Вопросы к зачёту

Применение топлив, смазочных материалов и специальных  жидкостей.

1. Классификация топлив. Физико-химические и эксплуатационные свойства топлив.

2. Автомобильные бензины. Основные требования и обоснование требований к товар­ным бензинам: испаряемость, детонационная стойкость, химическая устойчивость, коррозионная активность, склонность к образованию отложений и образованию, индукционный период окисления.

3. Состав товарных автомобильных бензинов. Принципы компаундирования бензинов. Использование высокооктановых добавок и присадок к бензинам.

4. Авиационные бензины Основные требования и обоснование требований   к авиационным бензинам: октановое число и сортность, низшая теплота сгорания, йодное число, кислотность, индукционный период окисления, температура начала кристал­лизации, содержание ароматических углеводородов, серы, механических примесей.

5. Состав товарных авиационных бензинов. Принципы компаундирования авиацион­ных бензинов. Использование высокооктановых добавок и присадок к бензинам.

6. Реактивные топлива. Основные требования и обоснование требований к  реактивным топливам: испаряемость, химическая и термоокислительная стабильность, низшая теплота сгорания, температура начала кристаллизации, содержание аромати­ческих углеводородов, серы. механических примесей. Обоснование выбора приса­док для товарных реактивных топлив.

7. Дизельные топлива. Основные требования и обоснование требований к дизельным топливам: цетановое число, фракционный состав, вязкость и плотность, высокотемпературные и низкотемпературные свойства, содержание серы и содержание олефинов, степень чистоты дизельных топлив.

8. Ассортимент товарных дизельных топлив. Отличия в характеристиках летних, зим­них и арктических дизельных топлив. Обоснование выбора присадок для товарных дизельных топлив.                                                   

9. Котельные топлива. Основные требования и обоснование требований котельным топливам: вязкость, теплота сгорания, температура застывания и вспышки. Состав и ассортимент товарных котельных топлив.

10. Газовые моторные топлива. Состав и свойства газовых топлив. Сравнение эксплуа­тационных характеристик моторных топлив марки ПА и ПБА с традиционными кар­бюраторными топливами.

11. Нефтяные растворители. Основные требования к товарным растворителям: испа­ряемость, способность к образованию отложений, коррозионная агрессивность, со­держание ароматических углеводородов, содержание общей и меркаптановой серы, степень токсичности. Ассортимент и качество растворителей.

12. Области применения и основные свойства смазочных масел : моторных, индустри­альных, трансмиссионных, турбинных, компрессорных, приборных.

13. Моторные масла. Основные требования и обоснование требований к моторным маслам: индекс вязкости масел, противоизносные, антиокислительные, моюще-диспергирующие, антикоррозионные свойства, температура застывания моторных масел.

14. Основные требования к маслам специального назначения  консервационным, электроизоляционным, гидравлическим, технологическим, вакуумным, медицинским и парфюмерным.

15. Основные требования и обоснование требований к пластичным смазкам: предел прочности на сдвиг, вязкость, механическая стабильность, термоупрочнение, испа­ряемость дисперсионной среды, химическая стабильность.

16. Состав и ассортимент товарных пластичных смазок. Свойства пластичных смазок на основе минеральных и синтетических масел.  
Ответы на вопросы по предмету «Применение топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей»

Общая характеристика газового сырья-

делится на:

-         нефтяные - добывают нефть вместе с попутным нефтяным газом;

-         газовые – добывают природный газ, основным компонентом которого является метан(его доля  до 98%)

-         газоконденсатные: его доля занимает промежуточное значение( фракционный состав значительно шире – основной компонент метан и газовый конденсат).

В природном газе содержится помимо  СН₄, также С₃Н₈, С₄Н₁₀, С₅Н₁₂ в незначительном количестве. Также есть примеси: H₂S, CO₂, CS₂, COS, RSH, N₂ в некоторых (не во многих He), а также вода. Если присутствует N₂ то он остается в природном газе. Но при большом содержании N₂ используют мембранное выделение.

Все компоненты – предельные углеводороды(у/в), непредельных у/в в природных газах быть не может.

 На газоконденсатном месторождении в составе могут присутствовать бензиновая, дизельная, и др. фракции, а также мазут. Помимо компонентного состав определяют фракционный. Содержатся  только предельные у/в.
                                  газ    

 На УКПГ  

                                 конденсат  
 Температура начала кипения до 62⁰С (пентан-гексановая фракция)

82-120⁰С-толуольная;

120-140⁰С - ксилольная;

(140-160⁰С и 160-180⁰С) – температурные интервалы конца кипения каждой узкой фракции.
Попутный нефтяной газ имеет долю С₃Н₈-С₄Н₁₀ значительно выше, чем в природном газе и составляет от 30 до 70%. Все у/в только предельные.
Покомпонентный состав нефти не определяют. Нефть выражают в виде узких фракций, состоящих из нескольких компонентов, имеющих  близкие физико-химические характеристики  называют условными компонентами. Все показатели определяют с помощью косвенных показателей (р, t_исп, вязкость).

Нефть характеризуются групповым химическим составом.

 

Алкенов (олефинов) и диенов в составе нефтей нет, но образуются в процессе переработки.

Состав сырья:

Парафины (алканы);

Нафтены(циклоалканы);

Ароматические у/в (арены);

Гетероатомные соединения (у/в, в  состав которых входит иной атом  S,какого-то металла и др.);

S, N,O – содержащие соединения;

Смолы, асфальтены;

Карбены, карбиды(обедненные водородом высокомолекулярные соединения

Олефины образующихся во всех процессах переработки, но в сырой нефти отсутствуют.
Из природного газа извлекают:

-         СН₄ - для коммунально-бытового потребления;

-         С₂Н₆ – применяется  как сырье установок пиролиза , для получения этилена используемого для производства полиэтилена и других продуктов химической промышленности;

-          С₃Н₈ –марки ПТ(пропан технический)и ПА  (пропан автомобильный) и ПХ (пропан-хладоагент;

-         С₄Н₁₀ –БТ ( бутан технический), используется как сырье для процессов нефтехимического  синтеза, для получения бутадиена(реакция дегидрирования), синтетических каучуков.

-         С₃ –С₄ –смесь СПБТ летняя или зимняя.
Содержание гелия в Оренбургском газоконденсатном месторождении 0,055%, но целесообразно  извлекать гелий с содержанием не менее 0,3%. Марка «А» -99,995% гелия.
На основе нефтяного сырья выделяют целевые фракции, которые после процессов облагораживания используют  как товарные нефтепродукты.
Каталитический риформинг – это каталитический процесс облагораживания бензиновой фракции с целью повышения октанового числа бензина  за счет увеличения  доли ароматических у/в i-парафинов.
Депарафинизация – это процесс удаления твердых парафиновых у/в с целью понижения температуры застывания и помутнения.

Каталитический крекинг предназначен для получения высокооктанового бензина.
1. Топлива классифицируются на:

моторные топлива; на нефтяные масла и смазки;  растворители; высокооктановые добавки и присадки; углеродные материалы; смазочно-охлаждающие жидкости; парафины и церезины.

Моторные топлива  подразделяются на:

1. карбюраторные топлива (авиационные и автомобильные);
2. реактивные;
3. дизельные (зимние, летние, арктические);
4. котельные (мазут флотский, как топливо для мартеновских печей).

 

2. Бензины, основные эксплуатационные свойства:

1. Испаряемость - определяет эффективность  сжигания топлива. Нормальная работа двигателя обеспечивается быстрым сгоранием топлива: 0,002-0,004 сек. Полнота сгорания топлива уменьшается, если  оно в капельном состоянии.

Чтобы топливо соответствовало заданным характеристикам, определяют следующие параметры: давление насыщенных паров; фракционный состав, ρ²⁰₄ .

Чтобы обеспечивалось испарение топлив с заданной скоростью, нормируются пределы  выкипания узких фракций.

Фр. 40-180⁰С- авиационный бензин.
Для бензинов определяют  температуру начала кипения 10%, 50%,90%,97,5% отгона.
Б 91/115 (марка бензина)

Начало кипения –не ниже 40⁰С

10% - не выше 80⁰С

50%- не выше 105⁰С

90% - не выше 145⁰C

97,5% - не выше 180⁰С

остаток – не боле 1,5 %.

Доля  легкой части  характеризует  пусковую  характеристику. Если доля легких недостаточна, то это приводит к тому, что концентрация  паров бензина  в топливо-воздушной смеси будет недостаточной для воспламенения топлива. Недостаток легких фракций особенно проявляется  при запуске двигателя при низких температурах.
Чрезмерное  высокое содержание  легких фракций приводит к образованию  паровых пробок в топливной системе двигателя.
 Кроме фракционного состава  испаряемость характеризуется  давлением насыщенных паров, оно должно быть не менее 250 мм.рт.ст. и не более 340 мм.рт.ст.

Плотность не нормируется численно, но для каждой марки оговаривается.
 Для автомобильных бензинов:

	АИ-93		АИ-98
	Нач. кип. –не менее 350С( только летние зим. не норм.)		Нач. кип – не менее 350С( только летние зим. не норм)
	Лет.	Зим.	Летний	Зимний
10%	Не выше 700С	Не выше 550С	Не выше 700С	Не выше 550С
50%	Не выше 1150С	Не выше 1000С
90%	Не выше 1800С	Не выше 1600С
97,5%	Не выше 1900С	Не выше 1850С

Давление насыщенных  паров  летнего топлива не менее 500 мм.рт.ст.

Для зимнего  от 500 до 700 мм.рт.ст.

2. Детонационная стойкость – характеризуется октановым числом( топливо при сжигании  должны образовывать  СО₂ и Н₂О, но при  ином направления процесса образуются пероксиды, которые самовозгораются, т.е. процесс становится неуправляемым. Устойчивость к детонации определяется химическим составом:

1. Изопарафины (разветвленные алканы, больше  разветвленность, тем выше  устойчивость к детонации). Самой высокой устойчивость обладают изопарафины, они при сжигании почти не образуют пироксидов.
2. Ароматические у/в также не образуют  пироксидов, их доля незначительна.
3. Олефины (алкены)
4. Нафтены.
5.  Н-парафины(линейного строения).

Октановое число – условный показатель, который характеризует  детонационную стойкость бензинов по сравнению с эталонной смесью  I-октана и н-гептана.
За основу взято соединение  2,2,4 триметилпентан.(изооктан)
        СН₃

        

СН₃-С-СН₂ -СН-СН₃             Октановое число принято за 100 пунктов

            

              СН₃          СН₃
Наименее устойчивых к детонации компонент н-гептан  С₇Н₁₆(линейного строения, поэтому имеет низкую температуру кипения.    Октановое число 0 пунктов.
АИ-93 – смесь состоит из 93 октана и 7 гептана.

Вторичные, третичные спирты, эфиры имеют детонационную стойкость от  100 до 120. Была принята  условная шкала: тетраэтил свинец + 2,2,4-триметилпентан. Использовать из экологических соображений  отказались, эта смесь  используется  только  как эталонная, она также приводит к нагарообразованию.
 Существуют два  метода определения октанового числа: исследовательский и моторный.

-         Исследовательским - в менее мягком  режиме, в городских условиях

-         моторным – в более сложных условиях.

Оба опытным путем, различаются  числом  оборотов каленчатого вала.
Б 91/115 сортность маркировка.
Наиболее чувствительны  к режиму работы  двигателя непредельные и ароматические у/в. Октановое число определяемого  по моторному методу делают  на бедной  моторной смеси

а=0,95-1,0(коэф. избытка   воздуха)
Сортность определяется  на богатой воздушной смеси а= 0,6-0,7. Это тоже октановое число,  оно оценивает прирост мощности.
На стадии приготовления бензина следует определять октановое число распределения ( если бензин  отделили  после отгона 50%, определяем октановое число для обеих частей( легкая часть обладает более  высоким октановым числом, но может быть наоборот). Октановое число должно быть  более или менее равномерным, это показатель эксплуатационных свойств. К=0,9-1,1 коэффициент распределения - отношение  легкой части к тяжелой в бензине.
В состав товарных бензинов  включают  следующие  фракции:

1. Бензины реформинга;
2. Бензины kat  крекинга(присутствие  олефинов);
3. При  компаундировании  подмешивают прямогонные бензины;
4. Изомеризаты;
5. Алкилаты;
6. Кислородосодержащие добавки;
7. Бутаны ШФЛУ для зимних сортов  автомобильных бензинов.

Состав может быть различным. Каждая отдельная фракция  имеет различное  распределение октанового числа. В легкой части может быть  значительно выше, что для  товарных бензинов неприемлемо.
В прямогонных бензинах октановое число  повышается с утяжелением фракции.  Имеют низкие значения 40-60 октанового числа.
Смешивая бензины риформинга и прямогонного применяют дополнительные меры:  ввести  добавки которые характеризуются более высоким октановым числом и они должны по температурам кипения соответствовать  легкой части бензина. Наиболее распространенные  добавки: спирты, i- пропанол, i-бутанол, эфиры.


                                                                                                                  СН₃

          

СН₃-СН-СН₂-ОН          СН₃-С-ОН     СН₃ -СН₂ -СН-ОН         СН3-О-С-СН₃

       

               СН₃                                    СН₃                            СН₃                          СН₃

                                                                                                                                            

                                                                                                       Метил-триэтиловый эфир
Добавки спиртов  не должны превышать 5%, то эфиров или смесей спирто-эфиров до 15%
У бензина риформинга максимальная  чувствительность 10-12 единиц. Ароматические у/в наиболее чувствительны. Самая низкая чувствительность  у прямогонного 1,0-2,0 единиц.
Бензины kat крекинга имеют  среднею чувствительность 4-7 единиц, также гидрокрекинга  около 4 единиц.
Если присутствуют непредельные у/в, то это влияет  на другие характеристики, химическую стабильность (олефины на стадии транспортировки  окисляются воздухом), меняется фракционный состав, повышается  кислотное число (индуктивный период окисления не будет удовлетворять товарным показателям). Если присутствуют вторичные  бензины, то добавляют  антиокислительные присадки.
           СН₃     ОН     СН₃                                  СН₃         О ^-       СН₃   




 СН₃ – С-                 - С-СН₃                            СН₃ – С-                 -С-СН₃

                                                   →                                                             +   Н⁺

         СН₃                   СН₃                                    СН₃                 СН₃   




                     СН₃                                                                                       СН₃  



                Агидол  (ионол)

                




О=                     --NH--                     =О
Параоксидифенил амин ( это антиокислительная присадка)                 
Общий принцип антиокислительной присадки.

Процесс окисления идет через стадию образования свободных радикалов. Эти крупные  молекулы с подвижным атомом Н⁺ и объемными заместителями. Атом Н⁺ способен отщепляться с образованием свободного радикала R* +H*  →RH.

RH- неактивная молекула. Молекула не вступает в реакцию и остается в системе. Добавляется порядка 0,01% -0,02% по массе в бензин. Эта присадка  готовится как раствор  в ароматических у/в( в толуоле, ксилоле, любой моноциклической ароматике)

            При длительном хранении  присадки  расходуются, тогда процесс окисления  начинает идти более активно.
Чтобы оценить устойчивость к окислению, вводят  понятие- индуктивный период окисления. Для автомобильных бензинов не менее 90 минут для первой категории качества, для высшей категории 1200 минут.
            Для авиационных бензинов не менее 8 часов. Через 6 месяцев  этот показатель должен быть заново анализироваться.

            Бензин заливают в металлическую бомбу, устанавливают манометр, термостатируют при 100⁰С. В какой-то  момент   давление начинает понижаться. От начала термостатирования до начала понижения давления – считают время индукционного окисления. Этот показатель  указывает, что в течении 2 лет бензин не меняет  своих окислительных свойств.
Химический состав бензинов.

            Для товарных бензинов вводится  ограничение  на содержание ароматических  у/в.

Сейчас ограничение 45% ароматических у/в в большинстве стран с 2001г. Осуществлен переход на экологические чистые бензины  с содержанием не более 35%. Это вызвано  с экологическими нормами. Содержание бензола 1,0%, в России 5%. Ароматические у/в имеют высокие  октановые числа.

            В США  производят  бензин на основе kat крекинга. При наличии  ароматики при сгорании образуются бензперены.

            Этилированные добавки характеризуются тем, что у них  низкая биоразлагаемость, абсолютно безвредны, но имеют неприятный запах. Трибутиловый эфир  разлагается в грунте.

Содержание серы:

Для высшей категори качества для  АИ-93  0,01%, для АИ-98   не более 0,05%, для первой категори до 0,1%.
Для бензина  поступающего  на установки  Орского НПЗ содержание серы 5*10^-5%

0,001% конкурентоспособный бензин на сегодняшний момент, а к 2005г. 0,00005%.

Прямогонный бензин очень  грязный( много серы) , но его добавляют в бензин, что приводит к загрязнению бензина.
Реактивные и дизельные топлива.
В воздушных реактивных двигателях топливо подается  в камеру  сгорания непрерывно. Зажигание топлива происходит только при запуске двигателя. Воздух предварительно подается  предварительно компремируется, продукты сгорания подаются в турбину, где часть  тепловой энергии  превращается в механическую работу  для вращения  колеса турбины. От вала  колеса турбины приводится в движение ротор  компрессора, топливный и масляный насосы. После турбины  продукты сгорания  проходят  реактивные сопла и расширяясь  в нем – создают реактивную силу тяги.

Реактивные топлива получают  на основе прямогонных  керосиновых  фракций. Фракционный состав  реактивных топлив различных марок отличается.
Для дозвуковой авиации температура начала кипения  не выше 150⁰С(130-140), температура конца кипения  не выше 250⁰С (ТС-1) – марка топлива.

Для других топлив  температура конца кипения не выше 280 ⁰С (Т-1, Т-2), температура начала кипения не выше 150⁰С.

Для сверхзвуковой авиации используется топливо, которое характеризуется  утяжеленным фракционным составом  Т-8В фр. 165-280⁰С, Т-6 фр. 195-315⁰С.

Пределы отбора  отличаются  следующими причинами (пределы выкипания 10%, 20%…)

1. Обеспечение требуемой испаряемости топлив(долей легких фракций)
2. Температура  начала кристаллизации. Она определяется конечной температурой кипения, температура  кристаллизации не выше –60⁰С.

Основные требования, предъявляемые к реактивным топливам.

1.      Характеризуют испаряемость.

2. Низкая температура начала кристаллизации.
3. Высокая теплота сгорания топлива(низшая  теплота сгорания должна быть для реактивных топлив не менее 43120 кДж/кг.
4. Низкая  склонность  к образованию отложений(образование нагара, который определяется долей ароматических у/в и продолжительностью окисления).Содержание  ароматических у/в для дозвуковой авиации  не более 22%, для сверхзвуковой не более 10%, для марки Т-6 и для Т-8В также не более 22%.
5. Термоокислительная стабильность ( в течении 4-5 часов при температуре 150⁰С, определяют количество осадка, в течении 4 часов- количество осадка  не должно превышать  более 8 мг/100см^3.
6. Низкая коррозионная активность   (агрессивность), определяется  содержанием  общей серы, (содержание гетероатомных соединений) не должно превышать 0,1% при содержании меркаптановой серы не более 0,003%. Сульфидная, теофеновая, теофановая  сера не обладает   коррозионной активностью.

Содержание кислот, щелочей и механических примесей  недопустимы, т.е. полное отсутствие.

Испытание на  медной пластинке характеризует  коррозионную активность( в течении 3 часов термостатирует при 100⁰С) Далее смотрят, окислилась ли медная пластинка или нет.
Топливо Т-1 получают из малосернистой нефти, проводят защелачивание.

В топливе для сверхзвуковой авиации, используют антиокислительные и антикоррозионные присадки. Поэтому определяются показатели до введения и после введения  присадок.

Также  важной характеристикой является  йодное число  : определяет  содержание непредельных у/в, которые образуются  в процессе ректификации(выражается в граммах J₂ на 100 грамм продукта. Норма не более 1 грамма J₂ на  100 грамм продукта.
           СН₃      ОН     СН₃                                 




 СН₃ – С-                 - С-СН₃                           

                                                           

         СН₃                   СН₃                                



                      СН₃                                                                                      



             Ионол
Ионол  - самая распространенная присадка, их вводят  в количестве 0,003-0,004%, если топлива  гидроочищены, то вводят  противоизносные присадки.( в процессе гидроочистки удаляют  все соединения серы, соединения неактивной серы защищают поверхность металла, а активная  сера разлагаясь образует кокс и другие продукты нагара.
В  топливах для сверхзвуковой авиации при необходимости добавляют моюще-диспергирующие (детергентно-диспергирующие) присадки: они добавляются  для предотвращения прилипания частичек нагара к металлической поверхности. Эти поверхностно-активные  вещества, препятствуют  слипанию, укрупнению продуктов нагара или отложений
Дизельные топлива.

Дизельные топлива представляют собой фракцию от температуры начала кипения

от  140 до 200⁰С и до температуры конца кипения от 330 до 360⁰С.

Выбор пределов отбора зависит от химического состава нефти и от марки получаемого дизельного топлива. Дизельное топливо используется  в дизельных двигателях, где сжигание топлива происходит путем самовоспламенения топлива при повышении  температуры до 700⁰С при  сжатии воздуха. Топливо впрыскивается  в жидком виде в форсунки и самовоспламеняется.

Основной показатель  дизельного топлива – цетановое число, характеризует самовоспламенение топлива (н-С₁₆Н₃₄ нормальный гексадекан). Самую высокую воспламеняемость имеют  парафины линейного строения, чем больше молекулярная масса, тем лучше воспламеняемость. С₁₆Н₃₄-  граничит  между жидким и твердым у/в. Изопарафины  имеют достаточно  хорошую воспламеняемость. С₁₆ – в дизельном топливе нежелателен.
По воспламеняемости следуют (самое высокое у н-парафина, низкое у аромат.)

н-парафины >i-парафины> нафтены>олефины> ароматические у/в.

Чем больше колец у ароматических у/в, тем хуже  воспламеняемость.

Цетановое число определяется:

н-С₁₆Н₃₄= 100пунктов
                          СН₃






                                            = 0 пунктов
a-метил нафталин
Цетановое число характеризует воспламеняемость дизельных топлив, т.е. испытуемое дизельное топливо по воспламеняемости  аналогично  эталонной смеси. Соединение цетана, в которой (в % масс) равно показатели цетанового числа. Определение цетанового числа определяется через определение группового состава, т.к. цетановое число определяется  химическим составом.
Ц.ч. = 0,85*П+0,1Н-0,2А

Ц.ч.=(V₂₀+17,8) *1,5879|d²⁰₄



 V₂₀- кинематическая вязкость
d²⁰₄- относительная плотность  дизельного топлива  при 20⁰С, отнесен. к дист. воде , измерен при 4⁰С.
Дизельный индекс: ДИ = t_ат *р/100
t_ат  это t_{анилиновой точки}

t_ат= температура  анилиновой точки в фаренгейтах.
⁰F=9,5⁰C+32

Ц.ч. = 45-60 – наиболее благоприятный показатель для товарных топлив.
Если цетановое число выше этого интервала, то это приводит к высокому воспламенению, увеличивается  дымность отработанных (выхлопных) газов, повышается расход топлива, неполная сгораемость.

Для летних  топлив температура застывания  должна быть не ниже –10⁰С.

Если цетановое число  завышено, то нужно снизить температуру конца кипения дизельной фракции.

Если  цетановое число высокое,  то дизельное топливо выделено из высокопарафиновой нефти, то производят  депарафинизацию.

 Если цетановое число  у прямогонной  дизельной фракции низкое, то наиболее  экономичным является  проведение компаундирования из  нефтей  различных месторождений, здесь обязательно  регламентируется фракционный состав.
Дизельное топливо выпускают трех марок:

Фракц состав	Диз топл летние	Диз топл зимнее	Диз топл аркт
50%	Не выше 2800С	Не выше 2800С	Не выше 2550С
96%	Не выше 3600С	Не выше 3400С	Не выше 3300С

 Облегчение фракционного состава приводит к улучшению  испаряемости топлив и нарастанию давления  в цилиндре двигателя.
Повышение температуры конца кипения, т.е. утяжеление фракций приводит:

-         к ухудшению  низкотемпературных характеристик;

-         к увеличению плотности и вязкости.

Низкотемпературные свойства:

	Диз топливо летнее	Диз топливо зимнее	Диз топливо аркт
T-ра заст. 0С	Не выше -100С	Не выше –35/-450С	Не выше -550С
Т-ра помутнения	Не выше -50С	Не выше –25/-350С	-----
Пред Т-ра фильтруемости

При температуре помутнения  твердые частицы  могут забивать форсунки и затрудняют подачу топлива. Температура помутнения – температура  до которой  это топливо может быть использовано, эта температура при которой в топливе  появляются  твердые частички парафинов.

Предел фильтруемости определяется, для того чтобы определить интенсивность  увеличения  концентраций  твердой фазы при охлаждении.
Если используют депрессорные  присадки(ПАВ – поверхностно-активные вещества), то  определяют помимо температуры помутнения температуру предела фильтруемости. Разница этих температур (температуры помутнения и  предела  фильтруемости)  должна быть не более 10⁰С.
Коэффициент фильтруемости для товарных  топлив должен быть не более 3. Он характеризует содержание механических примесей ( песок и.т.д.)

Характеризует возможность забивания форсунок. Топливо делят на 10 частей и фильтруют не принудительно, отношения 10 порций к времени фильтрования 1-ой порции, т.е. засекают время для фильтрования 1-ой и 10-й порции, а промежуточные пропускают без засекания  времени.

Моторные масла

         - по назначению





для карбюраторных                               для  дизельных                           для авиационных

двигателей                                              двигателей                                       двигателей

   

-            по способу производства

 
дистиллятные               остаточные               защищенные                   компаундированные
- по источнику сырья






минеральные(нефтяные)                                                                            синтетические
Одна из основных характеристик – это вязкостное температурное свойство (оценивается характеристической величиной как индекс вязкости).
Незащищенные смазочные масла – летние и зимние имеют индекс вязкости 90-105.
Защищенные масла (синтетические) используются как всесезонные и они характеризуются индексом вязкости от 130 до 180.

 Для этих масел характерна изменчивость значения вязкости в зависимости от напряжения и градиента скорости сдвига. Здесь при определенных  воздействиях происходит  снижение вязкости, особенно при низких температурах.

 

1.Одним из важных химических свойств масел является нейтрализующая способность, которая характеризуется показателем –щелочное число, оно показывает  какое  количество  кислот образуется при окислении масла или попадающих в масло  из продуктов  сгорания топлива и сколько может  нейтрализовать  единицу массы масла.  Эту функцию выполняют присадки.
В качестве моющих присадок используются сульфанат, алкилсалицилаты, алкидфеноляты, фосфаты Са, Mg, Ba.

Масла для карбюраторных двигателей, имеющих щелочное число: 1-2 мг КОН/г масла.
Значительное большое щелочное число для масел тракторных двигателей: 10-15  мг КОН/г масла.
2.Температура застывания

Температура застывания - это температура, при которой масло теряет подвижность. Оно зависит  от присутствия в масле парафиновых у/в.
Температуру застывания масел регулируют с помощью обычной  депарафинизации (для получения  масел  с температурой застывания до –15⁰С) или глубокой депарафинизации для получения масел с температурой застывания от -20 до  40⁰С.

Температура застывания масел регулируется введением  депрессорных присадок, их вводят в различных количествах.

3. Температура вспышки.

Температура вспышки – это температура, при которой пары нагреваемого  масла вспыхивают от открытого источника пламени. Для маловязких зимних масел и всесезонных масел  температура вспышки равна от 190 до 200⁰С. Наиболее высокую температуру имеют летние масла от 260 до 270⁰С.

4. Антиокислительные свойства.

Улучшение антиокислительных свойств осуществляется путем глубокой очисткой масел и введением антиокислительных присадок. В качестве присадок используются диарил и диалкил тиофофаты.
Классификация моторных масел.
Классификация моторных масел осуществляется прежде всего на основе класса вязкости:  кинематическая вязкость определяется при 100⁰С и при –18⁰С

Классы вязкости

V100  3з ≥3,8 мм2/с 4з ≥ 4,1 5з ≥5,6 6з> 5,6 6 5,6-7,0 -где з - загущение

8     7,0-9,5 10   9,5-11,5 12  11,5-12,0  14  13-15

V18 ≤1250 ≤2600 ≤6000 ≤10400

Форсировать- усиливание, ускорение.

В моторном масле М-8-В₁, где 8 класс вязкости В₁ группа.

А- автомобильные масла(не форсирующих, карбюраторных, дизельных двигателей).

Б- для малофорсирующих.

В- для среднефорсирующих.

В1- (1) – для карбюраторных двигателей

       (2) для дизельных двигателей.

Если индукционность не указано, то масло универсально.

Масло группы Т – авиационные, для высокофорсирующих карбюраторных и дизельных двигателей или тракторно-танковых.

Д- тракторно-танковые , для высокофорсирующих двигателей, работающих в тяжелых условиях.

Е- для малооборотных дизелей, работающих на тяжелом сернистом топливе.

Класс вязкости может обозначаться через дробь М-6з/10В (при –18⁰С).

По классу вязкости  масло соответствует значению вязкости при  -18⁰С в числителе, а в знаменателе указан класс вязкости соответствующий определенной при 100⁰С.
SAE  - система обозначения американского общества автомобильных инженеров.

API – американский институт нефти.

ГОСТ 174791	SAE
3з	5W
4з	10W
5з	15W
6з	20W
6	20
8	20
10	30
12	30
14	40
16	40
3з/8	5W/20
4з/6	10W/20

Основные масла, которые производят в России, производят  преимущественно компаундированием дистиллятных масел.

А	SB
Б	SC/A
Б1	SC
Б2	CA
В	SD/CB
В1	SD
В2	CB

Индустриальные масла.
Индустриальные масла занимают второе место после моторных масел ти подразделяются на 3 типа:

-         легкие;

-         средние;

-         тяжелые.
Они используются для смазки различных промышленных механизмов.

 Легкие масла: кинематической вязкости V₅₀= 3,5-12 мм²/с, используются  для малонагруженных механизмов с большим оборотом вращения.
И-5А, И-8А, И-12А, где 5,8 и 12 кинематическая вязкость.

К значению вязкости  предъявляют жесткие требования, текучесть является  определяющей.

Средние масла: V₅₀= 15-55 мм²/с (веретенные, машинные).

Используются для смазки редукторов, станков и различных средненагруженных механизмов.

Тяжелые масла: V₅₀= более 55 мм²/с/

 Используются для  смазки высоконагруженных механизмов

Трансмиссионные масла.
Трансмиссионные масла – относятся к группе смазочных масел. Используются для смазки

высоконагруженных передаточных механизмов трансмиссий с целью снижения  трения.
Трансмиссионные масла  выпускают  4-х классов вязкости:

9 кл.=7-10,9

12 кл.=11-13,9

18 кл.

34 кл.

и 5 групп в зависимости от условий применения и наличия присадок. Например, ТМ-5-9( относится к 5 группе, присутствует комплекс присадок, относится к 9 классу, загущенное).
Турбинные масла.

Турбинные масла – используются для смазки и охлаждения подшипников паровых и газовых турбин. Т.к. эти масла могут контактировать с водяным паром и водой, а также с продуктами  сгорания топлива, то требования следующие:

-         стабильность против окисления при температуре 60-100⁰С;

-         устойчивость к образованию эмульсий;

-         устойчивость к пенообразованию.

Эти масла не выпускают без присадок.

ТП-22с  - турбинное с пакетом присадок,  22 – значение кинематической вязкости, с повышенной стабильностью к окислению. Доля присадок для стабильности очень значительная.
Компрессорные масла.

Компрессорные масла – используют в поршневых и турбокомпрессорах, предназначенных для сжатия воздуха и других газов. Назначение – смазка трущихся поверхностей и уплотнение для предотвращения  утечек  сжижаемого газа.

 Эти  масла  подразделяются на две группы : для  агрессивных сред и неагрессивных сред.

Маркировка включает показатель вязкости

К_п-8с К – масло компрессорное, 8- вязкость, с- стабилизированное.

К-28.
Каждая марка допускает применение в определенном температурном интервале.
Приборные масла.

Приборные масла применяют  для смазки узлов трения в точных приборах и механизмах. Подразделяются на три группы:

-         общего назначения;

-         специального назначения;

-         часовые масла.

Приборные масла общего назначения выпускаются с вязкостью V₅₀= 6-24 мм²/с и используется для смазки измерительно-контрольных приборов, для наполнения амортизаторов и в качестве распределительной жидкости в приборах.

 

Приборные масла специального назначения V₅₀= 3-50 мм²/с используется  для смазки микро- электродвигателей,  шариковых подшипников микромашин,  точных приборов и часов.

Выпускаются для применения  в интервале температур от -45 до  100⁰С.
Часовые масла, для смазки механизма башенных часов выпускаются двух марок:
V₅₀= 400мм²/с;

V₅₀= 25мм²/с.
Специальные масла.

1. Консервационные масла.

Консервационные масла предназначены для консервации внутренних поверхностей машин и механизмов, т.е.  для защиты металлических поверхностей от атмосферной коррозии. Используются на заводах изготовителях. В эти масла вводят ингибиторы коррозии. В маркировке указан класс вязкости : К-17.

Эти масла должны обеспечивать защиту не менее 5 лет.

2. Электроизоляционные масла.

Электроизоляционные масла – к ним относятся: трансформаторные, конденсаторные, кабельные, для выключателей.

Основные требования: устойчивость к окислению, низкая электропроводность, высокая электрическая прочность, устойчивость в электрическом поле, хорошие вязкостно-температурные свойства.

Эти масла перед использованием подвергаются глубокой термовакуумной обработке. Концентрация воздуха в масле, должна быть не более 0,1%(Св  ≤ 0,1%), концентрация воды не более 0,001%. 

Эти масла  изготовляются из нефтепарафинового основания с низким содержанием серы.

3. Гидравлические масла.

 Гидравлические масла служат несжимаемой жидкостной средой(или рабочей жидкостью) для передачи энергии в гидравлической системе. От одного узла к другому и превращении этой энергии в полезную работу. Вязкость является одной из основной характеристикой.

Обязательные условия: высокая антиокислительная  способность, антикоррозионные свойства, устойчивость к пенообразованию.

Обозначение масел включает в себя назначение, кинетической вязкости при 40⁰С = 15 мм²/с, буквенные обозначения группы: А, Б, В.

МГ-15Б.

Группа  А – работа при давлении до 15 МПа и температуры  до 80⁰С, для малонагруженных гидравлических систем.

Б  - для средненагруженных гидравлических систем с давлением до 25 МПа и температурой до 80⁰С.

В - для высоконагруженных гидравлических систем с давлением более  25 МПа и температурой более 80⁰С.

4. Технологические масла.

Технологические масла – представляют собой  специфическую группу масел, т.к. используются при производстве  различных материалов и продукции в качестве  сырьевых компонентов и добавок. Кроме того, могут использоваться в качестве абсорбента.

Технологические масла применяют для резинотехнических изделий, для текстильной промышленности(для замасливания хлопка), для производства синтетических волокон, а также используются в качестве классификаторов, в качестве теплоносителей, для производства присадок.

Технологические масла изготавливают из мало- и средневязких дистиллятов.

Эти масла подвергаются  гидроочистке и после  этого используются в качестве стандартных  у/в сред, при определении свойств резинотехнических  изделий.

АМТ-300 (масло теплоноситель – это ароматизированное  масло, его производят из экстракционного  раствора, полученного  при очистке  прямогонной  масляной фракции.

5. Вакуумные масла.

Большая  доля приходится на минеральные и синтетические масла. Подвергаются глубокой очистке и проходят I-II ступени тонкой вакуумной дистилляции, удаляют воздух и влагу.

Выпускают различных  классов вязкости, предназначенных для различных типов вакуумных насосов. К ним предъявляются жесткие требования по антиокислительным и антикоррозионным свойствам, и они должны иметь хорошую вязкостно-температурные характеристики. Индекс вязкости не менее  95.

6. Медицинские парфюмерные масла.

Это глубоко деароматизированные( т.е. ароматика отсутствует) химически инертные нефтепродукты, не имеющих цвета, запаха и вкуса. Это так называемые – белые масла белого или светло-желтого цвета. При получении осуществлена глубокая гидроочистка при высоких давлениях. Применяются в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.

Контролируются по плотности, содержанием воды, кислот, щелочей на полное отсутствие.
7. Пластичные смазки и синтетические масла.

Пластичные смазки отличаются от нефтяных масел наличием твердого загустителя, образующего структурный каркас, т.е. пластичные масла сочетают свойства твердого тела и жидкости. При отсутствии нагрузок  пластичные смазки ведут себя как твердые тела, но при воздействии даже малых нагрузок, структурный каркас разрушается и смазки приобретают вязко-текучее состояние. После  прекращения  воздействия нагрузок структурный каркас  восстанавливается, и смазки приобретают первоначальные свойства. Это явления называют тиксотропия (не характерной для масел).

По составу пластичные смазки  включают три  основные составляющие:

- дисперсионная среда;

- дисперсная фаза(т.е. твердый загуститель)- 10-13%;

- всевозможные добавки от 1 до 15%, они представляют собой присадки, наполнители, модификаторы структуры. Выбор и количество этих добавок выбираются по назначению смазок.

Дисперсионная среда представляет собой нефтяные или синтетические масла. Чаще всего из нефтяных масел используют индустриальные масла с V₅₀= 40-60 мм²/с(легкие и средние дистилляты).

При использовании синтетических масел получают смазки, имеющие высокие индексы вязкости - более 140.

Дисперсная фаза, которую образует твердый загуститель, преимущественно образуется при введении в состав  масел солей жирных высокомолекулярных кислот (или их называют металлические мыла). Могут также использоваться  неорганические добавки (на основе силигагеля). Также  могут использоваться органические загустители (кристаллические полимеры).

Добавки – антиокислительные присадки, антифрикционные.

Наполнители и модификаторы это структуры – твердые дисперсные(дисперсность – это характеристика размера частиц(степени раздробленности)) вещества, практически нерастворимые в дисперсной среде (в масляной основе), образуют самостоятельную основу. Это преимущественно слоистые материалы: графит, сульфид молибдена MoS₂.

 Пластичных смазок производится 45-50 тыс. тонн. Из них 8% приходится на антифрикционные, 14% на консервационные смазки, 2% уплотнительные.
Основные свойства пластичных смазок.

Наиболее важное значение, придают  их реологическим свойствам (объемно-механические).

1. Предел прочности на сдвиг, определяет способность смазок удерживаться на поверхностях трения. Этот показатель  должен быть не менее 100-200 Па при максимальной температуре использования.
2. Вязкость влияет на пусковые характеристики механизмов и на потери энергии при работе  различных узлов трения. Принято  определять динамическую вязкость при минимальной температуре.
3. Механическая стабильность пластической смазки могут в процессе деформирования изменять свои реологические свойства.
4. Термоупрочнение - это характеристика только пластичных смазок, связанная с тем, что при изменении температуры все показатели меняются. Для некоторых смазок после термообработки, повышается предел прочности на сдвиг. ( на сажевых, на основе солей синтетических  жирных кислот).
5. Испаряемость дисперсной среды смазки. Этот показатель характеризует срок службы смазки. При производстве  вакуумных смазок – отдают предпочтение  синтетическим маслам.
6. Химическая стабильность – используется при температуре 100⁰С. Только для смазок на основе нефтяных масел.

Пластические смазки подразделяются по типу загустителя на:

1. Мыльные;
2. Немыльные;
3. Углеводородные;
4. Полужидкие.

Мыльные смазки  называют в зависимости от металла( литиевые, натриевые, кальциевые, алюминиевые,  комплексные смазки).
Литиевые смазки позволяют расширить температурные пределы использования смазок.

В России доля литиевых смазок 23%, в США 60%.
Литол-24 – эта смазка  позволяет использовать её в широком  температурном интервале от –40 до +130⁰С.

Солидол – предел использования 60-70⁰С.
Термостойкие смазки ВНИИНП-207,  ВНИИНП-210, униол-1. Температурный предел до 250⁰С, удовлетворит антифрикционные свойства.

Немыльные смазки на неорганических загустителях (силикагель, сажа, бентонит). Доля производства 0,02% или около 10 тонн в год. Обладает повышенной химической устойчивостью к воздействию агрессивных сред.

На органических загустителях – полиуретановые – готовят на основе полимеров.
Углеводородные смазки( в России производят 3 тыс. тонн в год) готовят на основе у/в смесей.
Полужидкие смазки – используют для герметизации малых зазоров в механизмах. (150 наименований,  использование до 150⁰С).
Основа для производства синтетических масел:
             O                                       O-R’

R-C               + R’OH → R-C

             OH                                    OH