Давление насыщенных паров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Технологический Институт

Лабораторная работа

по дисциплине: химия и технология нефти и газа

Давление насыщенных паров

Выполнил:

студент гр. ХТТт-10-(9)-1

Халяндра О.И.

Проверил:

Дрогалев В.В.

Тюмень 2012

1. Анализ нефтяных топлив. Общие сведения о нефтяных топливах

топливо турбина двигатель давление пар

1.1 Карбюраторное топливо

В эту группу нефтепродуктов входят все сорта авиационных и автомобильных бензинов, предназначенных для двигателей с зажиганием от искры. К карбюраторным топливам предъявляются следующие основные требования:

- Топливо должно обеспечивать работу двигателей во всех режимах без детонации. Поэтому главным показателем для всех карбюраторных топлив является октановое число, а для авиационных бензинов и сортность, характеризующая детонационную стойкость бензина при работе на богатых смесях.

Для увеличения детонационной стойкости к авиационным бензинам и к некоторым «автомобильным бензинам добавляется в определенных количествах антидетонатор - этиловая жидкость.

Обладая хорошей испаряемостью, топливо не должно образовывать газовых пробок в топливоподающей системе авиационных и автомобильных двигателей. Для обеспечения этого требования нормируется высший предел давления насыщенных паров: 48 кПа (360 мм. рт. ст.) для авиационных бензинов и 67 кПа (500 мм рт. ст.) для автомобильных бензинов при 38 0С.

- Топливо должно быть химически стабильным и не содержать смол. Химическая стабильность топлива характеризуется длительностью индукционного периода окисления и содержанием фактических смол. Для некоторых бензинов установлено также предельное значение йодного числа.

- Топливо должно быть нейтральным, не вызывать коррозии деталей двигателя и не содержат активных серосодержащих соединений.

Для обеспечения этих важных требований в технические нормы на карбюраторные топлива введены следующие показатели: кислотность, содержание серы, содержание водо-растворимых кислот и щелочей (должны отсутствовать), испытание на медную пластинку.

1.2 Дизельное топливо

Дизельное топливо предназначено для двигателей с воспламенением от сжатия. Оно применяется для: 1) быстроходных дизелей и судовых газовых турбин, 2) автотракторных, тепловозных и судовых дизелей, 3) средне- и малооборотных дизелей.

Топливо для судовых турбин, быстроходных, автотракторных, тепловозных и судовых дизелей должно бесперебойно подаваться по топливоподающей системе (трубопроводы, фильтры, насосы, форсунки). Поэтому оно должно обладать не слишком высокой вязкостью, не низкими температурами вспышки, помутнения и застывания. Топливо с высокой температурой застывания вообще непригодно для применения в зимних условиях. Ввиду важности этого показателя эти топлива делятся на летние, зимние и специальные марки, резко отличающиеся друг от друга по температурам застывания (от -60 до -10 0С). Топливо должно также обеспечивать плавное сгорание рабочей смеси. Это качество, как известно, характеризуется цетановым числом, которое нормируется в пределах 40-52.

Топливо не должно давать нагаров на форсунках и в камере сгорания. Утяжеление фракционного состава приводит к неполноте сгорания и задымленности выхлопа, что особенно отрицательно сказывается при работе городского транспорта. Нормируемыми показателями, характеризующими эти свойства дизельного топлива, являются: 96%-ная точка фракционного состава, коксуемость топлива, коксуемость 10%-ного остатка и содержание фактических смол. Топливо не должно вызывать коррозии и абразивного износа деталей двигателя, поэтому в нем должны отсутствовать вода, механические примеси, сероводород, водо-растворимые кислоты и щелочи, а содержание серы не должно превышать 0,02%. Средне- и малооборотные дизели (ДС и ДМ) менее требовательны к качеству топлива, так как в стационарных условиях компрессорного распыления топливо можно предварительно подогревать и обезвоживать. Для этих двигателей допускается более тяжелый сорт топлива (плотность до 0,970 г/см3), температура застывания от -5 до +10 °С, температура вспышки в закрытом тигле 65-80 °С, содержание серы до 1,5%, а для ДМ - до 3%.

1.3 Топливо для воздушно-реактивных двигателей

В качестве топлива для воздушно-реактивных двигателей применяются светлые дистилляты, получаемые прямой перегонкой нефти и гидрокрекингом. Реактивное топливо выпускается нескольких марок, значительно отличающихся друг от друга по фракционному составу. Так, топливо РТ представляет собою довольно широкую фракцию, выкипающую в пределах 135-280 °С, термостабильное для реактивных двигателей - в пределах 195-315 °С, топливо марок Т-1, ТС-1 и Т-2 - в пределах 150-280 °С. К реактивным топливам предъявляются высокие требования в отношении бесперебойной подачи в двигатель, термоокислительной стабильности, отсутствия коррозионной активности. Для обеспечения этих требовании в технических условиях на реактивное топливо нормируются: термическая стабильность, содержание ароматических углеводородов, фактических смол, серы, кислотность и зольность.

С эксплуатационной точки зрения большое значение имеет также образование нагаров в двигателях в процессе сгорания топлива. Отложение нагаров имеет отрицательные последствия - снижение эффективности сгорания, эрозия лопаток турбины и даже прогорание камер сгорания. Способность реактивных топлив к нагарообразованию оценивается специальным показателем - высотой не коптящего пламени, измеряемой в миллиметрах. По техническим условиям высота не коптящего пламени должна быть не менее 20-25 мм. Некоторые сорта топлива, предназначенные для реактивных двигателей со сверхзвуковой скоростью, в частности для РТ (ГОСТ 16564-71), характеризуются люминометрическим числом. Этим показателем оценивается интенсивность излучения пламени испытуемого топлива. Чем большая доля тепловой энергии выделяется топливом при сгорании путем радиации, тем больше стенки камеры сгорания перегреваются, что влечет за собой их коробление и прогорание. Основной энергетической характеристикой для реактивных топлив является низшая теплота сгорания, которая должна быть в интервале 42915-43125кДж/кг для разных марок.

2. Определение давления насыщенных паров

Для индивидуальных жидких веществ давление насыщенного пара, т. е. пара, находящегося в равновесии с жидкостью, - физическая константа, зависящая только от молекулярных свойств данной жидкости и от температуры. Для жидкостей неоднородного состава, таких, как бензины давление насыщенных паров при данной температуре является сложной функцией состава бензина и зависит от объема пространства, в котором находится паровая фаза. Это объясняется тем, что при разных объемах будет испаряться, т. е. переходить в паровую фазу, разное количество компонентов с наибольшим давлением пара и, следовательно, состав жидкой фазы будет также различным. Таким образом, для каждого соотношения жидкой и паровой фаз равновесие паров будет устанавливаться с жидкостью разного состава, что повлияет и на давление насыщенного пара. Для получения сравнимых результатов при определении давления паров это необходимо учитывать и поддерживать соотношение паровой и жидкой фаз постоянным, т. е. проводить определения в стандартной аппаратуре.

Давление насыщенных паров авиационных и автомобильных топлив, а также топлива Т-2 является техническим показателем этих топлив. Этот нижний предел характеризует наличие пусковых фракций (нормируется только для авиационных бензинов), а верхний позволяет судить о стабильности данного топлива и о возможности возникновения газовых пробок. Определение давления насыщенных паров моторных топлив проводится в герметичной стандартной металлической «бомбе» путем замера давления по манометру при 380С и соотношении жидкой и паровой фаз 1 : 4.

Устройство прибора.

Прибор для определения давления насыщенных паров (рис.1а) состоит из водяной бани 1, металлического аппарата (бомбы) 2 и манометра 3. Бомба (рис. 1б) состоит из двух частей: топливной 5 и воздушной 6 камер, которое соединяются на резьбе. Отношение объема воздушной камеры к объему топливной камеры может колебаться от 3,8 до 4,2. Верхнее дно воздушной камеры снабжено привинчивающимся ниппелем 7 с газовым краном 8 и наконечником для надевания резиновой трубки. Герметичность аппарата в собранном виде проверяют заполнением его воздухом под давлением 0,7 МПа и погружением в воду. Если аппарат не герметичен можно применить свинцовые прокладки.

Рис. 1. Прибор для определения давления насыщенных паров: а - схема прибора; б - бомба; 1 - водяная баня, 2-бомба Рэйда, 3-ртутный манометр, 4 - термостат, 5-топливная камера, 6-воздушная камера, 7-ниппель, 8-газовый кран

2.1 Методика испытания

Топливную камеру ополаскивают 2-3 раза испытуемым топливом и заполняют пробой так, чтобы топливо переливалось через верх камеры. Затем быстро присоединяют воздушную камеру к топливной камере и манометру. Собранную бомбу опрокидывают и сильно встряхивают несколько раз. Затем подготовленную бомбу полностью погружают в заранее нагретую водяную баню так, чтобы и кран находился в воде. При этом наблюдают, не происходит ли утечки топлива из аппарата. Если бомба оказалась негерметичной, то испытание повторяют с новой пробой топлива. После погружения бомбы в баню открывают кран и через 5 мин отмечают давление по манометру. Затем закрывают кран, вынимают бомбу из бани, опрокидывают ее и сильно встряхивают (это делают очень быстро, чтобы бомба не охлаждалась). Снова погружают бомбу в баню и открывают кран. Эту операцию повторяют через каждые 2 мин, наблюдая за давлением. Когда последовательные отсчеты по манометру становятся постоянными, что происходит примерно через 20 мин, отмечают давление как «неисправленное давление насыщенных паров». Во время испытания замеряют также по барометру атмосферное давление. В отсчитанное по манометру давление насыщенных паров необходимо ввести поправку на изменение давления воздуха и паров воды в воздушной камере, вызванное различием между начальной температурой воздуха и температурой водяной бани. Поправка Др (в Па) вычисляется по формуле:

где рат - атмосферное давление,

Па; рt - давление насыщенных паров воды при температуре t, Па,

t - начальная температура, измеренная в воздушной камере, °С; р38 - давление насыщенных паров воды при 380С, равное 6626 Па.

Поправка р вычитается из ''неисправленного давления насыщенных паров'', если начальная температура воздуха ниже 38 °С, и прибавляется, если эта температура выше 38 °С.

Размещено на Allbest.ru