Pentru efectuarea lucrărilor de laborator nr. 1
"Proprietățile fizico-chimice ale combustibililor.
Determinarea vâscozității și densității combustibililor "
Termeni, definiții și premise teoretice pentru muncă
Chemometologia separă condițional proprietățile materialelor operaționale în trei grupe: fizico-chimice, operaționale și de mediu.
Pentru a include proprietățile fizico-chimice ale combustibililor și lubrifianți (TIS), determinate în condiții de laborator, densitatea, vâscozitate, căldura de combustie, și multe altele. Prin proprietăți de exploatare TiS se manifestă direct în motor în timpul funcționării sale (sau stocarea pe termen lung în condiții de conservare), de exemplu, proprietățile de detonare ale combustibililor, predilecția pentru a forma depozite, antiuzură și proprietăți anticorosive. Proprietățile de mediu includ proprietățile care afectează mediul, de exemplu: poluarea aerului cu produse eliberate în timpul funcționării motorului, siguranța la incendiu și explozii etc.
Pentru caracterizarea produselor în ceea ce privește calitatea este utilizat ca proprietăți individuale Tis, și combinații ale acestora: cifra octanică a combustibililor și un punct de uleiuri combustibile, conținutul de cenușă, aciditate, și multe altele toarnă. Calitatea TiC este evaluată prin metode de laborator (fizico-chimice) și de testare speciale. Principalul avantaj al metodelor de testare de laborator este acela că acestea pot fi utilizate pentru a efectua o evaluare diferențiată a proprietăților individuale ale TiC. Cu toate acestea, metodele de laborator nu oferă o imagine completă a funcționării TiC în condiții reale de funcționare a motoarelor, deoarece schimbarea unei proprietăți duce la o schimbare a celorlalte.
Testele de acceptare sunt efectuate pentru admiterea la producerea și utilizarea TS nou dezvoltate. O conditie indispensabila pentru comportamentul lor este masurarea parametrilor fizico-chimici ai TiC folosind metode de laborator. Acest lucru este necesar pentru a stabili conformitatea caracteristicilor de performanță ale TIS cu cerințele documentației de reglementare și tehnice, ale specificațiilor tehnice și ale altor standarde. Trebuie să se țină seama de faptul că FHP-urile individuale, de regulă, sunt incluse în caracteristicile complexe de performanță ale combustibililor și uleiurilor. De exemplu, compoziția amestecului de combustibil, finețea atomizare și caracterul complet al vaporilor de combustibil atunci când se aplică în sistemul smeseobrazuyuschuyu motorului afectează proprietățile combustibile fizico-chimice: densitatea, vâscozitatea, tensiunea de suprafață, presiunea de vapori, căldura latentă de vaporizare, compoziția fracționată și altele.
În plus, cunoașterea combustibililor, a uleiurilor și a altor materiale operaționale FHP este necesară pentru a cunoaște când se efectuează calcule de inginerie termică, atât motoarele, cât și componentele acestora.
Viscozitatea caracterizează frecarea care are loc între moleculele de fluid care se mișcă sub influența forțelor exterioare, deci are un efect semnificativ asupra fluxului de combustibil prin găurile de măsurare.
Viscozitatea poate fi exprimată în unități de vâscozitate dinamică și cinematică. În sistemul SI, vâscozitatea dinamică are dimensiunea Pa × s sau, mai frecvent, millipascal × secundă (mPa × s). Viscozitatea cinematică are o dimensiune de m2 / s, dar aceasta este, de asemenea, o valoare foarte mare, deci folosiți mai des o dimensiune mai mică - 1 mm2 / s, egală cu 1 cSt.
Unitatea tradițională pentru măsurarea vâscozității cinematice este Stokes (St), sau cea de-a suta este Santistoks (cSt), care este egală cu 1 mm2 / s.
Există o relație între vâscozitatea dinamică și cinematică:
mt = nt × ρt. (1)
unde mt este vâscozitatea dinamică la temperatura t;
nt este vâscozitatea cinematică la temperatura t;
ρt este densitatea lichidului la temperatura t.
Pentru a determina vâscozitatea produselor petroliere, există diferite metode. Metoda cea mai comună pentru determinarea vâscozității combustibililor și a altor lichide ușor de curgere se bazează pe măsurarea timpului de expirare a unui volum strict definit în instrument, denumit vâscozimetru.
unde c este constanta vâscozimetrului; tt este momentul expirării.
Viscozitatea combustibilului depinde de temperatura, determinată de caracteristica de temperatură a vâscozității (BTX), care la temperaturi pozitive poate fi exprimată după cum urmează:
unde nt și n20 sunt, respectiv, viscozitățile cinematice ale combustibilului la o temperatură dată și la o temperatură de 20 ° C, exprimată în cSt.
Cu cât este mai blând panta cu BTX, cu atât sunt mai bune proprietățile vâscozității-temperaturii combustibilului. BTX combustibil depinde în principal de compoziția fracționată: cu cât este mai greu, cu atât se înclină mai mult. Benzinele nu conțin hidrocarburi foarte vâscoase, au un BTX satisfăcător și nu necesită reglarea acestuia. Pentru motorina, în special combustibilul greu și combustibilul, schimbarea vâscozității este mai pronunțată, iar cu o scădere a temperaturii, acești carburanți sunt predispuși la întărirea vâscoasă.
Densitatea este denumită de obicei r420, unde figura superioară indică temperatura produsului (normală - 20 ° C), cea mai mică - temperatura standard a apei, în raport cu care se determină densitatea produsului petrolier.
Densitatea poate fi determinată de hipermetrul (petrodensimetrul) în conformitate cu GOST 3900-85, și mai precis de către un picnometru sau greutăți hidrostatice.
Densitatea benzinei moderne este cuprinsă în intervalul de 720 ... 780 kg / m3, benzinelor cu cifră octanică ridicată, tind să aibă o densitate mai mare, datorită conținutului ridicat de compuși oxigenați mai grele aditivi antiknock cu cifra octanică. standard de densitate a combustibilului diesel este, în general, în intervalul de 810 ... 860 kg / m3 și are tendința de a crește cu compoziția fracționară de ponderare.
Densitatea combustibilului depinde de temperatura, care afectează în mod semnificativ compoziția amestecului. Densitatea combustibilului r4t (kg / m3) la o temperatură t (° C) poate fi determinată cu o precizie suficientă prin valoarea densității la temperatura normală, utilizând următoarea relație:
unde expresia din primele paranteze reprezintă corecția temperaturii, care depinde de densitatea însăși.
Astfel, viscozitatea și densitatea combustibililor scad cu creșterea temperaturii, iar vâscozitatea se schimbă mai intens decât densitatea. În consecință, viscozitatea are un efect predominant asupra cantității de greutate a combustibilului care curge pe unitatea de timp prin consumabilele sistemului de alimentare cu combustibil și, în consecință, amestecul de aer-combustibil.
În plus față de viscozitate și densitate, în calculele de inginerie termică și hidrodinamică, sunt adesea utilizați indicatori precum tensiunea superficială, compresibilitatea, conductivitatea termică și căldura specifică a combustibilului.
Tensiunea de suprafață este echivalentă cu munca care trebuie făcută pentru a elibera moleculele din volumul de lichid în stratul de suprafață de 1 cm2. Se exprimă în N / m sau, mai convenabil, în mN / m și se determină cu ajutorul unui dispozitiv capilar special. Tensiunea superficială a combustibilului depinde de temperatura și densitatea acestuia, la punctul de fierbere dispare. Pentru orice combustibil cu hidrocarburi, tensiunea superficială în mN / m poate fi determinată aproximativ din dependența empirică
Mărimea tensiunii de suprafață depinde de finețea pulverizării combustibilului care curge de la duza carburatorului sau de la duza injectorului. Pentru benzinele la 20 ° C, valoarea s este de 22 ... 24 mN / m, adică de aproximativ 3,5 ori mai mică decât cea a apei (72,5 mN / m), ceea ce contribuie la o bună atomizare a combustibilului în sistemul de alimentare cu combustibil a motorului. Pentru motorina, această valoare este cuprinsă între 27 ... 29 mN / m. Gradul de atomizare al combustibilului este de asemenea afectat de vâscozitatea acestuia.
Coeficientul real de compresibilitate - schimbarea relativă a volumului cu o schimbare de presiune de 1 MPa - la diferite presiuni ale lui P poate fi găsită aproximativ din expresia:
unde ap este adevăratul factor de compresibilitate [1 / MPa] la presiunea în exces P [MPa].
În calculele sistemului de alimentare cu combustibil, se folosește, în general, un factor de compresibilitate mediu pentru intervalul de operare 0-P necesar. definită ca valoarea integrală medie a coeficientului adevărat într-un interval de presiune dat.
Coeficientul de conductivitate termică a unui combustibil de hidrocarburi este determinat în principal de compoziția sa fracțională și de masa molară m m. Pentru hidrocarburile individuale se poate determina prin formula empirică:
unde 10 este conductivitatea termică a combustibilului la 0 ° C, W / m × K.
Pentru combustibili, ca amestecuri complexe de hidrocarburi, puteți utiliza un raport diferit:
Schimbarea conductivității termice a combustibililor lichizi cu o schimbare a temperaturii se determină cu o precizie de 10% prin expresia:
unde a = 0,0011 pentru intervalul de temperaturi 0 ... 200 ° C.
Căldură specifică c. kJ / kg × K, poate fi calculată cu până la 4% prin formula
pentru combustibilii cu hidrocarburi cu o densitate în intervalul 720 ... 960 kg / m3.
Scopul lucrării este determinarea experimentală a vâscozității cinematice și a densității benzinei și motorinei, precum și determinarea designului altor cantități fizice care caracterizează combustibilul.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: