Дизельное топливо

Дизельное топливо предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Воспламенение топлив в дизельных двигателях происходит при впрыске топлива в воздух, нагретый до высокой температуры за счет сжатия поршнем. Дизельные двигатели относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям, у них  меньше расход топлива и выше КПД, чем у карбюраторных. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями. Дизели устанавливаются на тракторах, тепловозах, морских и речных судах, тяжеловесных грузовых автомобилях и автобусах.

Дизельные топлива состоят из средних дистиллятных  фракций нефти, перегоняющихся в пределах 180-3600С, легких газойлей каталитического крекинга и гидрокрекинга. Для улучшения качественных характеристик в дизельные топлива вводят присадки (депрессорные, моющие, повышающие цетановое число, антидымные и др.).
Ассортимент дизельных топлив

Отечественная промышленность выпускает топливо для быстроходных дизелей и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники  трех марок: Л - летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха выше 0 °С;  З - зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь Т заст < -35 °С и Т помутнения < -25 °С), или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь Т заст < - 45 °С и Т помутнения <-35 °С); А - арктическое, температура применения которого до -50 °С. К дизельным топливам относятся также моторное топливо для среднеоборотных и малооборотных дизелей ДТ и ДМ. Для поставок на экспорт вырабатывают дизельное экспортное топливо, содержащее серу 0,2 %.

С 1981 г. вырабатывают зимнее дизельное топливо с депрессорными присадками марки ДЗп. Получают его на базе летнего дизельного топлива с  добавление присадок, снижающих температуру застывания до -30 °С, что позволяет использовать летнее дизельное топливо в зимний период времени при низких температурах температуре. Депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.

С учетом ужесточающихся экологических требований выпускается также экологически чистое дизельное топливо двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива. В данных топливах более жестко нормируются показатели  на серу и ароматические углеводороды.

Основные нормативные показатели дизельных топлив приведены в приложении  7,8.

Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива следующие:

• цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;
• фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя;
• вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливание в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;
• низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива;
• степень чистоты, характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндро-поршневой группы двигателя;
• температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива в дизелях;
• наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ.

Склонности ДТ к воспламенению и жесткость работы дизеля оценивается цетановым числом (ЦЧ). Для его определения по длительности периода задержки воспламенения пользуются установкой с одноцилиндровым двигателем - ИТ 9-3. Сущность определения воспламеняемости ДТ по методу совпадения вспышек заключается в сравнении испытываемого образца топлива с эталонными топливами, воспламеняемость которых известна. В качестве эталонов приняты два углеводорода. Первый - цетан С16Н34 - нормальный углеводород парафинового ряда, имеет очень небольшой период задержки воспламенения и обеспечивает мягкую работу двигателя. Его ЦЧ принимается за 100 ед. Вторым углеводородом является a -метилнафталин С10Н17СН3 - ароматического ряда, который очень трудно окисляется и воспламеняется, имеет большой период задержки воспламенения, вызывает жесткую работу дизеля. Условно его цетановое число принято за 0 ед.  Если ЦЧ дизельного топлива ниже 40 ед., то запустить холодный двигатель не только зимой, но и в летнее время трудно. Нормальный пуск и мягкая работа дизелей в летнее время обеспечивается топливом с ЦЧ около 45 ед., а в зимнее - 50 ед. Более высокие значения ЦЧ для дизелей существующих конструкций не нужны, так как это повышение уже не сказывается заметно на улучшении рабочего процесса. При большом цетановом числе (более 60) топливо сгорает сразу же после впрыска в камеру, плохо смешивается с воздухом, в результате ухудшается экономичность двигателя и возрастает дымность отработавших газов.

При охлаждении топлив пара¬финовые углеводороды нормального строения выпадают в виде кристаллов различной формы. Топливо мутнеет, возникает опас¬ность забивки фильтров кристаллами углеводородов. Температура, при которой возникает это явление, получила название темпера¬туры помутнения или начала кристаллизации. При дальнейшем снижении температуры выделившиеся кристаллы образуют сетча¬тые каркасные структуры, топливо теряет подвижность т.е. застывает. Эту температуру называют темпера¬турой застывания. По температурам помутнения и застывания топлива судят о возможностях его использования при низких температурах. Показатель этот настолько важен, что по его вели¬чине товарные топлива делят на марки летнее, зимнее, арктическое.

Бензиновые и керосиновые фракции нефтей и продуктов их переработки, как правило, имеют низкие температуры застывания. В дизельных и более тяжелых фракциях содержится много высо¬коплавких парафиновых углеводородов, и улучшение низкотемпе¬ратурных свойств этих фракций является одной из важнейших задач нефтеперерабатывающей промышленности.

Фракционный состав дизельного топлива влияет на полноту сгорания, условия распыления, дымность выхлопа, степень нагарообразования. При высоком содержании легких фракций увеличивается давление сгорания, двигатель работает более жестко. В то же время утяжеление ухудшает условия распыления, уменьшает скорость образования рабочей смеси, приводи к повышенному дымлению и снижению экономичности двигателя. Оптимальный фракционный состав диктуется конструктивными особенностями дизелей и условиями их эксплуатации.  Для дизельных топлив контролируют  температуры перегонки 50 и 96 объемных %.

Это наименьшая температура, при которой пары над поверхностью горючего вещества вспыхивают при контакте с открытым источником огня и с ненасыщенным паром.

Для каждой горючей жидкости можно определить давление насыщенных паров. С повышением температуры оно растёт, таким образом, количество горючего вещества на единицу объёма воздуха над жидкостью также растет с ростом температуры. При достижении температуры вспышки содержание горючего вещества в воздухе становится достаточным для поддержания горения. Достижение равновесия между паром и жидкостью требует, однако, некоторого времени, определяемого скоростью образования паров. При температуре вспышки скорость образования паров ниже, чем скорость их горения, поэтому устойчивое горение возможно лишь при достижении температуры воспламенения.

Из-за сложностей прямого измерения температуры вспышки газов и паров, за неё принимают минимальную температуру стенки реакционного сосуда, при которой наблюдают вспышку. Эта температура зависит от условий тепломассообмена как внутри реакционного сосуда, так и самого сосуда с окружающей средой, объёма смеси, а также каталитической активности стенки сосуда и ряда других параметров.

Показатель применяется для определения допустимой температуры нагревания горючих веществ при различных условиях хранения и перевозки. Наиболее известным способом измерения температура вспышки является определение в закрытом тигле по Пенски-Мартенсу ASTM D93, ГОСТ 6356.