Выполнила

магистрант 1 курса

Группы ТЭАм-20-1

Черкашенина Татьяна Викторовна

Тема:

Исследование плотности и октанового числа биотоплива

Цель:

Исследовать плотность и октановое число биотоплива в

зависимости от процентного содержания бутилового спирта

Материалы: бензин АИ-92, бутиловый спирт

Оборудование: колбы, стеклянные цилиндры, термометры, ареометр,

октанометр

Ход исследования:

Порядок выполнения исследования 1

«Исследование плотности

биотоплива

в зависимости от процентного содержания бутилового

спирта»

Плотность – это масса вещества, содержащаяся в единице объема.

Плотность топлива очень важный показатель. В практике лабораторных

исследований измеряют относительную плотность. Относительная плотность

– это плотность нефтепродукта при 20

о

С, отнесенная к плотности воды при

4

о

С.

От плотности топлива в первую очередь зависит распыл топливо-

воздушной смеси внутри цилиндра. Под распылом понимают процесс

распада струи топлива на мелкие капли. При увеличении давления

впрыскиваемого топлива его струя сначала теряет ламинарный характер, а

затем распадается на отдельные капли. Для топлив большей плотности угол

конусности меньше и изменяется в очень малых пределах

в течение всего

впрыска. Что может нарушить правильность геометрии факела и процесс

сгорания будет проходить неправильно (рис 1.).

Рис. 1 – Конусность факела топлива

Отклонение плотности бензина от расчетной изменяет уровень топлива

в поплавковой камере и качество смеси. По стандарту плотность бензина

должна составлять 725–780 кг/м

3

.

Плотность

топлива

зависит

от

температуры:

при

повышении

температуры плотность топлива снижается и, наоборот – при снижении

температуры плотность топлива увеличивается.

Методы определения плотности нефтепродуктов примерно одинаковы

и определяются с помощью ареометра (нефтеденсиметра).

Ареометры выпускаются с ценой деления шкалы от 0,0005 до 0,005 кг/

м

3

, с термометром и без. Ареометр представляет собой стеклянный

цилиндрический сосуд (рис.2).

Верхняя его часть заканчивается трубкой, а нижняя снабжена шариком,

в котором помещен балласт, заставляющий ареометр плавать вертикально.

Балластом может служить дробь или ртуть. На трубке ареометра нанесены

деления с обозначением плотности жидкости. Обычно шкала делается не на

самой трубке, а на бумаге, вкладываемой внутрь шейки ареометра.

Для

определения

плотности

применяют

стеклянные

цилиндры.

Диаметр цилиндра должен быть, по крайне мере, в 2 раза больше диметра

широкой части ареометра. Порядок определения плотности следующий:

Осторожно погрузить ареометр в образец топлива и определить

плотность по верхнему краю мениска на шкале ареометра. Одновременно

измерить

температуру

топлива.

Плотность

может

быть

определена

ареометрическим методом с точностью до 0,001 кг/м

3

.

Рис. 2 – Методика определения плотности биотоплива

В процессе выполнения исследования было проведено 11 измерений

биотоплива с различным процентным соотношением бензина АИ-92 и

бутилового спирта.

В таблице 1 приведены основные результаты измерений.

Таблица 1 – Измерение плотности биотоплива (бензин АИ-92 и бутиловый

спирт)

Номер

опыта

%

бензина

%

спирта

Плотность

образца при

температуре

измерения, кг/м

3

Температура

измерения

Приведенная

плотность к

20 градусам

по Цельсию

1

100%

0%

735,5

22

737,214

2

90%

10%

742

22

743,688

3

80%

20%

745,5

21

746,344

4

70%

30%

750

21

750,831

5

60%

40%

760

21

760,805

6

50%

50%

761

21

761,805

7

40%

60%

767

22

768,714

8

30%

70%

774

23

776,415

9

20%

80%

790

23

792,334

10

10%

90%

791

23

793,295

11

0%

100%

804

23

806,295

Рис.

3 -

График

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

700

720

740

760

780

800

820

Относительная плотность биотоплива в зависи-

мости от процентного содержания бутилового

спирта

Процентное содержание спирта в биотопливе, %

Плотность биотоплива, кг/м^3

зависимости плотности биотоплива от процентного содержания бутилового

спирта

ВЫВОД: Плотность бензинов наряду с поверхностным натяжением

оказывает влияние на качество распыления топлива в карбюраторе, во

впускном трубопроводе и цилиндрах двигателя вплоть до перехода его в

парообразное состояние. Чем меньше плотность бензина, тем более мелкую

структуру будет иметь распыленное топливо, что обеспечит лучшее

перемешивание его с воздухом. Это, в свою очередь, улучшит полноту

сгорания, т. е. повысит экономичность и экологичность двигателя.

Плотность нефтепродукта в сочетании с другими физико-химическими

показателями характеризует свойство и качество нефтепродуктов. Так более

высокая плотность указывает на большее содержание ароматических

компонентов, а более низкая – на содержание предельных углеводородов.

Порядок выполнения исследования 2

«Исследование октанового числа биотоплива в зависимости от

процентного содержания бутилового спирта»

Сфера нефтепромышленности также регулируется государственными

стандартами экологичности. В России с начала 2020 года действует ГОСТ

32513-2013, который устанавливает стандарт качества современных бензинов

с октавным числом не менее 80 (АИ-80). Однако вопрос охраны окружающей

среды и экологичности транспорта с каждым годом обретает новую

актуальность. Следовательно, на государственном уровне к продуктам

нефтепереработки выдвигают все более жесткие требования. В 2020 году в

РФ приняли ЕВРО-5 – стандарт, который регулирует процент содержания в

бензине тяжелых металлов и бензола.

Октановое число бензина АИ-92 не может быть ниже 91. Топливо

используется

преимущественно

в

силовых

агрегатах

легкового

автомобильного транспорта. На вид должно быть прозрачным и чистым. Ему

свойственна стойкость к детонации.

Октановое число топлива является критерием его сопротивления

детонации. Октановое число — это только показатель, характеризующий

детонационную стойкость топлива в двигателе. Детонационная стойкость

бензинов оценивают по октановому числу.

Приняты два метода определения октановых чисел автомобильных

бензинов: моторный и исследовательский прибором – октанометром .

Октанометр представляет собой мобильный переносной прибор и

предназначен для оперативного контроля октанового числа. Этот прибор

представляет собой экспресс-анализатор качества бензина.

Рис.4 - Октанометр

Принцип действия октанометра основан на измерении диэлектрической

проницаемости автомобильных бензинов, функционально зависящих от

октанового числа, и передаче размера октанового числа от стандартного

образцов бензина к проверяемым бензинам.

Этот анализатор качества бензина обеспечивает измерение октановых

чисел в диапазоне от 40 до 130 единиц. Значение величины октанового числа

определяется

по

моторному

и

исследовательскому

методам

по

установленной предварительной шкале анализатора.

В процессе выполнения исследования было проведено 5 измерений

биотоплива с различным процентным соотношением бензина АИ-92 и

бутилового спирта.

В таблице 2 приведены основные результаты измерений.

Таблица 2- Измерение октанового числа биотоплива (бензин АИ-92+

бутиловый спирт)

%

содержание

бензин/спирт

Октановое число

по исследовательскому методу

Октановое число

по моторному методу

100/0

91,8

82,9

90/10

99,2

89,2

80/20

106,2

97,6

70/30

117,2

106

60/40

112,8

110,4

50/50

Более 130

Ошибка (ограничение до 130)

Вывод: чем выше октановое число, тем выше детонационная стойкость,

тем ниже его воспламеняемость.