ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Российский государственныйгуманитарный университет Филиал в г. ВЕЛИКИЙ новгород
Факультет: Экономический
Контрольная работа
по дисциплине
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Великий Новгород 2009
Содержание
1. Классификация лесных товаров как строительных материалов
2. Современные виды жидких и газообразныхтоплив, их характеристика и области применения
2.1 Основные сведения о топливе
2.2 Физико-химические свойства природных газов
2.3 Горение природного газа
2.4 Жидкое топливо и его характеристика
Список использованной литературы и источники
1. Классификация лесных товаров как строительныхматериалов
Практически, ни один объект строительства не обходится безприменения лесных товаров в качестве строительного материала.
Лесными товарами принято считать материалы и продукты,которые получают путем механической, механико-химической и химическойпереработки ствола, корней и кроны дерева. Основную часть лесных товаровполучают в лесопильной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, гидролизнойи лесохимической промышленности.
Выделяют семь групп лесных товаров. Для классификации лесныхтоваров, как строительных материалов остановимся на трех основных группах.
I. Лесоматериалы — это материалы, получаемые путемпоперечного и продольного пиления поваленных деревьев и их частей. Стволповаленного дерева, у которого отделены корни, вершина и сучья, называютдревесным хлыстом.
Хлысты или отрезки, получаемые при поперечном делении — раскряжевке,в зависимости от размеров и наличия пороков разделяют на деловую и низкокачественнуюдревесину.
Низкокачественная древесина — это обрезки хлыста, неудовлетворяющие требованиям, предъявляемым к деловой древесине. Сортимент — этокруглый, колотый или пиленый лесоматериал установленного назначения,соответствующий требованиям стандартов или технических условий. Круглыелесоматериалы разделяются по породам на две группы — лесоматериалы хвойных илиственных пород.
К лесоматериалам относят товары, получаемые механическойобработкой ствола дерева. При этом заготавливают деловую древесину и дрова. Низкокачественнуюделовую древесину называют технологическим сырьем. По способу механическойобработки лесоматериалы делят на шесть классов:
1. Круглые материалы, получаемые делением хлыста на отрезкиразной длины. Классификация. Круглые лесоматериалы по породам древесиныподразделяют на хвойные и лиственные. По назначению, способу обработки ипроизводства круглые лесоматериалы разделяют на четыре группы: для распиловки; строганияи лущения; выработки целлюлозы и древесной массы; для использования в кругломвиде.
Лесоматериалы для распиловки и строгания используют: длявыработки пиломатериалов авиационных, резонансных, палубных и шлюпочныхобшивочных, строительства, мебели и других назначений, для шпал и переводныхбрусьев железных дорог широкой и узкой колеи, экспортных;
Среди ассортиментов первой группы по объему преобладаюткряжи и пиловочные бревна (пиловочник) для выработки пиломатериалов длястроительства, мебели и других назначений. Бревна — круглые сортименты дляиспользования в круглом виде или в качестве сырья для выработки пиломатериалов.Кряжи — круглые ассортименты для выработки специальных видов лесопродукции. Встроительстве используются прежде всего фанерный кряж. Длина их соответствуеткратному числу чураков. В зависимости от назначения сортиментов длиналесоматериалов колеблется в пределах от 0,5 (для бочковой и ящичной тары) до 14м и более (для баржестроения). Пиловочник хвойных пород имеет длину 4-6,5 м,лиственных пород не менее 3 м с градацией 0,5 м. Разделение круглыхлесоматериалов в зависимости от толщины (диаметра) представлено в табл.1.
Табл. 1. Группа лесоматерилов по толщине, смЛесоматериалы Хвойные Лиственные Градация по толщине Толщина Сорт Толщина Сорт Мелкие 6-13 2, 3 8-13 2, 3 1 Средние 14-24 1-4 14-24 1-4 2 Крупные 26 и более 1-4 26 и более 1-4 2
Сортность. Сорт — показатель качества сырья, полуфабрикатов,удовлетворяющий определенным требованиям потребителя (ГОСТ 9462-71* и 9463-72*).Установление сорта в стандартах на круглые лесоматериалы предусматриваетразделение хлыста на три зоны: комлевую, срединную и вершинную. Древесинакомлевой части хлыста имеет наиболее высокие физико-механические показатели ине имеет живых сучков на боковой поверхности хлыста. В средней части хлыстанаблюдается наибольшее число здоровых сучков различных размеров.
По качественным признакам круглые лесоматериалы разделяют начетыре сорта.
Лесоматериалы 1-го сорта представляют собой крупномернуюдревесину комлевой части. Комлевые бревна бессучковые или малосучковыепредназначаются для выработки пиломатериалов специального назначения: авиационных,резонансных, палубных, экспортных.
Лесоматериалы 2-го сорта, получаемые из комлевой илисрединной части хлыста, используют главным образом для выработкипиломатериалов, применяемых в строительстве. Часть лесоматериалов этого сортаиспользуют в круглом виде.
Лесоматериалы 3-го сорта могут быть получены из любой частихлыста. Используют их для выработки пиломатериалов, применяемых встроительстве, для изготовления мебели, а также в круглом виде для строительства.В лесоматериалах хвойных пород число здоровых сучков не учитывают.
Лесоматериалы 4-го сорта используют для выработкипиломатериалов для машиностроения, строительства, мебели, тары.
Не допускаются наружная трухлявая гниль, одновременноеналичие заболонной и ядровой гнили у хвойных и заболонных лиственных пород (березы,ольхи, граба, клена), ядровой гнили в мелких (по толщине) сортиментах всехпород.
Строительные бревна относятся к лесоматериалам, используемымв круглом виде. Они служат материалом для промышленного и жилищногостроительства и заготовляются из всех хвойных и лиственных пород. Встроительстве преимущественно применяют бревна хвойных пород; лиственные породыиспользуют для вспомогательных и временных построек. Длина бревен хвойных породот 3 м и лиственных от 4 до 6,5 м с градацией 0,5 м. Толщина хвойных бревен14-25 см, лиственных 12-24 см. По качеству бревна должны соответствоватьтребованиям 2 и 3-го сортов.
В зависимости от способности к поражениям грибами,вызывающими поверхностные повреждения лесоматериалов, насекомыми, а такжерастрескиванию, породы древесины делятся на классы: I — стойкие, II — нестойкие(табл.2).
Табл.2. Стойкостьпород древесины к поражению и растрескиванию (Гост 9014.0-75*) Классы стойкости Стойкость к поражению Стойкость к растрескиванию насекомыми грибами I Пихта, береза, бук, граб, клен, ольха, осина, тополь, явор Пихта, дуб, ильмовые, клен, явор, ясень Ель, сосна, пихта, кедр, ольха, осина, липа, тополь, береза II Ель, сосна, лиственница, кедр, дуб, ильмовые, ясень Ель, сосна, лиственница, кедр, ольха, осина, тополь, береза, бук, граб, липа Лиственница, бук, граб, ильмовые, явор, клен, дуб, ясень.
Пиленые лесоматериалы, или пилопродукцию. Их получаютпродольным пилением или фрезерованием круглых материалов и последующимпоперечным раскроем.
Классификация пиломатериалов:
Классификация пиломатериалов по размерам
Классификация пиломатериалов по характеру обработки
Классификация пиломатериалов по видам расплавки
Классификация пиломатериалов по степени обработки 3. Лущеныелесоматериалы, получаемые резанием древесины по спирали (лущением).
Строганые лесоматериалы. Их получают прямолинейным резаниемдревесины ножами. Строганым пиломатериалом называется такой, у которогообработаны строганием или фрезерованием хотя бы одна пласть или обе кромки.
Композиционные древесные материалы. К ним относят листовыеплитные и другого вида материалы, которые получают из предварительноразделенной древесины с последующим склеиванием. Это фанера,древесноволокнистые, древесностружечные и столярные плиты, древеснослоистыепластики, арболит и др.
Модифицированная древесина, т.е. цельная древесина,пропитанная различными синтетическими смолами.
Остальные три группы лесных товаров получают путемхимической переработки сырья.
По геометрической форме и размерам поперечного сеченияпиломатериалы делятся на брусья, бруски, доски, обапол. Шпалы относятся кпиленым деталям.
Брусья
Бруски
Доски
Шпалы
Обапол
По месторасположению пиломатериалов в бревне (по отношениюих к продольной оси) различают сердцевинные, центральные и боковые доски:
Сердцевинные доски
Центральные доски
Боковые доски
Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласти, кромки,ребра, торцы. Пласть — продольная широкая сторона пиломатериала, а также любаясторона Пиломатериала квадратного сечения. Лучшая часть пиломатериала имеетнаименьшее количество пороков, лучшее качество обработки. Пластьпиломатериалов, обращенная к сердцевине, называется внутренней, а обращенная кзаболони — наружной.
Элементы пиломатериалов:
Кромка
Ребро
Торец
2. Современные виды жидких и газообразных топлив,их характеристика и области применения
Развитиесовременного общества связано с использованием энергии. В связи с ускорением научно-техническогопрогресса исключительно важная роль отводитсятопливно-энергетическим ресурсам. При складывающейся структуресовременного производства большую роль составляют жидкие и газообразные видытоплива — газ, дизельное топливо, бензин, мазут и различные масла.
Жидкое топливо: а) естественное — нефть;б) искусственное — бензин, керосин, мазут, смола.
Газообразное топливо: а) естественное — природныйгаз; б) искусственное — генераторный газ, получаемый при газификации различныхвидов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный,доменный, светильный и другие газы.
Все виды топлива состоят из одних и техже элементов. Разница между видами топлива заключается в том, что эти элементысодержатся в топливе в различных количествах. Элементы, из которых состоиттопливо, делятся на две группы. К первой группе относятся те элементы, которыегорят сами или поддерживают горение. К таким элементам относятся углерод,водород и кислород. Ко второй группе элементов принадлежат те, которые сами негорят и не способствуют горению; к ним относятся азот и вода.2.1 Основные сведения о топливе
Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются дляполучения тепла.
В соответствии с физическим состоянием топливо разделяют натвёрдое, жидкое и газообразное.
К твёрдому топливу относят древесину, торф, горючие сланцы ивесь каменный уголь, который добывается.
К жидкому топливу в основном относят сырую нефть, различныенефтепродукты и мазут.
К газообразному топливу относят природный газ, а такжеразличные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и пр.
В зависимости от происхождения топливо разделяется наприродное и искусственное.
Природным называют топливо в том виде, в котором оно былополучено при добыче: каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть, природныйгаз и др.
Искусственное топливо — это продукт, полученный притехнологической переработке природного топлива. Например: кокс, брикеты,дизельное топливо, мазут, генераторный газ и др.
Топливо, которое по техническим и экономическим соображениямневыгодно перевозить на большие расстояния из-за его низкого качества, какправило, используют вблизи места добычи или получения, называется местным.
К высококачественному топливу относятся жидкое топливо иприродный газ.
Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей.
К горючей части относятся: углерод, водород, углеводороды, атакже сера, которая вредна для котлов и окружающего воздуха.
К негорючей части относятся кислород О2, азот N2, влага Н2О, и зола А. Влага и золасоставляют внешний балласт топлива, а кислород и азот – внутренний. Топливохарактеризуется рабочей, сухой и горючей массами. Условия сжигания твёрдоготоплива зависят от количества и свойств имеющихся в нём золы, влаги, количествалетучих горючих веществ. При сжигании жидкого топлива (мазута), имеющеговысокую вязкость, одна из основных задач — распыление его на мелкие капельки. Газовоетопливо наиболее пригодное для смешивания его с воздухом, который необходим длягорения, поскольку топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.
Назначение,классификация и свойства топлива. /> Не каждое вещество способное горетьможет быть использовано в качестве топлива. Топливо представляет собой вещество,умышленно сжигаемое для получения теплоты и должно отвечать следующимтребованиям:
1. При сгорании выделять как можно большетеплоты;
2. Сравнительно легко загораться и давать высокую температуру;
3. Быть достаточно распространенным вприроде;
4. Его количество и нахождение должно бытьрентабельным при добыче;
5. Дешевым при использовании;
6. Сохранять свои свойства при хранении итранспортировке.
Этимтребованиям наиболее полно отвечают веществаорганического происхождения: такие как нефть, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф.
Поагрегатному состоянию все виды топлива могут быть разделены на газообразные,жидкие и твердые, а по происхождению на естественные и искусственные.Агрегатное состояние Топливо естественное Топливо искусственное Газообразное Природный и нефтепромысловый газы Газы (генераторный, водяной, светильный, коксовый, нефтеперерабатывающих заводов) Жидкое Нефть Бензин, керосин, дизельное топливо, смазочное масло, спирт, различные смолы
2.2 Физико-химические свойства природных газов
Природные газы не имеют цвета, запаха и вкуса.
Основные показатели горючих газов, которые используются вкотельных: состав, теплота сгорания, удельный вес, температура горения ивоспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени.
Природные газы сугубо газовых месторождений состоят восновном из метана (82…98%) и других углеводородов.
Теплота сгорания — это количество тепла, которое выделяетсяпри полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется в ккал/м3. Различаютвысшую теплоту сгорания Qв, когдаучитывается тепло, затраченное на конденсацию водяных паров, которые находятсяв дымовых газах и низшую Qн, когда это теплоне учитывается — ею пользуются при расчётах.
На практике используются газы с различной теплотой сгорания.Для уравнительной характеристики качества топлива используется так называемоеусловное топливо, за единицу которого берут 1 кг топлива, имеющего теплотусгорания Qн = 7000 ккал/м3 (29300кДж/кг).
Температурой горения называется максимальная температура,которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количествовоздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения,а начальная температура газа и воздуха равна 0.
Температура горения отдельных газов составляет 2000 — 2100ºС.Действительная температура горения в топках котлов ниже жаропродуктивности (1100- 1400ºС) и зависит от условий сжигания.
Температура воспламенения — это минимальная начальнаятемпература, при которой начинается горение. Для природного газа она составляет645ºС.
Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газанаходится:
до 5% — не горит;
от 5 до 15% — взрывается;
больше 15% — горит при подаче воздуха.
Скорость распространения пламени для природного газа — 0,67м/сек (метан СН4)
Горючие газы не имеют запаха. Для своевременного определенияналичия их в воздухе, быстрого и точного определения мест утечки газ одорируют(дают запах). Для одоризации используют этилмеркоптан (С2Н5SН). Норма одоризации 16 г одоранта на 1000 м3газа. Одоризация проводится на газораспределительных станциях (ГРС). Приналичии в воздухе 1% природного газа должен ощущаться его запах.
Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье,скопление его в закрытом объёме от 5 до 15% может привести к взрывугазовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется угарный газ СО, которыйдаже при небольшой концентрации (0,15%) — отравляющий.2.3 Горение природного газа
Горение — это реакция, при которой происходит преобразованиехимической энергии топлива в тепло.
Горение бывает полным и неполным. Полное горение происходитпри достаточном количестве кислорода. Нехватка его вызывает неполное сгорание,при котором выделяется меньшее количество тепла, чем при полном, и окисьуглерода (СО), отравляюще действующая на обслуживающий персонал, образовываетсясажа, оседающая на поверхности нагрева котла и увеличивающая потери тепла, чтоприводит к перерасходу топлива и снижению к. п. д. котла, загрязнению атмосферы.
Для сгорания 1 м3 метана нужно 10 м3воздуха, в котором находится 2 м3 кислорода. Для полного сжиганияприродного газа воздух подают в топку с небольшим избытком. Отношениедействительно израсходованного объёма воздуха Vдк теоретически необходимому Vт называетсякоэффициентом избытка воздуха a = Vд/Vт. Этотпоказатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннеетем меньше a. Необходимо следить, чтобыкоэффициент излишка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполномусгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает к. п. д. котлоагрегата.
Полноту сгорания топлива можно определить с помощьюгазоанализатора и визуально — по цвету и характеру пламени:
прозрачно-голубоватое — сгорание полное;
красный или жёлтый — сгорание неполное.
Горение регулируется увеличением подачи воздуха в топкукотла или уменьшением подачи газа. В этом процессе используется первичный (смешиваетсяс газом в горелке — до горения) и вторичный (соединяется с газом илигазовоздушной смесью в топке котла в процессе горения) воздух.
В котлах, оборудованных диффузионными горелками (безпринудительной подачи воздуха), вторичный воздух под действием разряжения поступаетв топку через поддувочные дверцы.
В котлах, оборудованных инжекционными горелками: первичныйвоздух поступает в горелку за счёт инжекции и регулируется регулировочнойшайбой, а вторичный — через поддувочные дверцы.
В котлах со смесительными горелками первичный и вторичныйвоздух подаётся в горелку вентилятором и регулируется воздушными задвижками.
Нарушение соотношения между скоростью газовоздушной смеси навыходе из горелки и скоростью распространения пламени приводит к отрыву илипроскакиванию пламени на горелках.
Если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелкибольше скорости распространения пламени — отрыв, а если меньше — проскок.
При отрыве и проскоке пламени обслуживающий персонал долженпогасить котёл, провентилировать топку и газоходы и снова разжечь котёл.
Газообразноетопливо с каждым годом находит все более широкое применение в различныхотраслях народного хозяйства. В сельскохозяйственном производстве газообразное топливошироко используется для технологических (при отоплении теплиц, парников, сушилок, животноводческих и птицеводческихкомплексов) и бытовых целей. В последнее время его все больше стали применять длядвигателей внутреннего сгорания.
Посравнению с другими видами газообразное топливо обладает следующимипреимуществами:
сгораетв теоретическом количестве воздуха, что обеспечивает высокие тепловой кпд итемпературу горения;
присгорании не образует нежелательных продуктов сухой перегонки и сернистыхсоединений, копоти и дыма;
сравнительнолегко подводится по газопроводам к удаленным объектампотребления и может храниться централизованно;
легкозажигается при любой температуре окружающего воздуха;
требуетсравнительно небольших затрат при добыче, а значит, является по сравнению сдругими более дешевым видом топлива;
можетбыть использовано в сжатом или сжиженном виде длядвигателей внутреннего сгорания;
обладаетвысокими противодетонационными свойствами;
присгорании не образует конденсата, что обеспечивает значительное уменьшениеизноса деталей двигателя и т.п.
Вместес тем газообразное топливо имеет также определенныеотрицательные свойства, к которым относятся: отравляющее действие, образованиевзрывчатых смесей при смешении с воздухом, легкое протекание через неплотностисоединений и др. Поэтому при работе с газообразным топливомтребуется тщательное соблюдение соответствующих правил техники безопасности.
Применениегазообразных видов топлива обусловливается их составом и свойствамиуглеводородной части. Наиболее широко применяются природный или попутный газнефтяных или газовых месторождений, а также заводскиегазы нефтеперерабатывающих и других заводов. Основными составляющими компонентамиэтих газов являются углеводороды с числом углеродных атомов в молекуле отодного до четырех (метан, этан, пропан, бутан и их производные).
Природныегазы из газовых месторождений практически полностью состоят из метана (82...98%), с небольшой Применение газообразного топлива длядвигателей внутреннего сгорания />Непрерывно увеличивающийся парк автомобилей требует всебольшего количества топлива. Решить важнейшие народнохозяйственные проблемы стабильногообеспечения автомобильных двигателей эффективнымиэнергоносителями и сокращения потребления жидкого топлива нефтяногопроисхождения возможно за счет использования газообразного топлива — сжиженного нефтяного и природного газов.
Дляавтомобилей используют только высококалорийные илисреднекалорийные газы. При работе на низкокалорийном газе двигатель не развиваетнеобходимой мощности, а также сокращается дальность пробега автомобиля, чтоэкономически невыгодно. Па). Выпускают следующие виды сжатых газов: природный, коксовый механизированный и коксовый обогащенный
Основнымгорючим компонентом этих газов является метан. Так же как и для жидкого топлива,наличие в газообразном топливе сероводорода нежелательно из-за егокоррозионного воздействия на газовую аппаратуру и детали двигателя. Октановоечисло газов позволяет форсировать автомобильные двигатели по степени сжатия (до 10...12).
Основнымгорючим компонентом этих газов является метан. Так же как и для жидкого топлива,наличие в газообразном топливе сероводорода нежелательно из-за его коррозионного воздействия на газовую аппаратуру и деталидвигателя. Октановое число газов позволяет форсировать автомобильныедвигатели по степени сжатия (до 10...12).
Вгазе для автомобилей крайне нежелательно присутствие циана CN. Соединяясь с водой, он образует синильную кислоту, под действием которой в стенкахбаллонов образуются мельчайшие трещины. Наличие в газе смолистых веществ имеханических примесей приводит к образованию отложений и загрязнений наприборах газовой аппаратуры и на деталях двигателей.2.4 Жидкое топливо и его характеристика
Основным видом жидкого топлива, которое используется вкотельных, служит топливный мазут — конечный продукт переработки нефти.
Основные характеристики мазутов: вязкость, температура застывания
Длянадежной и долговечной работы механизмов и систем топливосмазочные материалыдолжны соответствовать требованиям ГОСТ. При этом основным критериемхарактеризующим качество топливосмазочных материалов являются физико-химическиесвойства. Рассмотрим основные из них.
Плотность- это масса вещества, содержащаяся вединице объема. Различают абсолютную и относительную плотность.
Абсолютнаяплотность определяется как:
/>
гдеp — плотность, кг/м3; m — масса вещества, кг; V — объем, м3.
Плотностьимеет значение при определении весового количества топлива в резервуарах. Плотность всякой жидкости, в том числе и топлива, изменяется с изменением температуры. Для большинства нефтепродуктов плотностьуменьшается с увеличением температуры и увеличивается с уменьшением температуры. На практике часто имеют дело сбезразмерной величиной — относительной плотностью. Относительной плотностью нефтепродуктаназывается отношение его массы при температуре определения к массе воды притемпературе 4 °С, взятой в том же объеме, поскольку масса 1 л воды при 4 °Сточно равна 1 кг. Относительная плотность (удельный вес) обозначается20 4 р. Например, если 1 л бензина при 20 °С весит 730 г, а 1 л воды при 4 °Свесит 1000 г, то относительная плотность бензина будет равна:
/>
Относительнаяплотность нефтепродукта 20 4 р принято выражать величиной, относящейся кнормальной температуре (+20 °С), при которой значения плотности регламентируютсягосударственным стандартом. В паспортах, характеризующихкачество нефтепродукта, плотность также указывается при температуре +20 °С. Если известна плотность t 4 р при инойтемпературе, то по ее значению можно вычислить плотность при 20 °С (т.е. привести фактическую плотность кстандартным условиям) по формуле:
/>
гдеY — средняя температурная поправкаплотности, величина, которая берется в зависимости отве — личины замеряемой плотности t 4 р по таблице Температурные поправки к плотностинефтепродуктов
/>
Рассматриваяплотность как весовую, по объему t V и плотности t 4 p (замеренных при одной и той жетемпературе t) находится вес топлива при замеренной температуре:
/>
Приповышении температуры объем нефтепродуктов увеличивается и определяется поформуле:
/>
где2 V — объем нефтепродукта при повышениитемпературы на 1 °С; 1 V — первоначальный объем нефте — продукта; delta t — разность температур; B — коэффициентобъемного расширения нефтепродукта Коэффициенты объемного расширениянефтепродуктов в зависимости от плотности при +20 °С на 1 °С
/>
Наиболеераспространенными методами измерения плотности ареометрический,пикнометрический и метод гидростатического взвешивания. В последнее время успешно развиваютсяавтоматические методы: вибрационные, ультразвуковые,радиоизотопные, гидростатические.
Вязкость- свойство частиц жидкости оказыватьсопротивление взаимному перемещению под действием внешней силы. Различают динамическую и кинематическуювязкость. В практических условиях больше интересует кинематическая вязкость, которая равна отношению динамической вязкостик плотности.
/>
Вязкостьжидкости определяется в капиллярных вискозиметрах иизмеряется в стоксах (С), размерность которого мм2/с. Кинематическая вязкость нефтепродуктовопределяется по ГОСТ 33-82 в капиллярных вискозиметрах ВПЖ-1, ВПЖ-2 и Пинкевича (рис.5). Вязкость прозрачных жидкостей при положительных температурах находят с помощью вискозиметровВПЖ-1. Вискозиметры ВПЖ-2 и Пинкевича применяют для различных температур ижидкостей. Кинематическая вязкость топлива, предназначенного для применения ввысокооборотных дизелях, нормируется при 20 °С,низкооборотных — при 50 °С, моторных масел — при 100 °С. Определение кинематической вязкости вкапиллярном вискозиметре основано на том, что вязкость жидкости прямопропорциональна времени истечения ее через капилляр, обеспечивающийламинарность потока. Вискозиметр Пинкевича состоит изсообщающихся трубок различающихся диаметром. Для каждого вискозиметра указывается егопостоянная С, представляющая собой отношение вязкости калибровочной жидкости к20 v при 20 °С ко времени протекания к 20 t этой жидкостипод действием собственной массы также при 20 °С из объема 2 от метки а до меткиб через капилляр 3 в расширение 4:
/>
Вязкостьнефтепродукта при температуре t °С находится по формуле:
/>
Фракционныйсостав определяют по ГОСТ 2177-82 при помощи специального прибора. Для этого в колбу 1 наливают 100 млисследуемого топлива и нагревают до кипения. Пары топлива поступают в холодильник 3,где конденсируются и далее в виде жидкой фазыпоступают в мерный цилиндр 4. В процессе перегонки фиксируют температуру, при которойвыкипает 10, 20, 30% и т.д. исследуемого топлива. Перегонку заканчивают, когда последостижения наивысшей температуры наблюдается небольшое ее падение. По результатам перегонки строят кривуюфракционной разгонки испытуемого топлива.
Первая- пусковая фракция, обусловленнаявыкипанием 10% топлива, характеризует его пусковые качества. Чем ниже температура выкипания этойфракции, тем лучше для запуска двигателя. Для зимних сортов бензина необходимочтобы 10% топлива выкипало при температуре не выше 55 °С, а для летних — не выше 70 °С.
Другаячасть бензина, выкипающая от 10 до 90% называют рабочей фракцией. Температура ее испарения не должна бытьвыше 160 … 180 °С.
Тяжелыеуглеводороды бензина в интервале от 90% выкипания до конца кипения представляютсобой концевые или хвостовые фракции, которые крайне нежелательны в топливе. Наличие этих фракций приводит котрицательным явлениям при работе двигателя: неполномусгоранию топлива, повышенному износу деталей за счет смывания смазки с гильзцилиндров и разжижения моторного масла в двигателе, увеличению Эксплуатационные свойства дизельного топлива />Дизельное топливо используют в двигателях с воспламенениемот сжатия, называемых дизелями. Воздух и топливо подаются в камеру сгорания раздельно. В ходе всасывания в цилиндр поступает свежий воздух; при втором ходе сжатия — воздух сжимается до 3 … 4 МПа (30 … 40 кгс/см2). В результате сжатия температура воздухадостигает 500 … 700 °С. В конце сжатия в цилиндр двигателя впрыскивается топливо,образуя рабочую смесь, которая нагревается дотемпературы самовоспламенения и воспламеняется.
Впрыскиваемоетопливо распыляется форсункой, которая помещается в камере сгорания или вфоркамере. Средний диаметр капель топлива составляет примерно 10 … 15 мкм.
Посравнению с карбюраторными двигателями дизельныедвигатели отличаются высокой экономичностью, так как работают с более высокимистепенями сжатия (12 … 20 вместо 4 … 10) и коэффициентом избытка воздуха = 5,1...4,1. Вследствие этого удельный расход топливау них на 25 … 30% ниже, чем у карбюраторныхдвигателей.
Дизельныедвигатели более надежны в эксплуатации и более долговечны, они обладают лучшейприемистостью, т.е. легче набирают обороты и преодолевают перегрузки. В то же время, дизели от личаютсябольшей сложностью в изготовлении, большимигабаритами и меньшей мощностью на единицу веса. Но, исходя из более экономичной инадежной работы, дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями.
Дляобеспечения долговечной и экономичной работы дизельного двигателя дизельноетопливо должно отвечать следующим требованиям:
иметьхорошее смесеобразование и воспламеняемость;
обладатьсоответствующей вязкостью;
иметьхорошую прокачиваемость при различных температурах окружающего воздуха;
несодержать сернистых соединений, водорастворимыхкислот и щелочей, механических примесей и воды.
Свойстводизельного топлива, характеризующее мягкую или жесткую работу дизеля, оцениваютпо его самовоспламеняемости. Эту характеристику определяют путем сравнения дизеля наиспытуемом и эталонном топливе. Оценочным показателем служит цетановое число топлива.
Топливо,поступающее в цилиндры дизеля, воспламеняется не мгновенно, а через некоторыйпромежуток времени, который называется периодом задержки самовоспламенения. Чем он меньше, тем за меньший промежуток времени топливо сгорает в цилиндрах дизеля. Давление газов нарастает плавно, идвигатель работает мягко (без резких стуков). При большом периоде задержкисамовоспламенения топливо сгорает за короткий промежуток времени, давлениегазов нарастает почти мгновенно, поэтому дизельработает жестко (со стуком). Чем выше цетановое число, тем меньше период задержкисамовоспламенения дизельного топлива, тем мягче самовоспламеняемость дизельного топливаоценивается обычно путем сравнения ее с самовоспламеняемостью эталонных топлив. В качестве эталонных топлив используетсянормальный парафиновый углеводород цетан (С16Н34), имеющий малый период задержкисамовоспламенения (самовоспламеняемость цетана условно принята за 100) и ароматический углеводород метилнафталин С10Н7СН3, который имеет большой период задержкисамовоспламенения (самовоспламеняемость его условно принята за 0) работает двигатель.
Цетановоечисло топлива численно равно процентному содержанию цетана в его смеси сметилнафталином, которая по характеру сгорания (по самовоспламеняемости) равноценнаиспытуемому топливу. Используя эталонные топлива, можно получать смеси с любымицетановыми числами от 0 до 100.
Цетановоечисло можно определить тремя способами: по совпадению вспышек, по запаздываниюсамовоспламенения и по критической степени сжатия.Цетановое число дизельных топлив обычно определяют по методу «совпадения вспышек» на установках ИТ9-3, ИТ9-ЗМ или ИТД-69 (ГОСТ 3122-67). Это одноцилиндровые четырехтактныедвигатели, оборудованные для работы с воспламенениемот сжатия. Двигатели имеют переменную степень сжатия? = 7 … 23. Угол опережениявпрыска топлива устанавливается равным 13° до верхней мертвой точки (В.М. Т). Изменением степени сжатиядобиваются, чтобы воспламенение происходило строго в В.М.Т. При определениицетанового числа дизельных топлив частота вращения вала одноцилиндровогодвигателя должна быть строго постоянной (п = 900 ± 10 об/мин).
Послеэтого подбирают два образца эталонных топлив, один из которых дает совпадениевспышек (т.е. задержку самовоспламенения, равную 13°) применьшей степени сжатия, а второй — при более высокой степени сжатия.
Путеминтерполяциинаходят смесь цетана с — метилнафталином, эквивалентную испытываемому топливу, итаким образом устанавливается его цетановое число.
Цетановое число топлив зависит от их улеводородного состава.Наиболее высокими цетановыми числами обладают парафиновые углеводородынормального строения. Самые низкие цетановые числа у ароматическихуглеводородов.
Оптимальнымцетановым числом дизельных топлив является 40 — 50. Применение топлив с ЦЧ 50 — к увеличению удельного расхода топливаза счет уменьшения полноты сгорания.
Список использованной литературы и источники
1. Уголев Б.Н. Древесиноведение илесное товароведение. — М.: Academia,2001
2. Колесник П.А., Кланица В.С. Материаловедениена автомобильном транспорте. — М.: Academia, 2007
3. Физико-химические основыстроительного материаловедения: Учебное пособие / Волокитин Г.Г., ГорленкоН.П. -М.: АСВ, 2004
4. Сайт OilMan.ru www.oilman.ru/toplivo1.html