Определение цетанового числа и дизельного индекса
Краткие теоретические сведения
Цетановое число – показатель самовоспламеняемости топлива, чис-
ленно он равен такому содержанию цетана (в объемн. %) в смеси с альфа-
метилнафталином, при котором самовоспламеняемость этой смеси и срав-
ниваемого с ней испытуемого топлива одинакова. Определяют цетановые
числа на установках ИТ9-3 и ИT9-3M.
Степень сжатия на установках можно менять от 6,8 до 23,5. Опреде-
ляется цетановое число путем сопоставления самовоспламеняемости ис-
пытуемого топлива с самовоспламеняемостью эталонного топлива.
Эталонное топливо состоит из смеси двух углеводородов: цетана и α-
метилнафталина. Цетан – углеводород парафинового ряда, обладает хоро-
шей воспламеняемостью, его цетановое число принято за 100 ед., α-метил-
нафталин – углеводород ароматического ряда, обладает плохой воспламе-
няемостью, цетановое число его принято за 0 ед. При смешании цетана с α-
метилнафталином в различных пропорциях получаются смеси с цетановым
числом от 0 до 100.
Принцип определения цетанового числа топлива состоит в том, что
на установке при строго стандартных условиях сравнивают воспламеняе-
мость топлива с воспламеняемостью эталонных смесей.
Существует несколько методов определения цетанового числа для
топлив. Цетановое число топлива приближено может быть подсчитано по
формуле
æ 1,5879 ö
è r20 ø
(11)
где g 20 – вязкость топлива при 20 ºС; r 20 – плотность топлива при 20 ºС.
Наиболее точным является расчетный метод определения цетанового
числа (цетанового индекса) по ГОСТ 27768-88, исходя из плотности и 50 %-
ной точки перегонки:
ЦИ = 454,74 – 1641,4d + 774,74d2 – 0,554t+ 97,803(lgt)2,
(12)
| ЦЧ = g 20 + 17,8 × çç |
| ÷÷, |
где d – плотность при 15 ºС, определенная по ГОСТ 3900–85, г/см3;
t – температура кипения 50 %-ной (по объему) фракции с учетом поправки
на нормальное барометрическое давление 101,3 кПа, определяемая по
ГОСТ 2177–82, °С; lg – десятичный логарифм.
Использовать эту формулу можно только для продуктов прямой пе-
реработки нефти. Определение цетанового индекса дизельных топлив по
ГОСТ 27768–88 внесено в ряд нормативных документов на дизельные топ-
лива.
Цетановый индекс дистиллятных дизельных топлив может быть оп-
ределен по номограмме (рис. 20). За рубежом для характеристики воспла-
меняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный ин-
декс. Этот показатель нормируется и в отечественной технической доку-
ментации для дизельного топлива, поставляемого на экспорт, ТУ 38.401-58-
110–94.
Рис. 20. Номограмма для определения цетанового индекса
|
Дизельный индекс (ДИ) вычисляют по формуле:
ДИ = 𝑡ан𝑑 100
(13)
где tан – анилиновая точка (определяют в °С и пересчитывают в °F:
1 °F = 9,5 °С + 32); d – плотность, градусы APJ.
Между дизельным индексом и цетановым числом топлива сущест-
вует зависимость:
Дизельный индекс...................20
Цетановое число .................... 30
Определение температуры вспышки (в закрытом тигле)
Приборы и аппаратура Прибор для определения температуры
вспышки в закрытом тигле ТВЗ, образец топлива – 100 мл.
Краткие теоретические сведения
Температурой вспышки называется минимальная температура, при
которой смесь паров нефтепродукта (нагреваемого в строго определенных
условиях) с воздухом вспыхивает при поднесении открытого пламени.
Температуру вспышки определяют для выявления в топливе количе-
ства фракций с высоким давлением насыщенных паров. Это показатель ог-
неопасности нефтепродуктов, который необходимо знать для правильной
организации их хранения, транспортировки и применения.
Порядок выполнения работы
При определении температур необходимо учитывать, что они не яв-
ляются абсолютными константами и целиком зависят от устройства при-
бора и методики определения.
Закрытый прибор для определения температуры вспышки (рис. 21) в
соответствии с ГОСТ 1421-63 состоит из воздушной бани 13, окруженной
металлической рубашкой, защищающей ее от проникновения топлива в
окружающую среду. Внутрь воздушной бани вставляют тигель 14, в кото-
рый наливают испытуемый продукт. Тигель 14 сверху закрывают плотно
пригнанной крышкой 11, имеющей тубус для термометра 7, мешалку 12 и
зажигательное устройство 6, которое наклоняется через имеющееся в
крышке отверстие в паровое пространство тигля. Уровень наполнения
прибора испытуемым продуктом определяется кольцевой меткой с внут-
ренней стороны тигля 14.
Перед испытанием нефтепродукт обезвоживают обработкой свеже-
прокаленной и охлажденной поваренной солью.
В совершенно сухой тигель осторожно наливают дизельное топливо,
подлежащее испытанию. Тигель с дизельным топливом помещают в чу-
гунную баню 14, накрывают крышкой 11 и вставляют в нее термометр.
Затем механизм привода мешалки привести в состояние сцепления с
мешалкой. Тумблером 18 включить нагреватель, а ручку регулировки на-
грева 19 поставить в положение соответствующее предполагаемой темпе-
ратуре вспышки топлива. Положение ручки регулировки нагрева 19 опре-
деляют по графику (рис. 22).
Рис. 21. Аппарат для определения температуры вспышки в закрытом тигле ТВЗ
1 – основание; 2 – блок управления; 3 – рукоятка; 4 – крючок; 5 – прижим;
6 – устройство зажигательное; 7 – термометр; 8 – мешалка; 9 – ручка; 10 – поводок;
11 – крышка; 12 – мешалка; 13 – баня воздушная; 14 – тигель; 15 – отражатель нижний;
16 – термоблок; 17 – колодка с герконом; 18 – тумблер; 19 – ручка регулировки нагрева
115
|
Рис. 22. График ориентировочного положения ручки регулятора нагрева
в зависимости от предполагаемой температуры вспышки топлива
Зажигают фитиль зажигательного приспособления 7, заправленный
легким маслом (швейным, трансформаторным), и регулируют так, чтобы
форма его была близкой к шару диаметром 3–4 мм.
Начальный нагрев ведут со скоростью 1 °С в минуту для нефтепро-
дуктов с температурой вспышки до 150 °С. При этом непрерывно переме-
шивают нефтепродукт мешалкой.
За 10 °С до ожидаемой температуры вспышки с помощью рычажного
приспособления ручкой 9 открывают на 1 секунду окно зажигательного
приспособления, чтобы зажечь пары нефтепродуктов. Эту операцию по-
вторяют через 1 °С.
За температуру вспышки принимают температуру, показываемую
термометром при появлении первого синего пламени над поверхностью
нефтепродукта.
Расхождения между параллельными определениями температуры
вспышки не должны превышать следующих величин отклонений от сред-
него арифметического сравниваемых результатов.
Температура вспышки
до 50 °С
выше 50 °С
Допускаемые расхождения
±1°С
±2°С
|
С помощью барометра замеряют атмосферное давление. При баро-
метрическом давлении, отличающемся от 760 мм рт. ст. на 15 мм и более,
вводят в показанную термометром поправку
Dt = 0,345(760 - r),
(14)
где р – фактическое барометрическое давление, мм рт. ст.
Полученную температуру вспышки сравнить с требованиями ГОСТа
и сделать заключение о еѐ соответствии эксплуатационным параметрам.