Лекция по "Химии"

                                                      Дизель

Карбюраторлы қозғалтқыштарға қарағанда дизельдердің мынадай артықшылықтарын атап өткен дұрыс:

— карбюраторлы қозғалтқыштарға қарағанда дизельдер жанармайды жағу жағынан 25—30%-ға үнемді (үлестік қолданылу мөлшерін қуат бірлігіне шаққанда, егер дизельдерде 180—190 г/э. а. к. сағ. болса, карбюраторлы қозғалтқыштарда 240-250 г/э.а.к.сағ)

— жанармай ретінде мұнай фракцияларының кең өpici қолданылады;

• өрт шығу қауіпі төмен; 
• бip режимнен екінші режимге ауысуы ешбір қосалқы қиындықсыз өтеді;
• түрлі пайдалану режимдерінде сенімділімен қатар дизельдердің жұмыс icтey мерзімi ұзақ болады;
• дизель жанармайларын сактау онша   қиынға соқпайды.

Бұл аталған жетістіктерімен қатар дизель жанармайын қолдануда мынадай кемшілңктер де орын алады:

• жанғыш коспаның ешқандай қосалқы ұшқынсыз, яғни өздігінен оталуына байланысты жоғары қысымды қажет eтeдi;
• қозғалтқыш бөлшектерінің жоғары қысымда icтeyiнe байланысты олардың бөлшектерінің сапасына қойылатын талап та үлкен, әpi осы себептен қозғалтқыш ауырлау болып келеді;

Жанармайды  өте жоғары қысыммен жеткізу үшін қолданылатын  аппаратуралардың күрделілігіне баланысты, оларды жасау да қымбатөа түседі.

Жанармайдан жанғыш қоспа дайындау және де оның толық жануы, дизель қозғалтқыштарында өте қысқа уақыт аралығында өтетіндіктен, оларға мынадай талаптар қойылады:

1. Қозғалтқыш жұмысының үнемділігі мен қуаттылығын анықтайтын көрсеткіші, яғни, цетан санының белгілі шегі болуы керек;

2. Қозғалтқыштан жұмыс істеп шыққан газдың толық жануын,  түтіндегенін және зияндылығын керсететін фракциялық құрамы МЕМСТ-қа сай болуы керек;         ;
3. Жанармайдың жану камерасында шашырауын және тазарту жүйелерінің дұрыс жұмыс істеуін анықтайтын қасиеттерінің ең бастысы тұтқырлық пен тығыздық та белгілі аралықта болуы кажет;
4. Қоршаған  ортаның температурасы төмен  болған жағдайда жанармаймен камтамасыз ететін жүйенің жұмыс icтeyiн аныктайтын, яғни жанармайдың төменгі температуралық қасиеттерінің көрсеткіші тиімді жағдайда болғаны жөн;

5. Дизельдегі жанармайдың қауіпсіздік жағдайда жұмыс істеуін анықтайтын,   оталу    температурасы, МЕМСТ-пен көрсетілген аралықта болуы тиіс;

6. Қозғалтқышта күйе, коррозия пайда болуын және де үйкелістен оның тез   тозуын   анықтайтын   күкірт байланыстарының, қанықпаған көмірсутектердің, және металдардың болмауы қажет.

Дизель  қозғалтқыштарының жұмсақ, иә қатыңқы жұмыc істeyi, оларда қолданылатын жанармайдың өздігінен оталу қасиетіне байланысты болады. Ал оның сапасын анықтайтын көрсеткіш ретінде цетан саны қолданылады.

Цетан саны - өздігінен тұтану қасиеті  сыналатын отынға ұқсас цетанның альфаметилнафталинмен қоспасындағы оның пайыздық (көлемдік) үлесі.

Альфаметилнафталиннің от алу кезеңінің кешігуі (өте ұзақ болуы) дизельдің қатыңқы режимде жұмыс істеуіне әкеліп соғады. Сондықтан да оның цетан саны 0-ге тең деп қабылданған. Егер де дизель жанармайының өздігінен от алуы 45% цетаннан және 55% альфаметилнафталиннен тұратын қоспаның от алу кезеңінің кешігуіне тең болса, онда бұл жанармайдың цетан саны 45-ке тең болады.

Цетан санын МЕМСТ 3122—67 бойынша сығымдау дәрежесі 7 мен 23-тің арасында өзгеретін 6ip цилиндрлі ИТ 9-ЗМ қондырғысында 3-турлі әдіспен анықтауға болады. Бipiншici — жарылыстың сәйкес келуі, екіншici — өздігінен от алуының кешігуі және үшіншісі — қысымның жоғарғы көрсеткішімен анықтау болып табылады.

Осы көрсетілген әдістердің 6ipeyімен цетан санын анықтау үшін, алдымен қозғалтқышты icкe қосып, оны тұрақты жұмыс icтey режиміне келтіріп алған соң, қозғалтқышты тeкcepiлeтiн жанармайға ауыстырады.

Қысымның мөлшepiн өзгерту арқылы, жанармайдың өздігінен оталуын жоғарғы қозғалыссыз нүктеге келтіреміз. Одан әpi қоспадағы цетан мен альфаметилнафталиннің мөлшерін өзгертіп отырамыз. Бұл кезде өздігінен оталу міндетті түрде жоғарғы қозғалыссыз нүктеде болуы керек. Құрамындағы цетанныц пайыздық мөлшері тексерілген жанармайдың цетан санын көрсетеді.

Цетан саны жанармайдың қозғалтқышты оталуы үшін өте маңызды. Егер цетан саны 40-тан төмен болса, онда қозғалтқышты тіпті жаз кезінде оталдыру мүмкін емес. Қозғалтқыш тұрақты және жақсы жұмыс істеуі үшін жаздық дизель отынының цетан саны 40...45, қыстықтыкі – 45...50 болғаны жөн. Цетан саны 40-тан төмен болса, қозғалтқыш қатаң жұмыс істейді. Ал ол 51-ден артық болса, онда дизелбдің жұмысында маңызды жақсару болмайды, ал отынның өзіндік шығыны артып, отын дұрыс жанбайтындықтан газдың түтіндеуі артады.

Дизель  отынының цетан саны оның химиялық құрамы мен тотығуға бейімдігіне  тәуелді. Ең тез тотығатындар және ыдырайтындар  қалыпты құрылымды парафиндік көмірсутектер. Олардың цетан саны ең жоғары. Ароматтық  көмірсутектер жоғарырақ температурада  және ұзағырақ уақыт аралығында өздігінен  тұтанады, цетан сандары ең төмендер.

Дизель  отынының цетан санын артыру үшін әртүрлі қоспалар (присадкалар), мысалы, изопропилинитрат немесе циклогексилнитрат, қосылуы мүмкін. «Юникол» Фирмасының мамандары құрамына этилгексилнитрат кіретін жаңа тиімді қоспа «Миакрон-2000»  жасап шығарды. Дизель отыннындағы  қоспаның (присадканың) массалық үлесі 0,1...0,3%-дан аспауы керек.

Қоспалар  бастапқы жалын алдыдық реакцияларды шапшаңдатады және реакциялардың жаңа белсенді орталықтарының пайда болуына  әсерін тигізеді. Цетан санының шамасына қозғалтқыштың басқа да көрсеткіштері  – оның оталу, жанудың орташа тиімді қысымы, өзіндік отын шығыны, жұмыс  істеп шыққан газдардың түтінділігі  мен иісі – тәуелді. Цетан санының  өсуіне байланысты қозғалтқыштың оталуы жеңілдейді және жанудың орташа қысымы өсеіп, ал қалған көрсеткіштері кеміп, бүтіндеі алғанда қозғалтқыштың  жұмысы жақсарады.

Буланғыштығы. Сапалы жанғыш қоспа алу үшін отын жану камерасында толығынан буға айналуы керек. Отыннның буланғыштығына оның жануының толықтығы, қозғалтқыштың оталу мен жұмысы, күйе мен лак пайда болуы, қозғалтқыш бөлшектерінің тозуы және үнемділігі, жұмыс істеп шыққан газдың құрамығ май шығыны тәуелді. Дизель отынының буланғыштығын отынның 50 және 90% немесе 50 және 96% айдалу температураларының фракциялық құрамы бойынша бағалайды. Қозғалтқыштың оталуына фракциялық құрамның әсері цетан санына қарағанды көбірек. Отында неғұрлым жеңіл фракциясы көп болса, соғұрлым жылдам және толық буланады. Қозғалтқыштың оталу қасиеті 50%-дық фракциялық құрамының қайнау температурасымен сипатталады. Неғұрлым бұл температура төмен болса, соғұрлым, әсіресе қоршаған орта температурасы төмен кезде, қозғалтқышты оталдыру жеңіл. Бірақ фракциялық құрамды жеңілдету өздігінен тұтануды кешіктіру мерзімін ұлғайтуға әкеледі. 96%-дық фракциялық құрамының қайнау температурасы жоғары ауыр фракциялық құрамды отын толығынан буланып, демек жанып үлгірмейді. Жанудың толық болмауы отын шыңынын көбейтеді, жұмыс істеп шыққан газдардың түтіндеуін ұлғайтады, қозғалтқыш қуатын азайтады, лак пен күйе түзілуін жоғарылатады. Жанбаған отынның бір бөлігі цилиндр бетін жуып өтіп картерге құйылады да. Қозғалтқыш бөлшектерінің тозуын тездетеді. Қозғалтқыштың үнемділігі мен жұмыс істеу ұзақтыңы нашарлайды. Сондықтан отынды өте ауырлатудың да, жеңілдетудің де қажеті жоқ.

Күйе жасауға бейімдігі. Дизель отынының пайдаланулық қасиеттерінің ең маңыздыларының бірі – қозғалтқыштығ және отын аппаратурасының тазалығын қамтамасыз ету қасиеті. Бұл отынның фракциялық жіне химиялық құрамына тәуелді. Отын жанған кезде күйе жану камерасының қабырғасында және енгізу клапандарында, сондай-ақ бүріккіштің шашыратқышы мен шашыратқыш инесінде пайда болады. Күйе пайда болуы дизель отынының келесі параметрлеріне тәуелді: іс жүзіндегі смола мен күкірттің шамасына, фракциялық құрамына, шектік емес және ароматтық көмірсутектер шамасына, күлділігіне және кокстілігіне. Отында смола мөлшері өскен сайын қозғалтқыш бөлшектерінде, күйе пайда болуы, шашыратқыштың кокстенуі және иненің тұрып қалу мүмкіншілігі артады. Отынның құрамында күкірттің көбеюі жанған кезде күйе мен лак көбеюіне әсер етеді, бұл кезде күйенің тығыздығы едәуір өседі. Дизель отынының күлділігі мен кокстілігінің артуы да оның күйе жасауға бейімділігін арттырады. Күлділік отынның абразивтік қасиетін арттыратын, күйеге айналатын жанбайтын қоспаларды сипаттайды.

Кокстілігі. Бұл ауа қатыстырмай қыздырған кезде отынның көмірлі қалдық (кокс) түзу қасиеті. Кокстілікті алдын-ала айдалғаннан кейін дизель отыныны 10%-тік қалдығы үшін анықтайды. 10%-тік қалдықтың кокстілігі отынның фракциялық құрамына және смолалық-асфальттық қосылымның шамасына тәуелді. Дизель отынының әрбір түрлерінде кокстілік шамасы 0,2...0,3% аспауы керек.

Дизель отынының коррозиялық қасиеті оның құрамындағы күкіртқосылымдарына, минералды қышқылдар мен негіздер, органикалық қышқылдар мен сулардың мөлшеріне байланысты. Дизель отыны құрамындағы органикалық қышқылдардың шамасы оның қышқылдылығын көрсетеді. Оның шамасы отынның 100 см³-де КОН-ның 5 мг-нан артық болмауы керек. Отынның қышқылдылығының артуы ЖҚОС-ның плунжерлік жұбының тозуына және жабысу заттарының өсуіне әкеледі.

Картер  майында күкірттік өнімдердің көбейуі  күйе түзетін смолалық қосылымдардың  пайда болуына әкеледі. Күкірттің  әсерінен күйе қатты болып, цилиндр-поршеньдік бөлшектердің абразивтік тозуын шапшаңдатады. Тауарлық дизель отынындағы күкірттің  шамасы 0,2...0,5%-тен көп болмауы  керек. Ірі тұрғылыұты жерлердің  экологиясын жақсарту үшін күкірттің  және ароматтық көмірсутектердің шамасын  азайту (сәйкес 0,05...0,1% және 10...20%) ұсынылады. Шет елдердегі дизель отынының көрсеткіштері  мынадай: АҚШ-та – күкірт 0,003%-тен, ароматтық  көмірсутектер 2%-тен көп емес, ал Еуропада ө сәйкес 0,005 және 3%.

Және  де дизель отынының пайдаланулық қасиеттеріне – төменгі температуралық қасиеті  мен төменгі температураларда жылжымалылығы  жатады.

Төменгң температуралық қасиеттері бұлыңғырлану температурасымен, сүзгілену температурасымен және қату температурасымен сипатталады. Бұлыңғырлану температурасы деп  отынның сұйық фазасымен қатар  қатты да фазасы пайда бола бастайтын  температурасын айтады. Бұл кезде  оынң мөлдірлігі өзгереді, бірақ отынның  ағу қасиеті өзгермейді. Кристалдар сүзгіден кедергісіз өтіп кетеді. Сүзгіленудің шектік температурасында кристалдар шамасы өсетіні соншалық, олар сүзгіден өте  алмайды да, отынның ағымы нашарлайды. Ал қату температурасында кристалдар соншалық қатайып, отын ағымдық қасиеттерінен  айырлады. Бұлыңғырлану температурасы  мен шектік сүзгілену температурасы  отынның пайдаланылу шартын сипаттайды. Көптеген дизель отындарында бқл  температуралардың бір-бірінен айырмашылығы 5..7⁰С-ді құрайды. Егер отнның құрамында депрессорлық қоспалар болмаса, онда шектік сүзгілеу температурасы бұлыңғырлану температурасына теі немесе одан 1...2⁰С төмен. Отынның қозғалтқышқа берілуін бұзбау үшін дизель отынынын пайдаланатын қоршаған орта  температурасы бұлыңғырлану температурасынан 5...10⁰С жоғары болуы керек.

Отынның төменгі темпнературалық қасиетін парафиндерден айырып, яғни депарафинизациялаумен  жақсартуға болады. Бұл кезде қату температурасы алдын-ала белгіленген  отын алуға болады. Бірақ депарафинизациялау кезінде отынның цетан саны төмендейтінін  де есиен шығармау керек. Цетан санын  сақтау үшін депарафинизацияны азғантай тереңдікте жүргізеді. Қажетті бұлыңғырлану температурасы мен қату температурасын қамтамасыз ету үшін отынның қысқы  сорттарынын фракциялық құрамын  жеңілдету есебінен алады. Өысқы  сорттарды өндіруде депрессорлық қоспаларды пайдаланады. Бұл қоспаларды пайыздың жүздік бөлігі көлемінде қосу арқылы шектік қату температурасын  15...20⁰С-ге төмендетуге болады.

Пайдалану кезінде қату температурасын төмендету  мақсатында дизель отынына керосин  құюға да болады. Бұл мақсатта керосиннің төменгі температуралық сортарын (реактивтік отын типтерін) 25%-ға дейін қосуға болады. Керосин көп қосылса отынның  цетан саны кеміп; қозғалтқыштың  қатаң жұмыс істеуіне әкеледі. Бұл  кезде отынның майлау қасиеттеріде төмендеп, плунжерлік жұптың тез тозуына  жағдай жасайды.

Негізгі әдебиет: 1[54-75], 2[44-60]

Қосымша әдебиет: 1[33-58]

Бақылау сұрақтары:

1. Дизель отыныныа қандай пайдаланулық  талаптар қойылалы?

2. Жақсы қоспа жасау отынның  қандай қасиеттеріне тәуелді?

3. Дизель отынының цетан саны  деген не?

4. Дизель отынның буланғыштығының  қозғалтқыштың жұмысына әсері  жайында айтыңыздар.

5. Қозғалтқыш бөлшектерінің коррозиясы  мен тозуының себептері неден?

6. Депрессорлық қоспалар қалай  әсер етеді?

Экологиялық таза дизель отынының қасиеттері қандай болуы керек?