Характеристики испаряемости и вязкостные свойства дизельных топлив

Вязкость жидкости представляет собой внутреннее трение между слоями данной жидкости при их взаимном перемещении под воздействием внешней силы. Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном:

═ η ∙(? ₂  -? _) ∕ (Ζ ₂ ─ Ζ ₁)∙S,

где F - тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоев жидкости относительно друг друга; S - площадь слоя, по которому происходит сдвиг; (v₂ - v₁)/(z₂- z₁) или dv ∕ dz - градиент скорости течения (быстрота изменения её от слоя к слою), иначе - скорость сдвига (см. рис. 1). Коэффициент пропорциональности η называется коэффициентом внутреннего трения или динамической вязкостью. Он количественно характеризует сопротивление жидкости смещению её слоев. Величина, обратная вязкости называется текучестью.

Рисунок 1 - Схема вязкого течения жидкости кинематической вязкостью ν: ν _t ═ η _t ∕ ρ _t

Единицей измерения кинематической вязкости в системе СИ является м²/с, однако на практике чаще используют единицу измерения мм²/с или сСт (сантистокс). Кинематическая вязкость изменяется с изменением температуры (см. рис. 2), поэтому стандартами она нормируется при 40^оС (более старыми стандартами при 20^оС. Понижение или повышение вязкости приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, процессов смесеобразования и полноты сгорания топлива. При понижении вязкости неизбежно увеличиваются подтекания и просачивания во всех зазорах и неплотностях. Увеличивается расход топлива. Подтекания через форсунку увеличивают нагарообразование и дымность выхлопа. Маловязкое топливо проникает в зазор плунжерной пары ТНВД, что приводит к уменьшению цикловой подачи и падению мощности. Ко всему прочему, дизтопливо смазывает прецизионные пары топливного насоса. При снижении вязкости смазывающие свойства ухудшаются, интенсифицируется износ плунжерных пар. Использование топлива повышенной вязкости приводит к ухудшению смесеобразования. На испарение вязкого топлива затрачивается большее время, оно не может полностью сгореть, что вызывает повышенное нагарообразование и дымление. Отработавшие газы становятся черными, более токсичными, повышается расход топлива.

Рисунок 2 - Изменение вязкости топлива - 1-летнее; 2- зимнее; 3- арктическое

Фракционный состав дизельного топлива. Наиболее важными точками фракционного состава являются значения температуры выкипания 50 и 96% топлива. Температура выкипания 50% топлива или процент испарившегося топлива при 250 ^оСЕ 250 характеризуют рабочие фракции топлива, которые обеспечивают запуск, прогрев, приемистость и устойчивость работы двигателя, а также плавность перехода с одного режима на другой. Для обеспечения нормальной работы двигателя температура выкипания 50% топлива должна лежать в пределах 250-280°С, а Е 250 максимум 65%.Полнота испарения топлива в двигателе характеризуется температурой выкипания 96% топлива. При слишком высоких значениях этих температур хвостовые фракции не успевают испаряться, они остаются в жидкой фазе в виде капель и пленки, которые, стекая по стенкам цилиндра, приводят к повышенному нагарообразованию, разжижению масла и форсированному износу. Температура выкипания 96% для летних топлив обычно находится в пределах 340-360°С. В современных стандартах используется такой показатель как процент испарившегося топлива при 350°СЕ 350, который должен быть минимум 85%.