ХИМИЯ НЕФТИ

Фракционный состав дизельного топлива

Испаряемость дизельного топлива - это эксплуатационная характеристика, которая характеризует специфику и результат процесса межфазного перехода топлива из жидкого агрегатного состояния в парообразное.

Испаряемость влияет на:

• процессы формирования топливной смеси в двигателе;
• воспламенение и горение;
• полноту сгорания;
• степень разжижения моторного масла;
• величину потерь топлива от испарения при хранении;
• изменение характеристик топлива и экологию окружающей среды.

Оценить испаряемость дизельных топлив, в настоящее время, можно только по его фракционному составу.

Влияние фракционного состава дизельного топлива

1. На сгорание дизельного топлива с более легкгим фракционным составов требуется меньшее количество воздуха, при этом, за счет сокращения времени затрачиваемого на образование топливовоздушной смеси, повышается полнота протекания процессов смесеобразования.
2. Облегчение фракционного состава дизельного топлива, например, если добавить к нему бензиновую фракцию, может привести к:
• повышению жесткости функционирования дизельного двигателя, которая определяется скоростью увеличения давления на 1 поворот коленвала;
• ухудшению характеристик топливного насоса высокого давления.
3. Вследствие повышенного испарения дизельного топлива к моменту самовоспламенения топливной смеси, в цилиндре дизельного двигателя скапливается большой объём паров, воспламенение которого вызывает резкий рост давления.

Влияние фракционного состава дизельных топлив для различных типов двигателей неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихре-камерным смесеобразованием, вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предкамеры и более благоприятных условий сгорания, менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигатели с непосредственным впрыском. Время прокручивания двигателя при запуске его на топливе со средней температурой кипения 200-225°С в девять раз меньше, чем на топливе со средней температурой кипения, равной 285°С.

Фракционный состав дизельного топлива влияет не только на испаряемость, но и на:

• качество смесеобразования;
• воспламеняемость;
• склонность к образованию отложений и др.

В дизельных двигателях топливная смесь формируется за 20-40° поворота коленвала и продолжается 0,001-0,004 секунды, испарение происходит:

• при высоких температурах 600-800°С;
• при давлении 3,0-5,0 Мпа в конце такта сжатия.

При лимитированном времени гомогенную качественную смесь можно получить только при равномерном распылении и испаряемости дизельного топлива, которая оптимизируется двумя точками фракционного состава: отгоном 50% и 90%.

Точки фракционного состава дизельного топлива

Судить о фракционном составе дизельного топлива можно по результатам лабораторной перегонки топлива выполняемой на стандартной аппаратуре. Ключевыми точками фракционного состава считаются температуры отгона следующих объёмов топлива:

• 10%;
• 50%;
• 90%;
• 96%;

Температура отгона 10% дизельного топлива определяет наличие в топливе легких фракций, определяющих его пусковые свойства. Для штатного запуска холодного дизельного двигателя требуется, чтобы температура отгона 10% топлива не превышала 140 - 160 °С.

Температура отгона 50% дизельного топлива (средняя испаряемость) определяет рабочие фракции, которые обеспечивают:

• прогрев, приемистость и стабильность функционирования двигателя;
• плавность перехода между режимами.

Чтобы обеспечить нормальную работу двигателя, 50% отгон дизельного топлива должна быть в интервале 250 - 280 °С.

Температуры отгона 90% и 96% дизельного топлива характеризуют полноту его испарения. При чрезмерно высоких значениях температур этих отгонов:

• хвостовым фракциям не хватает времени, чтобы испариться;
• не испарившиеся фракции остаются в жидком виде (капли и пленки);
• жидкость, которая стекает по стенкам цилиндра, приводит к:
• повышенному образованию нагара;
• разжижению масла;
• повышенному износу.

Температура выкипания хвостовых фракций обычно находится в пределах:

• для летнего и межсезонного дизельного топлива:
• 90% отгон - 320-340 °С;
• 96% отгон - 340-360 °С;
• для зимнего дизельного топлива:
• 90% отгон - 280-300 °С;
• 96% отгон - 300-320 °С;
• для арктического дизельного топлива:
• 90% отгон - 260-280 °С;
• 96% отгон - 280-300 °С.