Улучшение пусковых качеств автотракторных дизелей в зимний период эксплуатации
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
p>
При понижении температуры выделяющаяся из топлива твердая фаза представляет собой сложную смесь, в состав которой входят преимущественно углеводороды парафинового ряда (н-алканы и изоалканы), различающиеся структурой и молекулярной массой. Кроме того, твердая фаза может включать нафтеновые углеводороды от 1 до 3 колец в молекуле и имеющие длинные боковые цепи как нормального, так и изостроения, а также ароматические углеводороды с разным чистом колец в молекуле, разной длиной и структурой боковых цепей [34], т.е. выпадающая в топливе при низких температурах твердая фаза не менее сложна, чем структура самого топлива.
Физико-химические свойства парафиновых углеводородов, соответствующих по температурам плавления дизельным топливам (табл. 2.12.) зависят от строения углеводородов и их молекулярной массы. Так, для н-алканов с усложнением структуры молекул, а следовательно, с увеличением молекулярной массы, температура кипения tкип и плавления tпл углеводородов повышается. Например, для н-декана (С10Н22) температуры tкип = 174,1 и tпл = -29С, а для н-генейкозана (С21Н44) tкип = 358,4 и tпл = +40С. Однако для других типов температуры плавления углеводородов одной и той же молекулярной массой в зависимости от строения колеблются в очень широких пределах; в ряде случаев температура плавления высокомолекулярныx углеводородов ниже, чем низкомолекулярных, что указывает на зависимость температуры плавления углеводородов от поляризуемости и симметричности их молекул [35]. Углеводороды с несимметричной разветвленной структурой характеризуются низкой температурой кристаллизации, а в некоторых случаях вообще не способны кристаллизоваться. Симметричность молекул и простота их строения способствуют образованию кристаллических структур и повышению температуры плавления углеводородов, т.к. чем больше симметрична молекула, тем больше имеется способов построить из нее кристаллическую решетку. При этом правило молекулярной массы может быть отдалено правилом симметрии.
Таблица 2.12. Физико-химические свойства парафиновых углеводородов [36,37]
УглеводородыТемпература плавления, 0СТемпература кипения, 0СМолекулярный вес1234н-генейкозан н-эйкозан н-нонадекан н-октадекан н-гептадекан 5-бутилдокозан 2-метилнонадекан40 36,8 32 28,18 21,98 20,8 18,3358,4 342,7 330 317,4 302,7 267 341296,57 282,56 268,53 254,5 240,45 н-гексадекан 7-гексилэйкозан н-пентадекан 5-бутилэйкозан 4-пропилнонадекан 5-тетрадекан 2-метилгептадекан 7-бутилдокозан 9-бутилдокозан 11 -бутилдокозан н-тридекан метилпентадекан 2,11-диметилдодекан н-додекан 8-окмилгептадекан 6,11-диамилгексадекан 8-метилпентадекан 4-ундекан 9-гептилгептадекан н-декан18,5 10,2 9,93 8 6,5 5,86 5 3,2 1,3 0 -5,2 -8 -8,5 -9,6 -13,6 -16,2 -22,3 -25,65 -27 -29,7286,79 266 270,6 240 231 253,5 313 266 265 266 235,4 173 244 216,3 256 254 267 195,9 233 174,1226,45 212,42 198,4 184,36 170,33 156,31 142,29
Фотографирование процесса парафинизации летнего дизельного топлива с 140-кратньм увеличением в диапазоне температур -4...-15С на микроскопе Биолам показало [38], что процесс кристаллизации начинается при температуре -4С с выделением отдельных зародышей кристаллов, которые удалены друг от друга не значительное расстояние. В диапазоне температур -4…-7С, т.е. при температуре, определяющей помутнение дизельного топлива, происходит интенсивный рост кристаллов, образование новых кристаллических образований, сближение их друг с другом, однако кристаллы парафинов находятся в подвижном состоянии, т.к. между ними еще находится жидкое топливо. При температуре -8, -9 и особенно -10С отдельные кристаллы парафина начинают уплотняться, образуя кристаллическую решетку, которая заполняет весь объем дизельного топлива. При температурах -11...-13С, которые близки к температуре застывания топлива, кристаллы парафинов плотно укладываются в кристаллическую решетку, в результате чего дизельное топливо теряет подвижность и при таких температурах невозможно обеспечить его подачу к насосу высокого давления. Дальнейшее снижение температура топлива до -15С приводит к уплотнению кристаллической решетки, дизельное топливо полностью застывает, запуск и эксплуатация дизелей становятся невозможном без специальных подогревателей, обеспечивающих разогрев топлива и его пропуск через фильтры грубой и тонкой очистки.
Анализ температур плавления углеводородов дизельного топлива показывает, что процесс парафинизации происходит непрерывно, т.е. при понижении температуры плавления происходит последовательное отвердевание углеводородов при достижении температуры их плавления и насыщение топлива кристаллами парафинов. При этом с понижением температуры в первую очередь выпадают высокоплавкие углеводороды, на кристаллической решетке которых последовательно кристаллизуются углеводороды с более низкой температурой плавления, содержащие меньшее число атомов в молекуле [39].
Для экспериментальной проверки данного предположения на спектрофотометре СФ-26 были сняты коэффициенты пропускания для летнего дизельного топлива (ГОСТ 305-82) в области спектра от 700 до 1000 нм. При этом в монохрометрический поток излучения поочередно вводился контрольный образец (топлива при температуре от +20С) и измерямые образцы (топливо с температурой от -20С). При введении контрольного образца значение светового потока принималось за 100% пропускания. При введении измеряемого образа показание измерительного прибора соответствовало величине коэффициента пропускания в %.
Измерение температур контрольного и измеряемого образцов проводилось терморезисторами и цифровым вольт-килоомметром ВК2-6.
При по