№ 1 зертханалық жұмыс. Ақшылды мұнай өнімдерінің фракциялық құрамын анықтау

Жұмыстың мақсаты

Ақшылды мұнай өнімдерінің (бензиннің, дизель жанармайының) фракциялық құрамын анықтау негізінде отынның булану қасиеттерімен танысып, яғни, сыналатын отынның белгілі бір бөлігінің температураға байланысты бөлініп шығатын көлеміне сипаттама беру.

Жұмыстың мазмұны

Автомобиль отындарына қойылатын талаптармен қолдану шарттары.

Жанғыш қоспаның жылу бөлуі. Отындардың жанғыш қоспа түзу қасиеттері. Отынның булануы, фракциялық құрамы және оның құраушыларына талдау жүргізу. Отындардың сорттары мен маркалары және олардың қысқаша сипаттамалары.

Жұмыстың тапсырмасы:

1) МЕСТ 2084-ке сәйкес 1 мл бензин көлемін немесе дизель отынының МЕСТ 305 - 2013-ке сәйкес қайнау температураларына байланысты фракцияларға бөлінуін бақылау;

) Қуу сызығын салу. Ол үшін графикте абцисс осі бойынша қуу кезінде белгіленген температура, ал ординат осі бойынша осы температуралар кезінде қуылған көлеміне ( % бойынша) сәйкес отын мөлшерлері салынады;

3) МЕСТ 84 (бензиндер) және МЕСТ 35-2013 (дизель отыны) нормаларымен оның қуылуын салыстыра отырып, отын сапасын және сорт түрлерін анықтау;

4) 1 % көлеміндегі қуылған отынның двигательді жеңіл от алдыруды қамтамасыз ету үшін ауаның ең төмен температурасын анықтап, отынға сипаттама беру;

5) Прибордың схемасын салу.

Бензиннің фракциялық құрамының қайнау температураларын өлшеу үшін алынған жабдықтар:

- бензиннің фракциялық құрамын анықтайтын аспабы;

- пробиркалар;

- штатив;

- 10 мл-ге өлшеуіш цилиндр;

- колба, 100 мл;

- әр бөлігі 1 ºС бағаланған +200 ºС-ге дейінгі шыны сынапты термометр;

- жанармай үлгілері.

Жұмыстың орындалу реті

Бензиннің сыналатын бөлігі судан арылту мақсатында кептіріледі. Бензинді кептіру түйіршікті хлорлы кальцийде оны 10-15 минуттай шайқап, тұрғаннан кейін қағаз сүзгі арқылы тазалайды. Содан соң 100 мл көлемді өлшеп алып, термометр салынған темір қаптамаға орналастырылады. Бензинді және басқа жеңіл құрамды жанармайларды қуғанда тесік диаметрі 30 мм, ал керосин мен дизель жанармайын қуғанда 50 мм шамада болуы керек.

Түтіктің шығар ұшы тоңазытқыш арқылы өткізіліп өлшеуін цилиндрге түсіріледі. Цилиндрдің ішкі бөлігі қар немесе мұз кесектері араласқан сумен толтырылады, не болмаса температура мұздатқыштан шыққанда 30 ⁰С аспайтын ағын суға жалғанады.

Колбаны қыздыру үшін оттық аспаптан алысырақ жерде тұтатылып, жалын биіктігі 50 – 60 мм шамасында қойылып, жалынның жоғарғы бөлігі колбаға тиер-тиместей болып, арнайы ұстағышқа бекітіледі.

Қуу арқылы бензин құрамын анықтау 2177 – 99 МЕСТ-ына сәйкес жүзеге асырылады. Ол үшін мүнай өнімдерін қууға арналған аппарат (1393 – 93 МЕСТы) қолданылады (1.1-сурет).

Шығару түтігінің ұшында алғашқы тамшы пайда болған кезде қуудың басталу температурасы белгіленеді. Бірінші тамшыдан соң жанармай қууды бірқалыпты минутына 4 – 5 мл жылдамдықпен жүргізіледі, ол 10 секундта 20 – 25 тамшыға сәйкеседі. Белгіленген ережені бұзу қуу нәтижелерінің ауытқуына әкеледі, себебі бірқалыптылықты сақтамаған жағдайда жанармайдың фракцияларға бөлінуінің нақтылығы нашарлайды және жеңіл фракциялармен қатар анағұрлым ауырлары да қуыла бастайды. Соның нәтижесінде жанармайдың фракциялық құрамы неғұрлым жеңіл болып көрінуі мүмкін, ал қуу жылдамдығы жай болған кезде жанармайдың фракциялық құрамы соғұрлым ауыр болуы мүмкін:

1) Таза құрғақ цилиндрмен 100 мл сыналатын жанармайды өлшеп алып, оны колбаға құямыз.

2) Колбаға термометр орнатылады (термометрды тығын көмегімен термометр шаригының жиегі шығару түтігінің деңгейінде орнатылады).

3) Колбаны қыздырғышқа қойып тоңазытқышпен жалғанады.

4) Өлшеуіш цилиндр тоңазытқыш түтігінің төменгі бөлігінің астына қойылады. Цилиндр оған тоңазытқыш түтігі кемінде 25 мм енетіндей болып орнатылады, бірақ ол 100 мл белгісінен төмен болмауы және оның қабырғасына тимеуі қажет. Қуу кезінде буланып жоғалуды азайту үшін цилиндр мақтамен жабылады. Бензинді қуу кезінде цилиндрдің температурасын 20 3 ⁰С аралығында ұстап тұратын су құйылған шыны ыдысқа қою керек.

5) Колба қыздырғышын іске қосамыз. Қыздыруды тоңазытқыш түтігінің ұшынан тамшы аға бастаған уақыттан 5 минуттан ерте және 10 минуттан кешікпей таматындай қылып жүргізу қажет. Олай болмаған жағдайда жалынның биіктігін реттеу керек.

6) Жанармайдың алғашқы тамшысын тамған температура қуудың басталу температурасы ретінде белгіленеді.

7) Жанармайдың алғашқы тамшысы тамған соң қууды минутына 4 – 5 мл жылдамдықпен жүргізген жөн, ол 10 секундта 20 – 25 тамшыға сәйкеседі.

8) Жанармайдың әр 10 мл көлемін қуған сайын температураны белгілейміз. Өлшеу жеңіл болу үшін қуылған жанармай тоңазытқыш түтігінің төменгі ұшынан қабылдау цилиндрінің қабырғасымен сырғанағаны дұрыс. Ол үшін алғашқы тамшы тамған соң өлшеуіш цилиндрді тоңазатқыш түтігінің ұшы цилиндрдің ішкі қабырғасына тиетіндей қылып жылжыту керек. Тамшы саны бойынша қуу жылдамдығын тексеру үшін цилиндрді жанармай тамшылары цилиндр ортасына таматындай жағдайға қысқа мерзімге жылжытамыз. Қуу жылдамдығы тұрақты болу үшін температура көтерілген сайын, колбаны қыздыруды реттейміз.

9) Жанармайдың 90 мл көлемін қуудан өткізгеннен соң, қуу аяқталуы 3 минуттан 5 минутқа созылатындай қылып, қамтаманың төменгі бөлігіндегі терезелерден көк жалын көрінгенше колбаны қыздыру күшейтіледі.

10) Жалынды азайтпастан термометрді бақылап отырып температура ең жоғарғы мәнінен 5 – 10 ⁰С – ға төмендеген кезде отты өшіріп, 5 минут бойы конденсаттың ағып түсуіне мүмкіндік беру керек.

11) Қуу кезінде болған максималды температураны қуу соңындағы температура ретінде белгілінеді.

12) Қууды аяқтаған соң қамтаманың жоғарғы бөлігін алып, аспапты 5 минут бойы салқындату қажет.

13) Колбадағы қалдықты ыстық күйінде сыйымдылығы 10 мл өлшеуіш цилиндрге құйып, оны комнаталық температураға дейін салқындатып, қалдық мөлшерін анықтаймыз. Соңынан жоғалулар есептелінеді, ол колбаға құйылған 100 % бензин мен жиналған конденсат пен қалдық қосындысының айырмасын құрайды.

14) Қуу нәтижелерін есеп беру үшін дәптерге жазамыз.

15) Жанармайдың фракциялық құрамының графигін тұрғызып, фракция бөліктерін анықтаймыз. Ол үшін горизонталь ось бойына қуу температураларының мәндері, ал вертикаль осі бойына оларға сәйкесетін буланған жанармай көлемінің мәндері көрсетіледі. Осы осьтердегі мәндерден көтерілген перпендикуляр қиылыстарында бензинді қуу графигінің нүктелері немесе оның фракциялық құрамының графигі алынады.

Жалпы мәліметтер

Двигательді от алдыру, оны қыздыру уақыты, жанармай шығыны және цилиндр – поршень тобының тозуы айтарлықтай дәрежеде жанармайдың буланғыштығына байланысты.

Жанармайдың буланғыштығы екі басты көрсеткішінің жиынтығымен бағаланады: фракциялық құрамымен және булануға кететін жылу мөлшерімен.

Жанармайдың фракциялық құрамы дегеніміз белгілі бір температура аралықтарында қайнайтын әр түрлі фракциялардың барлығы. Фракциялық құрам көлемдік % немесе массалық % түрінде беріледі. Жанармай фракциясы – белгілі қайнау температураларының шектерімен сипатталатын жанармай бөлігі.

Дизельді отынның фракциялық қүрамы мен қаныққан бу қысымы мөлшерінің қоспа жасауға әсері көп. Жеңіл фракциялық құрам тезірек буланады, біртекті қоспа жасауға уақыт аз кетеді. Алайда тым жеңілденген фракциялық құрам қозғалтқыштың жүмысын бұзады. Мұндай жағдайда отын буланғыш болғандықтан, қоспаның өздігінен түтану мезгіліне қозғалтқыштың цилиндрінде көбірек бу жиналып қалады. Жиналған будың бәрі бірден от алғанда қысым кенеттен көбейіп кетеді де, қозғалтқыштың жүмысы қатаң болып шығады.

Аз буланатын ауыр фракциялы отынды қолданғанда тамшылардың барлығы берілген уақыт ішінде буланып үлгірмейді де, аяғында жанбай қалады. Бүл жағдай да қозғалтқыштың үнемділігін азайтып, түтінін көбейтіп, жану камерасында бүріккіштің тетіктерінде шөгінділердің пайда болуына әкеліп соғады. Одан басқа жанбаған отындар цилиндрдің қабырғасы мен ағып, ондағы жағармайды шайып кетеді. Ал ол жағдай цилиндр-піспек тобын тез тоздырып, картердегі отынды ластап сүйылтады. Сондықтан дизельді отынның фракциялық қүрамы тиісті мөлшерде болуы қажет. Дизельді отынның қүрамы да бензиндегідей, 10 %, 50 %, 90 % қайнау температурасының өлшемімен бағаланады. Қайнаудың соңы деп отынның 96 %-ның булану температурасын есептейді. Дизельді отынның тұтанғыштық қасиетіне отынның 50 %-ның булану температурасы мөлшерінің тек жартылай әсері бар. Отынның 90 %-ның және 96 %-ның булану температурасының мөлшері отында ауыр фракциялардың барлығын көрсетеді. Олар қоспа жасауды нашарлатып қозғалтқыштың үнемділігін азайтады, күйіктенуді көбейтіп қозғалтқыштың түтінденуін де арттырады.

Мұнай өнімдері молекулярлық массасы, тығыздығы, тұтқырлығы, қайнау температурасы және т.б. әр түрлі көп мөлшердегі көмірсутегінің қосындысынан тұрады. Бензиндерде негізгі массада 6-дан 1-ға дейін, ал дизель отындарында 1-ден 17-ге дейін атомдары бар көміртектерден тұратын көмірсутегі. Сондықтан да көмірсутек отындарының буланып ұшуы жайлы жекелеген фракциялардың (көлем бөліктерінің) шекті (бастапқы және соңғы) қайнау температуралары бойынша бағаланады.

Бензин фракциялары шартты түрде қуудағы алғашқы 10 %-ке кіретін ең тез буланатын көмірсутектері бар от алдыру, келесі 80 % бензин құрамын қамтитын жұмысшы, бензиннің ақырғы 10 %-іне енетін соңғы фракциясы болып бөлінеді. Осындай бөлінулерге сәйкес бензиннің пайдалану қасиеттерін фракциялық құрамы, қисық сызығының сипатты бес нүктесі бойынша бағаланады: қуудың бастапқы қайнау температурасы, бензин көлемінің 10 %, 50 %, 90 % қуу температуралары және қуу соңындағы температура.

Қуу сызығы неғұрлым тік болса, онда отынның жұмыс бөлігінің құрамы бойынша біркелкі машиналардың жақсы жұмыс жасауын қаматамасыз етеді.

Қуудың басталуы  және 10 % мөлшерін  қуудағы температуралары бензиннің от алдыру сапасын яғни, төмен температура кезінде двигательдің от алуын қамтамасыз ету қабілетін және двигательдің жанармай жүйесінде жанармайдың бу тығынының пайда болу бейімділігін туғызады.

Двигательдің от алдыру кезінде қоршаған ортадағы ауа темературасы неғұрлым төмен болған сайын, бензинде жеңіл фракция көлемі соғұрлым көп және оларда қайнау температурасы соғұрлым төмен болуы қажет. Бензиннің бұл қасиеті қуудың басталу және 10 % мөлшерін қуудағы температураларымен сипатталады.

Егер жану қоспасы тұтануына иінді біліктің жарты айналымы қажет болса, двигательдің от алуы жеңіл деп саналады.

Двигательді жеңіл от алдыру үшін ортадағы ауа темературасының ең төмен шамасын отынның 1 %-ының қуу температурасы және бастапқы қайнау температурасымен байланыстыратын келесі эмпирикалық формула арқылы анықталады

Алайда 10 % мөлшерін қуу температурасының шамадан тыс төмен болуы қызған двигательдің жанармай құбырларында және карбюратор каналдарында «бу тығындарының» пайда болуына әкеліп соғады. Мұндайда жанғыш қоспа айтарлықтай кедейленеді. Іс жүзінде двигательдің қуатының жоғалуына әкеледі, ол «қақала» бастайды және жанармай берілмеуінен өшіп қалуы да мүмкін.

Бензиннің 50 % мөлшерін  қуудағы температура двигательдің тез қызуын және жүкті қабылдау бейімділігін немесе двигательдің жоғары жиілік айналымға тез көтерілу қабілеттілігін сипаттайды.

Бензиннің 50 % мөлшерін қуудағы температура неғұрлым төмен болған сайын соғұрлым оның буланғыштығы жоғары, жүкті қабылдау бейімділігімен двигательдің осы бензинде жұмыс істеу тұрақтылығы жоғары.

90 % мөлшерін  қуудағы және қуу соңындағы температуралар бензинде ең соңында буланатын ауыр фракциялардың барлығын сипаттайды. Осы температуралардың жоғарлауынан бензин шығыны ұлғаяды, өйткені ауыр фракциялар жанып үлгере алмайды. Картерге өтетін бензин көбейеді де цилиндр қабырғаларындағы майды шайып картердегі майды сұйылтады, ол өз кезегінде детальдардың тозуына және май шығынының артуына алып келеді.

Жанармайдың 90 % мөлшерін қуудан соң колбаны қыздыруды қамтаманың төменгі бөлігіндегі терезелерден көк жалын көрінгенше күшейтеді. Бұл кезде сынапты термометрдің бағанасы алдымен сәл көтеріле бастайды да, содан соң тоқтайды және біраз уақыт осы деңгейде ұсталынып тұрады да төмендей бастайды.

Есеп беру және жұмысты қортындылау

Талдау нәтижелері бойынша мына үлгідегі кесте толтырылады:

Параметрлер	Температура, С
1. Қуу басы
. Қуылған бензин мөлшері, %  1    3  ...  96
3. Қуу аяғы
4. Колбадағы қалдық,%
5. Жоғалулар,%

 

Номограмма (1.2-сурет) көмегімен бензиннің фракциялық құрамы бойынша пайдалануға жарамдылығын бағалау.

Номограмманың горизонталь осінде бензин қуудағы сипатты нүктелердегі температуралар, ал вертикаль осьте қоршаған ауа температурасы көрсетілген.

От алдыру қасиетін бағалау үшін двигательдің жеңіл және қиын от алуының төменгі шектері болып табылатын қоршаған ауа температурасының екі мәнін табу үшін горизонталь ось бойында               t_10%-ға сәйкесетін нүктені белгілеу қажет. Осы нүктеден тұтас қиғаш сызықтардың қиылысына дейін перпендикуляр тұрғызылады. Қиылыс нүктелерінен номограмманың вертикаль осіне горизонталь сызықтар жүргізіледі де жауап алынады.

Осылайша бензинді басқа көрсеткіштері бойынша да бағалап, үлгі бойынша қорытынды жасау керек.

Қуу нәтижелері бойынша бензиннің пайдалану бағалары

Қоршаған ауаның ең төменгі температурасы 0С кезінде болуы мүмкін:	Температура
Бу тығындарының пайда болуы
Двигательдің жеңіл оталуын қамтамасыз ету
Двигательдің қиын оталуын қамтамасыз ету
Тез қызуын және бейімділік қасиетін қамтамасыз ету
Картердегі майдың мардымсыз сұйылуы
Картердегі майдың айтарлықтай сұйылуы

Бақылау сұрақтары

1. Жанармайдың фракциялық құрамы дегеніміз не және ол қалай анықталады?

2. Жанармайдың булану қасиеттерін атаңыз?

3. Жанармайдың булану қасиеттерін отынның қандай көрсеткіштерімен сипаттайды?

4. Двигательді жеңіл от алдыру үшін қандай амалдар жасауымыз керек?

5. 10 %, 50 % және 90 % мөлшерін қуудағы температуралары жанармайдың қандай қасиеттерін сипаттайды?

6. Бензиннің фракциялық құрамына МЕСТ-ының қоятын техникалық талаптары қандай?

7. Қаныққан бу тығыны қалай пайда болады?

8. Бензиндермен дизель жанармайларының маркаларын атаңыз?

9. Қысқы ортаның – 40 ⁰С төменгі температурасында қандай бензин маркалары және дизель отындары пайдаланады?