Применение бензинов презентация

при проведении авиационных работ

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ

Введение

4. Основные эксплуатационные свойства бензинов.

1. Условия применения и требования к качеству.

2. Марки, состав и применение автомобильных бензинов.

Занятие № 2. Применение бензинов

Учебные вопросы:

Разделы текущей лекции

Дисциплина «Применение горючего на авиационной технике и при проведении авиационных работ»

3. Марки, состав и применение авиационных бензинов.

Заключение

1

Меню

Жидкие нефтяные топлива. Учебное пособие / составители М.А. Егоров, А.В. Калякин, Р.Р.Файзуллин – Ульяновск: УВАУ ГА (И), 2014. - 168 с.
2.Химмотология горюче-смазочных материалов. Научно-техническое издание/ А.С.Сафонов, А.И.Ушаков. В.В.Гришин В.В. – Санкт-Петербург: «НПИКЦ», 2007. – 488 с.
Дополнительная:
3. Применение горючего на военной технике: учебник/Е.И.Гулин, А.Ф.Горенков, С.Н.Зайцев, и др. – М.: ВОЕННОЕ ИЗДАНИЕ, 1989. - 432 с.
4. Химмотология горючего. Учебное пособие: в 2 ч.Ч. 1 / А.Н.Литвиненко, Н.В.Логинов, Н.В. Волков, Р.Р.Файзуллин, А.В. Калякин и др.; Под ред. А.Н.Литвиненко. – Ульяновск: УВВТУ, 2005. С. 262 c.
5. Химмотология. Учебник / А.А. Гуреев, И.Г. Фукс, В.Л. Лашхи – М: ХИМИЯ, 1986. - 366 с.

Разделы текущей лекции

2

Меню

в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением.
В зависимости от назначения бензины делятся на автомобильные и авиационные.

1.1.Условия применения
Условия применения бензинов определяются:
- условиями эксплуатации техники (на земле, в воздухе, летом, зимой, на равнинах, в горах, в южных районах и на Севере);
особенностями рабочего процесса двигателя.

Рабочий цикл двигателя с искровым зажиганием, как и всех двигателей внутреннего сгорания, слагается из процессов: испарения, смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива.

При сгорании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется двигателем в механическую работу.

ТВС в поршневых двигателях с искровым зажиганием образуется непосредственно в цилиндре двигателя, куда воздух и топливо поступают раздельно.
Впрыск топлива обычно осуществляется в особую предкамеру и воздухоподводящий трубопровод в тактах впуска или сжатия через форсунку.
При непосредственном впрыске на испарение топлива отводится 0,01…0,02 с.

4

Меню

сжимается и поджигается.
При зажигании электрической свечой смесь в зоне разряда нагревается мгновенно. Скорость химических реакций приобретает самоускоряющейся характер, завершающийся возникновением пламени.
Наполнение цилиндра смесью происходит с большими скоростями, при этом создается сильное вихревое движение. В этих условиях горение носит турбулентный характер, а нормальная скорость распространения фронта пламени составляет не более 50 м/с.
Увеличение степени сжатия и применение наддува приводит к росту скорости распространения фронта пламени.
Максимальное значение скорости распространения пламени наблюдается при коэффициенте избытка воздуха α = 0,9…1,1.

Сгорание ТВС может быть условно разделено на три фазы:
первая – начальная фаза, в которой небольшой очаг горения, возникший в зоне электродов свечи, превращается в развитый фронт турбулентного пламени;
вторая – основная фаза распространения пламени;
третья – фаза догорания смеси.

5

Меню

отдельных очагов, возникших в зоне электрического разряда. Длительность первой фазы зависит от мощности электрического разряда и физико-химических свойств горючей смеси.

Вторая фаза сгорания характеризуется резким увеличением скорости распространения фронта пламени за счет интенсивной турбулизации смеси. В этой фазе происходит основное выделение тепла. Скорость сгорания топлива зависит от степени сжатия, угла опережения зажигания, состава смеси, физико-химических свойств топлива и других факторов.

6

Меню

Развернутая индикаторная диаграмма бензинового двигателя

к этому моменту уже сгорела, поршень движется вниз и объем камеры сгорания увеличивается. В третьей фазе под действием турбулентных пульсаций фронт пламени искривляется и распадается на отдельные очаги горения. Время догорания в отдельных очагах зависит от состава смеси и скорости распространения фронта пламени. От количества смеси догорающей в третьей фазе зависят эффективность рабочего процесса, а соответственно и максимальная мощность и экономичность двигателя. Чем выше скорость сгорания, тем большую мощность развивает двигатель при одинаковом расходе топлива.

Но все это относится к нормальному сгоранию. Нормальным называется сгорание, при котором распространение фронта пламени по объему камеры сгорания является следствием передачи тепла путем теплопроводности и лучеиспускания.
При нормальном сгорании топлива в двигателе скорость распространения фронта пламени относительно невелика и не превышает 40…50 м/с.

На некоторых режимах работы двигателя, особенно связанных с большими нагрузками или при использовании топлива, качество которого не соответствует условиям нормального сгорания, может возникнуть детонационное сгорание.
Суть его заключается в следующем: в рабочей смеси в тактах всасывания и сжатия развиваются предпламенные химические реакции окисления с образованием активных промежуточных продуктов. Глубина и скорость этих химических реакций возрастает с повышением температуры и давления, т.е. с повышением степени сжатия. По мере сгорания смеси температура и давление в камере сгорания быстро нарастают. На последние порции смеси высокие температура и давление действуют наиболее интенсивно, что приводит к их воспламенению. Образуется новый фронт пламени.

7

Меню

возникает новая ударная волна, которая распространяясь по нагретой активной смеси, в которой предпламенные реакции близки к завершению, ускоряет ее самовоспламенение. При этом скорость распространения фронта пламени становится такой же, как и скорость распространения ударных волн, то есть появляется детонационная волна сгорания, которая представляет собой распространение ударной волны с фронтом пламени со скоростью 1500 - 2500 м/с.

Металлический стук в двигателе при работе с детонацией является результатом многократных периодических отражений ударных волн от стенок камеры сгорания. При этом на индикаторной диаграмме в конце сгорания регистрируется вибрация давления в виде ряда затухающих пиков.

сгоревших газов в стенки камеры сгорания и днище поршня из-за более высоких температур в детонационной волне и увеличения коэффициента теплоотдачи в результате срыва пограничного слоя более холодного газа.
Увеличение теплоотдачи в стенки приводит к перегреву двигателя и может вызвать местные разрушения поверхности камеры сгорания и днища поршня. Кроме того, работа двигателя с детонацией ведет к повышенному износу деталей.

В двигателях с высокой степенью сжатия иногда возникает калильное зажигание – самопроизвольное воспламенение рабочей смеси независимо от времени подачи искры свечей зажигания. Источниками калильного зажигания являются раскаленные тела (тлеющий нагар, перегретые части деталей цилиндропоршневой группы).
Калильное зажигание по своему характеру принципиально отличается от детонационного сгорания, хотя эти явления в условиях работы автомобильного двигателя тесно связаны. Однако процесс сгорания смеси после калильного зажигания протекает с нормальными скоростями и может не сопровождаться детонацией. И хотя калильное зажигание и детонация тесно связаны между собой и часто оба явления имеют место в двигателе в одно и то же время, но механизм протекания этих процессов и меры борьбы с ними существенно различаются.
Калильное зажигание нарушает нормальное протекание процесса сгорания, делает его неуправляемым. Неуправляемое развитие процесса горения при «калильном» зажигании также вызывает появление стука, перегрев двигателя и падение мощности.

антидетонационные свойства на бедных и богатых смесях, на различных режимах работы двигателя;
– обладать хорошей испаряемостью, обеспечивать легкий запуск, устойчивую работу и хорошую приемистость двигателя;
– иметь хорошую совместимость с конструкционными материалами.

2. Обусловленные условиями эксплуатации:
– хорошо прокачиваться при различных условиях, не образовывать паровых пробок и не выделять твердой фазы при низких температурах;
– быть стабильными при хранении и не образовывать отложений в системе питания.

3. Обусловленные производственной базой – иметь широкую сырьевую и производственную базы, отработанные технологии.

4. Обусловленные экологической безопасностью:
– быть безопасными в обращении;
– не вызывать загрязнения окружающей среды самим и продуктами сгорания.

80;
Регуляр-92 - не менее 92.

ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004)
Премиум Евро-95 - не менее 95;
Супер Евро-98 - не менее 98.

С 1.01.2015 года вступил в действие межгосударственный стандарт ГОСТ 32513-2013 устанавливающий следующие марки: АИ-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98 экологических классов К2, К3, К4, К5.

Система Обозначения введена ГОСТ Р 54283-2010

Пример: Автомобильный бензин Премиум Евро-95 вид I ((АИ-92-3) или (АИ-92-К3)) ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004),
где:
вид I,II,III – зависит от содержания серы, олефиновых и ароматических у/в, объемной доли метиланилина;
АИ-92-3 (К3) – А-автомобильный, И-92 – октановое число, определенное исследовательским методом, 3 (К3) – третий класс по техническому регламенту (в н.в. Действует 5 класс).

(ВОК);
- антидетонационных присадок и добавок (антидетонаторы);
присадок, улучшающих другие эксплуатационные свойства бензинов.

Базовые компоненты бензинов состоят из фракций прямой перегонки нефти, каталитического, термического, термоконтакного крекингов, гидрокрекинга вакуумного газойля, мазута, гудрона и другого тяжелого сырья.

ВОК добавляют к базовым бензинам для повышения детонационной стойкости в кол-ве 5…40% (изомеризат, алкилат, толуол, смеси ароматических углеводородов, МТБЭ, ЭТБЭ, спирты и т.д.).

Антидетонаторами называют вещества, которые при добавлении к бензину в относительно небольших количествах (от тысячных до сотых процентов) значительно повышают его детонационную стойкость. К ним относят органические производные свинца, олова, висмута, марганца, железа и др. металлов (в н.в. запрещены), соединения на основе аминов (Экстралин, АДА, N-метиланилин, АвтомВЭМ-А).

Антиокислительные присадки вводят для стабилизации бензинов каталитического и термического крекинга, которые способны в малых концентрациях тормозить окислительные процессы (ПОДФА - 0,007...0,01 %; ФЧ-16 - 0,03...0,1 %; Ионол - 0,05...0,1 %; Агидол-12 до 0,15 %).

Моющие присадки вводятся на АЗС или терминалах для предотвращения образования отложений и удалении уже образовавшихся загрязнений в двигателях (Найк, Афен-1, Автомаг, Алькор-Авто – 0,01…0,08%).

Постановление Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. № 118 Об утверждении технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».

2. Технический регламент Таможенного Союза ТР от 18 ноября 2010 года ТС 013/2011«О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».

3. ГОСТы на нефтепродукты.

В автомобильном бензине должны отсутствовать железо и марганец. За отсутствие железа (по ГОСТ Р 52530) принимают концентрацию менее 0,01 г/дм3, марганца (по ГОСТ Р 51925) - менее 0,25 мг Mn/дм3, свинца - менее 2,5 мг/дм3, метанола - менее 0,17% масс. или 0,17% об.
Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5 лет) в Росрезерве и для нужд Министерства обороны РФ, должны иметь индукционный период не менее 1200 мин и не должны содержать спирты и моющие присадки.

малоопасные продукты и по степени воздействия на организм относятся к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

АБ обладают наркотическим действием, раздражают верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз и кожу человека. Постоянный контакт с бензином может вызвать острые воспаления и хронические экземы.
 
ПДК бензинов в воздухе производственных помещений – 100…300 мг/м3 в соответствии с ГОСТ 12.1.005.

Не допускается наличие автомобильных бензинов в питьевой воде, определяют визуально (маслянистая пленка нефтепродукта на поверхности воды).

В соответствии с ГОСТ 12.1.044 АБ представляет собой ЛВЖ с температурой самовоспламенения 255-370 °C.


Концентрационные пределы распространения пламени: нижний - 1,0%, верхний - 6% (по объему).

В помещениях для хранения и использования бензинов запрещается обращение с открытым огнем; электрооборудование, электрические сети и искусственное освещение должны быть взрывобезопасного исполнения.

При работе с бензином не допускается использовать инструменты, дающие при ударе искру.

предназначенные для хранения и транспортирования бензина, должны быть защищены от статического электричества по ГОСТ 12.1.018.
При разливе автомобильного бензина необходимо собрать его в отдельную тару; место разлива протереть сухой тряпкой; при разливе на открытой площадке место разлива засыпать песком с последующим его удалением и обезвреживанием.
Помещения для работ с бензинами должны быть оборудованы общеобменной вентиляцией, места интенсивного выделения паров бензинов должны быть снабжены местными отсосами.

При работе с бензином применяют индивидуальные средства защиты согласно ГОСТ 12.4.011 и типовым отраслевым нормам, утвержденным в установленном порядке.

Работу в зоне с высокой концентрацией паров бензина необходимо проводить с применением средств защиты органов дыхания:
кратковременно - фильтрующих противогазов марки А;
долговременно - шланговых противогазов.

При попадании бензина на открытые участки тела необходимо его удалить и обильно промыть кожу теплой мыльной водой; при попадании на слизистую оболочку глаз обильно промыть глаза теплой водой.
Все работающие с автомобильными бензинами должны периодически проходить медицинские осмотры в установленном порядке в соответствии с приказом Минздрава России.

Применение автомобильных бензинов
АИ-80 - на двигателях со степенью сжатия Е = 6,5...6,7;
АИ-92 - на двигателях с Е = 7...8,5;
АИ-95 - на двигателях с Е = 8...10;
АИ-98 - на двигателях с Е > 10.

бензин Б-92, поставляемый по государственному оборонному заказу;
авиационный бензин Б-91/115.

Состав:
1. Базовый бензин (бензин прямой перегонки, каталитического крекинга или риформинга и др.)
2. ВОК (алкилат, изомеризат, толуол и др.)
3. Антидетонационная присадка (этиловая жидкость)
4. Краситель (зеленый антрахиновый)
5. Антиокислительная присадка (п-оксидифениламин 0,002–0,005 % масс. и др.)
.

WT-06/OBR PR/PD/60, (аналог ГОСТ 1012-72), производство OBR PR S.A. (Польша)
.
Состав

1. Базовый бензин
2. Антидетонационная добавка (этиловая жидкость TEL-B) -max 2,5 г/1 кг бензина
3. Краситель (зеленый антрахиновый) – max 6 мг/1 кг бензина
4. Антиокислительная присадка (26-дитретрбутило-4-метилфенол) – max 24 мг/л бензина
5. Антистатическая присадка (STADIS 450) – max 3 мг/л бензина
6. Антикоррозионные добавки – 20 мг/л.

Гарантийный срок хранения не менее 60 мес.
.

марки авиационного бензина, находящиеся в употреблении по всему миру - это Avgas 100LL и Avgas 100.

 Avgas 100
Это стандартное высокооктановое топливо для авиационных поршневых двигателей с высоким содержанием свинца. Существует два основных стандарта для Avgas 100: ASTM D 910 и UK DEF STAN 91-90. Эти два стандарта по существу одинаковы, однако отличаются по содержанию антиокислительной присадки, по требованиям к устойчивости к окислению и максимальному содержанию свинца. Avgas 100 окрашен в зеленый цвет.

 Avgas 100LL
Данная марка является версией Avgas 100 с низким содержанием свинца. В Avgas 100LL присутствует до 0,56 г/литр свинца. Данная марка перечислена в тех же ТУ, что и Avgas 100, а именно ASTM D 910 и UK DEF STAN 91-90. Avgas 100LL окрашен в синий цвет.

Avgas 82 UL
Это относительно новая марка, целью разработки которой являются двигатели с низкой степенью сжатия, которые не требуют высокооктановой марки Avgas 100 и могут быть рассчитаны на работу с неэтилированным топливом. Данная марка предусмотрена техническими условиями ASTM D 6227. Avgas 82UL окрашен в пурпурный цвет.
.

испаряемость,
горючесть (детонационная стойкость),
склонность к образованию отложений,
коррозионная активность.

30

Меню

поверхностью жидкости и перемещению паров в окружающую среду.

С испаряемостью бензина связаны такие характеристики двигателя, как пуск при низких температурах, вероятность образования паровых пробок в системе питания в летний период, приемистость двигателя, скорость прогрева двигателя, износ цилиндропоршневой группы и расход топлива. Вместе с тем испаряемость оказывает решающее влияние на потери бензина при хранении, изменение его качества и экологию окружающей среды.

Испаряемость оценивают показателями: фракционный состав и давление насыщенных паров.

Характеристику бензина к холодному запуску связывают с температурой перегонки 10 % бензина или объемной долей бензина, перегоняемой при 70 оС.

Характеристикой прогрева двигателя иприемистости является температура перегонки 50 % бензина или объемная доля бензина, перегоняемого при 100 оС.

Ограничение тяжелых фракций бензина связано с тем, что в определенных условиях эксплуатации они могут испаряться не полностью, в жидком состоянии попадать в цилиндры двигателя и смывать масляную пленку. Это приводит к разжижжению масел, повышению расхода бензина и увеличению износа.

Давление насыщенных паров и фракционный состав бензина влияют и на его потери от испарения в процессе хранения, транспортирования и применения.образование паровых пробок

31

Меню

(сгорать без взрыва) в двигателе с искровым зажиганием.

От детонационной стойкости бензинов в большой степени зависят надежность, мощность и экономичность двигателя.

Детонационную стойкость для АБ оценивают по величине октанового числа.
Октановое число - условная величина, численно равная процентному (по объему) содержанию изооктана в такой его смеси с нормальным гептаном, которая по своей детонационной стойкости в стандартных условиях испытания на специальной моторной установке эквивалентна испытуемому топливу.
При этом детонационная стойкость изооктана условно принята за 100 единиц, а нормального гептана - за 0.

В настоящее время октановое число определяется по моторному и исследовательскому методам на одноцилиндровой установке УИТ-85, но при различных режимах испытания.

Моторный метод моделирует работу двигателей на форсированных режимах при длительных нагрузках, характерных для работы машин в загородных условиях, исследовательский – работу двигателей машин при меньших нагрузках и температурных режимах, характерных для городских условий (частые остановки, неполная загрузка и т. п.).

Разность между октановыми числами, определенными по моторному и исследовательскому методам, называется чувствительностью бензина.

32

Меню

85 мм.
Ход поршня – 115 мм.
Рабочий объем цилиндра – 652 см3.
Частота вращения двигателя:
моторный метод – 900 ± 9 об/мин;
исследовательский метод – 600 ± 6 об/мин.
Питание 380 В, 50 Гц.
Мощность – 9 кВт.
Габариты – 1500 х 1500 х 1700 мм.
Масса брутто – 1200 кг.
Масса нетто – 1000 кг.

Установка УИТ-85 для определения октанового числа

этом таблицу замеров в текстовом формате или в формате Microsoft Excel, содержащую информацию о пробе (наименование продукта, место замеров, режим измерения, октановое число по исследовательскому и по моторному методам и т.д.)
Прибор зарегистрирован в Государственном реестре под № 33552-06
(№ сертификата 26305) . ТУ 4215-002-60283547-2006

сертификата 26305). ТУ 4215-002-60283547-2006

образцов дизельных топлив/бензинов с проверяемым бензином/дизельным топливом. В спецпроцессор введены используемые таблицы аттестованных топлив, программа интерполяции и поправки на температуру образца. Также с прибором поставляется комплект программного обеспечения, позволяющий использовать октанометр вместе с персональным компьютером. Данные измерений октановых (цетановых) чисел выводятся на жидкокристаллический дисплей и на экран компьютера.

Дополнительно, на экране компьютера в удобной и  понятной форме отображается информация о режимах работы прибора, корректирующих поправках, и данные произведённых измерений.
Рекомендован к применению на всей территории РФ.
Сертификат соответствия № РОСС RU.МЕ48.НО1594 от 30.03.2004.
Зарегистрирован в Госреестре СИ под
№ 24859-03.

октановым числом, определяемым по моторному методу, нормируется «сортность» на богатой смеси и в условиях наддува.

Сортность – условная величина, определяемая сравнением (%) мощности двигателя при работе на испытуемом топливе в режиме легкой детонации и мощности, достигнутой на эталонном изооктане, сортность которого принята за 100 ед.
Чем выше сортность топлива, тем выше его детонационная стойкость на богатой смеси при максимальных режимах (форсаж) работы авиационного двигателя.

Детонационная стойкость углеводородов зависит от молекулярной массы и строения и повышается в ряду: н-алканы, н-алкены, цикланы, изоалканы, арены (ароматические). С повышением молекулярной массы детонационная стойкость углеводородов всех классов снижается.

Повышение детонационной стойкости достигается следующими способами:
1. Изменение химического состава базового бензина.
2. Добавление высокооктановых компонентов.
3. Введение специальных присадок – антидетонаторов.

37

Меню

в двигателях бензины образуют отложения в резервуарах, топливных баках, системе питания, в камере сгорания, на поршнях и клапанах.
Различают низкотемпературные отложения - смолы и шламы и высокотемпературные - нагары и лаки.

Склонность бензина к отложениям оценивают по следующим показателям: концентрация смол, промытых растворителем, устойчивость к окислению (индукционный период). Косвенно можно определить по внешнему виду и объемной доле ароматических и непредельных углеводородов.

Способы борьбы с образованием отложений
- при хранении – добавление антиокислительных присадок (на НПЗ);
- при применении в двигателе – добавление специальных моющих или многофункциональных присадок (на терминале или АЗС).

38

Меню

нефтепродукта оказывать корродирующее действие на металлы.
Оценкой коррозионной активности бензинов является проба на медную пластинку, которая характеризует присутствие в бензине сероводорода и серы. При отрицательной пробе содержание сероводорода не превышает 0,0003 %, а свободной серы 0,0015 % в таких концентрациях соединения серы не влияют на коррозионную активность бензина.
Даже при отрицательной пробе на медную пластинку в бензинах присутствуют меркаптаны, при этом содержание меркаптановой серы не должно превышать 0,01 %.

Содержание кислородных соединений в бензинах определяется нормой на кислотность. Для автомобильных бензинов кислотность не должна превышать 3 мг КОН / 100 мл, для авиационных – 1 мг КОН / 100 мл.

Водорастворимые кислоты и щелочи являются случайными примесями в бензинах. В соответствии с техническими условиями водная вытяжка бензинов должна иметь нейтральную реакцию.

Установлено, что износ двигателя увеличивается с увеличением содержания серы. Повышение содержания серы увеличивает кислотность масла, содержание золы и осадка, что сокращает срок службы масла.

39

Меню