сократив при этом время и снизив трудоемкость испытаний.

На фиг. 1 показана схема, реализующая предлагаемый способ. 3

Способ осуществляют следующим об- Ql разом. СР

Топливо из емкости 1 через дозатор Я, )

2 отдельными, свободно падающими каплями подают в кварцевую трубку 3 с . нагревателем 4, имеющим окно 5 для, наблюдения. В стакане 6, нагреваемом нагревателем 7, снабженным окном 8 для наблюдения, топливо попадает на пластину 9 из исследуемого материала.

Воздух внутри кварцевой трубки 3 нагревают до температуры рабочего заряда ДВС, и капля, пролетая в трубке, нагревается, испаряется, сзмовоспламеняется и начинает сгорать. В стаказ

14675 не 6 и на пластине 9 со=дают температуру выбранного элемента КС ДВС. На пластине 9 заканчивается горение капли топлива и, в случае неполнога сга—

/ рания, остаются отложения лака и/или нагара. Очередную каплю топлива подают с интервалом, равным времени свободного падения капли.

Воздух, необходимый для процесса 10 сгорания, подают в установленном количестве блоком 10. Питание нагревателей 4 и 7 осуществляют источником

11, а управление температурным режи--. мом в кварцевой трубке 3, стакане 6 и на пластине 9 — блоком 12 автоматики. Склонность топлива к лака- и нагарообразованию на выбранном для опыта материале оценивают па приращению массы пластины 9. 20

На фиг."-4 показаны зависимости массы отложений на пластинах от материала пла=;.:-, температуры и коэффициента избытка воздуха.

Приняты следующие обозначения: m " -25 масса отложений на пластинах; Т, температура пластины 9 (выбранного элемента КС ДВС); Т z — температура воздуха в кварцевой трубке 3 (òåìïåpa ypa рабочего заряда ДВС); с(— коэффициент избытка воздуха.

Иасса топлива (топливо Л по ГОСТ

305-82}, взятага цля одного опыта, составляет 5 10 кг. Время одного испытания 20 мин. В качестве материала пластин выбраны алюминий, медь и стекло.

На фиг.2 представлены зависимости массы отложений .на пластинах из различного материала от температуры Т,.

При понижении температуры Т ат 400 до 250 С количество отложений на всех пластинах резко возрастает. Это объ.ясняется тем, чта чем ниже температура Т, тем менее завершенными ста" новятся термоакислительные превращения попавшего на пластины несгоревшего топлива; отложения типа нагара сменяются лакоподобными, имеющими большую массу. Различный наклон кривых к оси температур объясняется различной каталитической активностью материала пластин.

На фиг.3 зависимость массы.отло-. .жений на пластине из стекла от температуры Т при постоянной температу- ре Т имеет выраженный максимум при

1 о. температуре Т = 450 С. Это объясняется тем, что при температуре нюке

09

450 С капли топлива sa время свободного падения не успевают претерпеть глубоких термаокислительных превращений, в результате чего образуются жидкие продукты окисления, которые частично испаряются и частично стекают с пластины и уносятся с отработавшими газами. Аналогичное явление наблюдается в недостаточно прогретом двигателе или в двигателе с неотре" гулированнай системой охлаждения, часть несгоревшего топлива стекает в картер через зазор поршневое кольцостенка цилиндра, а часть выбрасывается с отработавшими rаэами.

На фиг.4 показана, чта при выбранных температурах Т, = 300 С и о

Т = 500 С максимум отложений на стеклянных пластинах наблюдается при

1,0. С ростом Ы до = 1,4 избыток ваэцуха г.ривадит к почти полному сгоранию топлива, При а меньше И =0,9 также происходит резкое снижение количества отложений, но уже по причине испарения и стекания с пластины несгоревшего топлива.

Сравнительные данные условий, режимов и разрешающей способности предлагаемого и известного способов приведены в табл.1.

Зависимость массы отложений образцов топлив разного химического состава ат температур газовой среды, поверхности канструкцианного материала, коэффициента избытка воздуха, конструкцианнаго материала приведена в табл.2.

Вид зависимостей массы отложений от различных факторов, показанных в табл,2, представлен на фиг,5-7.

На фиг.5 представлена зависимость массы отложений образцов топлив раз- ного химического састава от температуры газовой среды Т . 0 — топливо

Л-02-40 по ГОСТ 305-82; а - топливо

Л плюс 25% толуола. Температура поверхности конструкционного материала

300 С, коэффициент избытка воздуха

1,0," конструкционный материал — стекло.

На фиг,6 представлена зависимость массы отложений образцов топлив разного химического состава от коэффициента избытка воздуха Ы: 0 — топливо

Л-02-40 по ГОСТ 305-82; . 0- топливо

5 )4675

Л плюс 257 толуола. Температура газовой среды 500 С, температура поверхности конструкционного материала

300 С, конструкционный материал—

r, 5 стекло.

На фиг.7 представлена зависимость массы отложений образцов топлив разного химического состава на пластинах из различного конструкционного материала от температуры конструкционного материала Тэ — топливо Л-0240 по ГОСТ 305-82; --- — топливо Л плюс 25Х толуола. Температура газовой о среды 550 С, коэффициент избытка воз- 15 духа 1,0.

Результаты повторных испытаний . топлива Л-0,2-40 по ГОСТ 305-82 приведены в табл. 3.

Среднее значение 194,75 10

195 10 г.

Дисперсия воспроизводимости т (M 1 M cP) 2 ) 0-8

6« 9 — э г.

Ы=08- — =20

58

28 равны для

Ы= ) 0- — =1 )

217

195

l 24

Π= 1,2 ——

25

35 о 23 9

350 С )0 = 2 31 400 С вЂ” 2 = 4 5

40 44 ношения равны 250 С вЂ” — = 1 7

1 Е

300 С - — 10 = 3 1 350 С вЂ” — = 4,01

3) )6

45 400 С вЂ” —, т. е. в среднем 2,9, о 4

31 ношения равны: 250 С вЂ” — = 1,9;

17

300 С вЂ” — = 2,5; 350 С вЂ” — = 2,8;

20 „11

400 С вЂ” 0 . е. в ср днем 2 4 о — 2

55, .

Среднее значение по всем указанным отношениям составляет 2,4.

В известном способе при количестве добавленного в авиабензин Б-70, равСреднее квадратичное отклонение — 5.10 г.

Выбор для сравнительных испытаний образцов топлив Л-0,2-40 и топлива Л плюс 251 толуола объясняется следую/ щим °

Выбор топлива с добавкой толуола, имеющего заведомо высокую лаконагарообразующую способность, связан с тем, что лаконагарообразующая способность штатных дизельных топлив по

ГОСТ 305-82 в условиях рабочего процесса быстроходных дизелей имеет примерно один и тот же уровень.

Анализ полученных экспериментальных данных (фиг.5-7) для топлив Л по ГОСТ 305-82 и Л плюс 25Х толуола, а также сравнение этих данных с дан-. ными по известному способу свидетельствуют о высокой чувствительнос-. ти предлагаемого способа.

Даже несмотря на то, что топливо

Л по ГОСТ 305-82 и авиабензин Б-70 несопоставимы, так как в составе бен;.зина Б-70 не содержится ароматических ! углеводородов, а в дизельном топливе Л их содержание составляет порядка 207 и, следовательно, изменение склонности к лаконагарообраэованию при добавлении в эти топлива дополнительного количества ароматики бур дет различно (для дизтоплива Л должно быть ниже), а значит, и приращение количества отложений должно быть

09

6 различным, чувс тви тель нос ть пр едлагаемого способа выше, чем известного. Это следует иэ анализа данных табл. 2 и фиг. 5: отношение массы отложений, полученных на топливе Л с добавлением 25Х толуола, к массе отложений, полученных на топливе Л без толуола, при различных температурах газовой среды Т составляют: 400 С вЂ” — = 2 6 450 С вЂ” — = о 23 о 45

9 26

1,8; 500 С " — = 1,9; 550 С вЂ” — *

О 22

= 2,5, т.е. в среднем 2,2. При этом следует учесть, что материал пласти" ны, на которой образуются отложения,стекло.

Иэ анализа данных табл.2 и фиг.6 следует: соответствующие отношения

22 — ),5; 1 = 1,4 — — = 3,1, т.е. в среднем 1,9. Иатериал пластины -, сте кло.

Из анализа данных табл.2 и фиг.7 следует: соответствующие отношения для пластины иэ меди равны 250ОС— 1 4 300 С вЂ” — = 2 3

l 21 о 50

84 21 т.е. в среднем 2,6.

Для пластины из алюминия эти соотДля пластины из стекла эти соот.1467509 ном нулю, вес нагара, образовавшегося на алюминиевом нагарнике, равен при- . мерно 5 мг, при добавлении в авиабензин Б-70 25Х толуола вес нагарника

5 равен примерно 13 мг. Таким образом, отношение равно 2,6.

Из приведенных расчетов можно сделать следующие выводы. Нагарообраэующая способность авиабензина Е-70 при добавлении 257 толуола, оценненная при испытании на автомобильном бензиновом двигателе ЗИЛ-120 в течение 1 ч по известному епособу, уве" личилась по сравнению с бензином Б-70 5 без толуола в 2,6 раза.

Нагарообразующая способность дизельного топлива Л-0,2-40 по ГОСТ

305 82 при добавлении 257. толуола, оцененная по пре пагаемому способу в течение 20 мин с расходом топлива

5 .10 З кг. увеличилась по сравнению с топливом Л без толуола в 2,4 раза.

Сравнение данных по чувствительно- 25 сти известного способа с предлагаемым способом, полученных на разных моторных топливах исходная лакона" гарообраэующая способность бензина

Б-70 (значительно ниже, чем диз-топлива Л), в условиях, которые существенно различаются, в течение разного времени испытания, при расходе на испытание разного количества топлива, показывает полное совпадение результатов (2,6 против 2,4). Подобный результат — случайное совпадение, которое говорит,в.пользу предлагаемого способа, Формула изобретения

1. Способ оценки склонности моторных топлив к лако- и нагарообраэованию, определяемый по массе отложений, образующихся на нагреваемом материале, путем подачи топлива в капельно-. жидком состоянии в воздух камеры сгорания при атмосферном давлении с последующим нагревом, испарением, воспламенением и горением капли топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки, сокращения времени и снижения трудоемкости испытания, воздух подают в камеру сгорания нагретым до температуры заряда двигателя внутреннего сгорания, а каплю нагревают, испаряют, воспламеняют, сжигают во время ее свободного падения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности испытаний, интервал времени подачи капель равен времени ее свободного падения.!

I о

I !

1.1467509

Й Щ, Йе м Р Х Ж

f o l0 иео

Ф 6 Ц оеи

ы и !

Ж I М

o)u о е е Р Р

Ж E Р

Е I

8am о

I е

6».- е

uue o

ОО 1: м — о

1

1

1

I

1

I

1 о

1 1 г е I

Е !» Х I

6 и 1-! > киоска е î оооi

g Е 4 !

13

1467509

Постоянные факторы

Масса отложений, 10 r

Варьируемый фактор

Температура газовой

Температура поверхности конКоэффициент избытка воздуха

Топливо

Л-02-40 по ГОСТ

305-82

Конструкционный матеТопливо

Л плюс

25Х толуола

PHYSI среды, 0С струкционного материала, С

Температура газовой среды, С

300

Стекло 9

23

26

17

1,0

84

21

l0

Алюми- 26 ний

1,0

550

121

23

44

Медь

550

1,0

0

Стекло 17

4

31

l6

3!

ll

1,0

550

500

Стекло 28

58

217

l 24

300

500.

Температура поверхности конструкционного материала, 0С

250

Коэффициент избытка воздуха

0,8

1,0

1,2

1,4

1 I

Таблица 2

Опыт

ТемпеТемпеМасса отложений на плас тине, N.10 г

1 2 300 500 200

1,2 300 500 192

1,2 300 ;500 197

1,2 300 500 190

2

Коэффжциент из бытка воздуха ратура пластины

1467509

Таблица 3 ратура воздуха

ТЯ,ОС

m,г

60 ьа

zso яоа но .жо r,.с

Tg -5 50 С = сом 8

Фиг. Я

0 ав ъа г,г и с

Ту-" ЛОО С =СРМЙ; Tg=5gg С sC0ltSt

ФФГ. 4

1467509

l7lу Мй

ego МО ад 6И т,, с

T, ° 40И ° сои t

@ и

ФИ Мд Яр С

Фик5

1467509

Р 1Д

t00

1,0

Фиг.б

2 О Лаа Ыа 4ОО Гэ С

Фиг.7

Составитель Н.Богданова

Редактор Н.Тупица Техред И.Верес- Корректор С.Черни

Заказ 1 192/43 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,10!