Плотность дизельного топлива

Область кипения дизельного топлива

Значение области кипения влияет на параметры, которые важны для рабочего -поведения- дизельного топлива. Хотя расширение этой обрасти в сторону низких температур и приведет к тому, что топливо будет применимо для работы при низких температурах, но цетановое число в то же время уменьшится и это ухудшит, в частности, смазывающие свойства. Это ухудшение смазывающих свойств увеличит риск износа деталей системы впрыска. Если, с другой стороны, конечная температура кипения увеличивается, что желательно для достижения полноты использования нефти, то это может привести к увеличению выбросов серы и закоксовыванию форсунок (осаждение результатов сгорания).

Добавки (присадки)

Улучшение качества путем добавления присадок, что является обычной практикой для бензина уже в течение многих лет, стало недавно популярным и для дизельного топлива (дизельное топливо марок Super и Premiom). Используются в основном такие добавки, которые оказывают множественное действие:

• присадки для улучшения воспламенения увеличивают цетановое число и отвечают, в частности, за более «мягкое» сгорание;
• моющие присадки (детергенты) используются для предотвращения закоксовывания форсунок;
• ингибиторы (замедлители) коррозии необходимы для предотвращения коррозии металлических деталей (в случае попадания воды в топливную систему);
• антивспенивающие присадки служат для облегчения заполнения топливного бака.

Общая концентрация присадок обычно не превышает 0,1%!, так что такие физические характеристики топлива как плотность, вязкость и кривая кипения не изменяются.

Температура вспышки дизельного топлива

Температура вспышки — это температура, при которой воспламеняемая жидкость дает достаточное количество пара в окружающий ее воздух, чтобы смесь воздуха с парами над поверхностью жидкости могла быть воспламенена от источника воспламенения. Из соображений безопасности (транспортировка, хранение) дизельное топливо должно иметь класс безопасности AIII, т.е. оно — должно иметь температуру вспышки выше 55°С. К примеру, содержание бензина в концентрации менее 3% в дизельном топливе может уменьшить температуру вспышки до такого уровня, что воспламенение возможно при комнатной температуре.

Почему зимой расход дизельного топлива больше

Характеристика плотности дизельного определяет не только порог его застывания и замерзания. Плотность ДТ также указывает на количество энергии, которое выделяет горючее. Более высокий показатель плотности означает большее количество выделяющейся энергии в процессе сгорания в рабочей камере дизельного ДВС. Чем выше будет плотность солярки, тем большим окажется КПД двигателя. Дополнительно плотность повлияет на расход дизельного топлива на 100 км. Более плотное ДТ в заметно повышает экономичность двигателя.

Зимняя или арктическая солярка для дизельного мотора всегда имеет меньшую плотность. Для высвобождения энергии и получения необходимой отдачи от силового агрегата потребуется сжигать большее количество такой солярки сравнительно с более плотным топливом, которое используется в летний период. Этим объясняется повышенный расход менее плотного дизельного топлива зимой.

Использование летней солярки для повышения экономичности не допускается. В составе летнего дизтоплива присутствуют не только базовые углеводороды, которые обеспечивают энергию в процессе сгорания, но и парафины в растворенном состоянии. Снижение температуры вызывает начало активной парафинизации топлива, когда горючее утрачивает свою текучесть и превращается в гель.

Парафины не позволяют эффективно прокачивать солярку по , забивают топливопроводы и фильтры тонкой очистки. По этой причине в состав дизельного топлива для зимы вводят дополнительные компоненты. Главной задачей становится предотвращение гелеобразования и замерзания парафинов путем добавки специальных присадок. Такие присадки в процессе производства повышают температурный порог замерзания солярки, но на плотность ДТ никакого влияния не оказывают.

Ошибочно полагать, что если залит в бак «летний» дизель и самостоятельно добавить присадку-антигель, то это позволит избежать застывания горючего. Первое, присадки не способны оказать воздействие на уже замерзшую солярку, так как загустевшие парафины растворить она не способна. Второе, присадки в дизель не воздействуют на его плотность, так как их механизм воздействия на топливо другой. Антигели в солярку только предотвращают процесс активной парафинизации.

Дизтопливо с меньшей плотностью обладает лучшей текучестью. Получается, что даже при низких температурах солярка будет свободно проходить по топливопроводу, не создавая пробок. По этой причине для зимы используется ДТ с меньшим показателем плотности

В теплое время года характеристика плотности солярки не имеет первостепенной важности. Для летнего дизеля основными показателями является степень содержание серы и цетановое число

Другие нюансы

Известно, что сгорание дизеля является очень обедненным с отношением A / F:

• 25:1 при пиковом крутящем моменте.
• 30:1 при номинальной скорости и максимальной мощности.
• Более 150: 1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом.

Однако этот дополнительный воздух не входит в процесс сгорания. Он довольно сильно нагревается и истощается, в результате чего выхлоп дизеля становится бедным. Даже учитывая то, что среднее воздушно-топливное отношение является бедным, если в процессе проектирования не будут приняты надлежащие меры, области камеры сгорания могут быть богаты горючим и приводить к чрезмерным выбросам дыма.

Главное чтобы автомобиль ехал

Покупая дизельное топливо на заправках, мы вряд ли интересуемся его плотностью, особенно летом, главное, что бы автомобиль хорошо ехал, и пока все нормально, мы ни про что не переживаем. Но лето заканчивается, наступает осень, затем зима, и тут плотность дизельного топлива может сыграть ключевую роль в судьбе вашего автомобиля, а иногда и вашей.

Ведь многим известно про способность дизельного топлива при сильных морозах парафинироваться и превращаться в жидкую кашицу, которая забивает не только топливные фильтра, но и всю топливную систему. Если у вас летнее дизельное топливо, то резкое изменение погоды может привести к не хорошим последствиям.

Конечно, определить на глаз, летнее дизельное топливо или зимнее вы заливаете в топливный бак, конечно же, невозможно, тут остается верить только документам, в частности паспорту на топливо.

Характеристики автомобильного топлива

Теплотворная способность топлива

Обычно чистая теплотворная способность H_n обуславливает энергетическое содержание топлива; она соответствует используемому количеству теплоты, выделяемому во время полного сгорания. Полная теплотворная спо­собность H_g, с другой стороны, определяет полную теплоту, включая как механически создаваемое тепло, так и тепло, выделяемое при конденсации водяных паров. Однако, этот компонент не учитывается примени­тельно к автомобилям.

Чистая теплотворная способность дизель­ного топлива, равная 42,9-43,1 МДж/кг, не­много выше, чем у бензина (40,1-41,9 МДж/кг).

Окислители, то есть, топлива или компо­ненты топлива, содержащие кислород, такие как спиртовые топлива, эфир или метиловые эфиры жирной кислоты, имеют меньшую теплотворную способность, чем чистые угле­водороды, поскольку кислород, присутству­ющий в этих соединениях, не способствует процессу сгорания. Поэтому двигатель, име­ющий сопоставимую мощность с мотором, питаемым обычным топливом, имеет повы­шенный расход топлива.

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

Теплота сгорания топливовоздушной смеси определяет выходную мощность двигателя. При стехиометрическом соотношении воздух/топливо теплота сгорания для сжижен­ных газообразных и жидких автомобильных топлив составляет примерно 3,5-3,7 МДж/м3.

Содержание серы в автомобильном топливе

В интересах сокращения эмиссии диоксида серы SO₂ и защиты каталитических нейтра­лизаторов отработавших газов, содержание серы в бензине и дизельном топливе было ограничено с 2009 года до 10 мг/кг на всей территории Европы. Топливо, соответствую­щее этому предельному значению, известно как «топливо, свободное от серы». Таким об­разом, достигается обессеривание топлива. До 2009 года для использования в Европе было разрешено, введенное в начале 2005 года, использование топлива с содержанием серы <50 мг/кг. Германия занимает лидирую­щие позиции в обессеривании топлива — уже с 2003 года, под действием мер в области на­логообложения, в этой стране используется топливо, свободное от серы.

В США, предельное значение содержания серы в бензинах, выпускаемых в промыш­ленном масштабе, с 2006 года ограничивается величиной 80 мг/кг, при этом среднее значение для общего количества проданного и импортированного топлива составляет 30 мг/кг. Отдельные штаты, например, Кали­форния, установили более низкие ограниче­ния.

Кроме того, с 2006 года в США выпуска­ется свободное от серы дизельное топливо (содержание серы составляет максимум 15 мг/кг, ULSD — дизель с ультранизким со­держанием серы). К концу 2009 года, однако, только 20% топлива имело содержание серы не более 500 мг/кг.

Содержание серы в сертифицированном топливе служит основанием для изменения регулирующих документов.

Различия дизельного топлива и солярки

Дизельное горючее топливо является смесью парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, а также их производных, которые имеют усреднённый показатель молекулярной массы на отметке 120—230 а. е. м. Составляющие склонны к выкипанию при нагреве до температуры 170—380 °C. Затем дизтопливо проходит процесс очистки, после чего в него добавляются определённые присадки. Конечный продукт получает показатель вязкости на отметке около 2—4,5 мм²/с.
Солярка представляет собой соляровое масло, выступая продуктом прямой перегонки нефти.

Солярку можно использовать в качестве топлива только применительно к отдельным типам дизельных двигателей. Такое топливо имеет показатель вязкости на отметке 5—9 мм²/с. Температура кипения составляет около 240—400 °C. Горючее подобного типа подходит для применения в низкооборотистых тихоходных дизельных моторах, которые ставятся на дизельные тепловозы, суда и трактора. Дизельное топливо отличается большим количеством углеводородов, имеет более низкую температуру кипения и значительно меньшую вязкость. Солярка более вязкая, температура выкипания данного продукта также оказывается выше. Наличие серы в солярке обязательно при использовании дизелей с механическими плунжерными насосами. Бессерная солярка увеличивает износ плунжерной пары. Продаваемую на заправках бессерную солярку (для CDI, TDI) можно использовать в «тракторных дизелях» добавляя в топливо моторное масло в количестве 1—5 %. Бессерная солярка используется только для CDI, TDI с электронным впрыском.

Температура горения

При какой температуре горит дизельное топливо? Если раньше этот вопрос казался сложным, то сейчас на него можно дать вполне однозначный ответ. Температура горения дизельного топлива — около 500-600 градусов по Цельсию. Температура должна быть достаточно высокой, чтобы воспламенить смесь горючего и воздуха. В холодных странах, где преобладает низкая температура окружающей среды, у двигателей была свеча накаливания, которая согревает впускной канал, чтобы помочь запустить двигатель. Вот почему необходимо всегда подождать, пока значок обогревателя не погаснет на приборной панели, прежде чем запустить двигатель. Это также влияет на температуру горения дизтоплива. Рассмотрим, какие еще есть нюансы в его работе.

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг). Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)

Связь плотности горючего и экономичности дизеля

Плотность горючего и экономичность дизеля напрямую зависит от температуры воздуха.

Поскольку процесс сгорания дизельного топлива, обладающего большим удельным весом, проходит с выделением огромного количества энергии, значительно превышающее количество энергии, полученное от сгорания менее плотного топлива, то применение летнего вида ДТ более экономично.

Использование такого вида топлива в зимний период не повысит его показатель рентабельности. Это обусловлено тем, что в составе летнего топлива, кроме керосиново-газойливых углеводородов, в которых сосредоточен весь запас топливной энергии содержатся растворенные парафиновые элементы. Эти компоненты обладают особенностью застывать даже при небольшом снижении температурных показателей солярки. При этом дизельное топливо становится вязким, пропускная способность фильтров снижается.

Для повышения эффективности работы ДВС в дизельное топливо, применяемое в холодное время года, добавляют различные присадки, которые являются ингибитором процесса затвердевания парафинов и повышения плотности топлива. Такие добавки хоть и понижают температуру загущения солярки, но на его плотность влияют в малой степени. Казалось бы, что при введении в летнее топливо соответствующей присадки, можно использовать его в качестве зимнего, но это не соответствует истине. Так как вводимый в ДТ компонент всего лишь понижает температуру загущения парафиновых компонентов топлива.

Само горючее при этом свою плотность не утратит, и с понижением температурных показателей продолжит густеть, что приведет к нарушениям в работе двигателя. Еще одним заблуждением является то, что при добавлении присадки в застывшее ДТ возможно снизить его плотность. Соответственно, плотность горючего является важным показателем в холодное время года. В жаркое время более актуальны такие характеристики как процентное содержание серы и цетановое число.

Естественно, из-за изменения плотности солярки, экономическая эффективность топлива зимой существенно снижается. Этому способствуют еще такие факторы, как наледи и снежные заторы на дорогах, которые затрудняют процесс движения и повышают расход горючего.

Особенности перевода бензина разных марок из литров в тонны

Чтобы правильно провести расчёт, нужно знать значения плотности требуемой марки нефтепродукта исходя из таблицы. Лучше всего, конечно, взять пробу топлива и измерить плотность горючего при установленной температуре по действующим нормам.

В среднем, плотность горючего при 20 ºС составляет 0,75 г/л. Используя данные справочника, выполнив простой расчёт, получаем, что объём одной тонны бензина составляет от 1282 до 1429 литров.

Чтобы выполнить более точные расчёты необходимо вносить поправку на температуру, т.к. плотность по стандарту в справочниках указана с учётом температуры от плюс 15 до плюс 20 ºС. В случае, когда температура выходит за границы этого диапазона, требуется учитывать поправку на температуру.

Плотность углеводородов

Чтобы при заданной температуре точно рассчитать с помощью этих данных плотность углеводорода, понадобятся данные средних поправок на температуру:

Как считать:

1. Из паспорта на бензин берём плотность горючего при температуре плюс 20 oС.
2. Определяем среднюю температуру топлива в бензоцистерне.
3. Вычисляем разницу между плюс 20 oС и средней температурой топлива.
4. По столбцу поправки на температуру находим поправку на 1oС, которая соответствует плотности выбранного топлива при плюс 20 oС.
5. Умножаем температурную поправку на разность температур.
6. Вычитаем полученное в пункте 5 число из величины плотности при плюс 20 oС, если средняя температура топлива в бензоцистерне выше плюс 20 oС. Или прибавляем это число, если температура горючего ниже плюс 20 oС.

Например, плотность бензина при плюс 20 oС из паспорта на бензин составляет 0,801 г/см3. Температура топлива в бензоцистерне плюс 25 oС. Из таблицы берём плотность горючего при данной температуре. Получаем:

1. Разница в температурах: 25 oС – 20 oС = 5 oС.
2. Поправка на температуру на 1 oС из таблицы для плотности 0,801 г/см3 равна 0,765 * 10-3 г/см3.
3. Вычисляем поправку на температуру на 5 oС: 0,765 * 10-3 * 5 = 0,003825 г/см3, или примерно 0,0038 г/см3.
4. Определяем требуемую плотность горючего при температуре плюс 25 oС (вычитаем поправку, т.к. температура топлива в бензоцистерне выше плюс 20 oС): 0,801 — 0,0038 = 0,7972 г/см3.

Вопрос, как правильно перевести литры бензина в тонны, оказался не слишком сложным.

Классификация дизельного топлива

Для типизации дизельного топлива традиционно учитывают два показателя: степень серосодержания и максимальная температура помутнения. Это принятый государством стандарт, соответствующий европейской системе и спецификации EN 590. В рамках данной статьи наибольшее значение имеют показатели температуры.

«Температурная» классификация разделяет горючее по сортам и классам, которые являются показателями того, при какой максимально низкой температуре горючее может проходить через фильтр.

В скобках указана предельная температура фильтруемости (t °C).

В зависимости от температурных показателей дизтопливо разделяют на три основных вида и один дополнительный (последний).

1. Летнее дизтопливо. Сохраняет жидкое состояние до -5 °C. Рекомендовано к использованию при температуре выше 0 (t °C фильтруемости не определяется).

О показателях плотности речь пойдет далее.

Общая характеристика

Дизель имеет самый высокий тепловой КПД среди всех практических двигателей внутреннего и внешнего сгорания благодаря очень высокой степени расширения и присущему обедненному горению, что позволяет рассеивать тепло избыточным воздухом. Небольшая потеря эффективности также предотвращается без непосредственного впрыска, поскольку несгоревшее горючее не присутствует при перекрытии клапана, а топливо не поступает непосредственно из впускного (впрыскивающего) устройства в выхлопную трубу. Низкоскоростные дизельные двигатели, которые используются, например, на судах, могут иметь тепловой КПД, превышающий 50 процентов.

Дизели могут быть сконструированы как двухтактные, так и четырехтактные. Первоначально они использовались в качестве более эффективной замены для стационарных паровых двигателей. С 1910 года они применялись на подводных лодках и кораблях. Использование в локомотивах, грузовиках, тяжелом оборудовании и электростанциях последовало позже. В тридцатых годах прошлого века они нашли место в конструкции нескольких автомобилей.

Классификация дизельного топлива

Для типизации дизельного топлива традиционно учитывают два показателя: степень серосодержания и максимальная температура помутнения. Это — принятый государством стандарт, соответствующий европейской системе и спецификации EN 590. В рамках данной статьи наибольшее значение имеют показатели температуры.

«Температурная» классификация разделяет горючее по сортам и классам, которые являются показателями того, при какой максимально низкой температуре горючее может проходить через фильтр.

В скобках указана предельная температура фильтруемости (t °C).

В зависимости от температурных показателей дизтопливо разделяют на три основных вида и один дополнительный (последний).

1. Летнее дизтопливо. Сохраняет жидкое состояние до -5 °C. Рекомендовано к использованию при температуре выше 0 (t °C фильтруемости не определяется).
2. Зимнее дизтопливо. Не должно загустевать до температуры ниже 35 градусов. Используют при морозах (-20 °C).
3. Арктическое дизтопливо. Рекомендовано при сильных морозах от -45 градусов (-38 °C).
4. Межсезонное дизтопливо (-15 °C).

Дополнительно советуем прочитать материал, в котором подробно расписывается об особенностях применения антигеля для дизельного топлива.

Для каждого из трёх основных видов определены свои нормы показателей плотности и вязкости. Именно от этих характеристик зависит эффективность работы двигателя и то, когда и какое топливо использовать. По ним же зачастую определяют качество солярки.

Стандарты вязкости следующие:

• летний тип — 3,8/6,0 сСт;
• зимний тип — 1,8/5,0 сСт;
• арктический тип — 1,5/4,0 сСт.

О показателях плотности речь пойдет далее.

Главные эксплуатационные характеристики дизтоплива

Устойчивость к низким температурам — это основной параметр дизельного топлива, которым определяются условия его использования и особенности хранения.

Другим основным показателем качества ДТ является вышеупомянутое цетановое число. Чем выше его значение, тем увереннее можно судить о более продолжительном ресурсе ДВС. Двигатель равномерно работает, исключена детонация, повышена динамика машины.

По показателю температуры воспламенения определяется степень безопасности использования дизтоплива в ДВС. По фрикционному составу в ДТ определяется, полностью ли будет в цилиндрах сгорать смесь, уровень дымности и степень токсичности выхлопов.

От плотности ДТ зависит, насколько эффективной будет подача горючего по каналам топливной системы, его фильтрация и распыление в форсунках.

Содержание серы. Ее отсутствие в составе делает горючее слишком «пресным» — возникает нехватка в смазке элементов топливной аппаратуры. Однако повышенное содержание серы приводит к преждевременному появлению коррозии на деталях ДВС, быстрому накоплению нагара, повышенному уровню износа ТНВД.

В число основных характеристик ДТ, особенно в современных условиях, вошел показатель чистоты продукта. Это не только продление ресурса узлов и элементов транспортных средств, но и поддержание в норме экологии в местах промышленного производства.

Повышение цетанового числа

В процессе производства

Чем ЦЧ больше, тем затратнее изготовление горючего. Поэтому некоторые производители, стремясь сэкономить, используют различные присадки. Благодаря такой технологии можно поднять значение ЦЧ на 2-7 пунктов.

Чаще всего для этой цели берут изопропил или циклогексилнитраты. Чрезмерное повышение показателя путем добавления присадок недопустимо. Оно приводит к тому, что другие характеристики дизтоплива снижаются.

Самостоятельное повышение

На АЗС нередко можно нарваться на поддельное либо неподходящее по цетановому числу топливо. Причем определить низкое качество сразу не представляется возможным. Суррогат не выдает себя ни цветом, ни запахом.

Если вдруг оказалось так, что в бак попала низкокачественная смесь, то можно попробовать повысить ЦЧ самостоятельно, добавив присадки. Но для этого цетан-корректор для дизельного топлива всегда должен быть под рукой.