нение насоса, что может привести к перебоям в его работе. Ниже приведена зависимость подачи топлива насосом от температуры топлива: [3]
Температура топлива, °С +10 -30 -40 -50
Подача насоса, кг/ч 850 830 810 300
При уменьшении вязкости количество дизельного топлива, просачивающегося между плунжером и втулкой, возрастает, в результате снижается подача насоса. Перевод двигателя на топливо с меньшей плотностью и вязкостью может привести к прогару головок поршня, в связи с чем требуется регулировка топливной аппаратуры. При работе топливной аппаратуры на газоконденсатном дизельном топливе без регулировки топливной аппаратуры происходит уменьшение цикловой подачи топлива до 1 % и снижение максимального давления топлива в трубопроводе высокого давления на 10—15 %. Период задержки впрыска увеличивается на 2—4° поворота коленчатого вала.
Понижение цикловой подачи связано с уменьшением подачи топливного насоса высокого давления вследствие уменьшения плотности и увеличения утечки менее вязкого газоконденсатного топлива.
Увеличение задержки впрыска топлива вызвано его большой сжимаемостью; чтобы получить цикловую подачу газоконденсатного топлива, достаточно увеличить ход рейки топливного насоса высокого давления.
От вязкости зависит износ плунжерных пар. Нижний предел вязкости топлива, при котором обеспечивается его высокая смазывающая способность, зависит от конструктивных особенностей топливной аппаратуры и условий ее эксплуатации. Вязкость топлива в пределах 1,8—7,0 мм2/с практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.
Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава. Летнее дизельное топливо, получаемое из западносибирской нефти, в котором преобладают парафино-нафтеновые углеводороды, имеет вязкость при 20 °С 3,5—4,0 мм2/с; такое же по фракционному составу топливо из сахалинских нефтей, в котором преобладают нафтено-ароматические углеводороды, — 5,5—6,0 мм2/с. Стандартом на дизельное топливо вязкость нормируется в достаточно широких пределах, что обусловлено различием углеводородного состава перерабатываемых нефтей. Попытки ограничить вязкость топлива в узких пределах приведут к сокращению ресурсов его производства, так как потребуется снизить температуру конца кипения топлива. В зарубежных стандартах кинематическая вязкость нормируется обычно при 40 °С, в то время как отечественные ГОСТ и ТУ регламентируют вязкость при 20 °С.
Ниже приведена кинематическая вязкость n, мм2/с, среднедистиллятных топлив при 20 и 40 °С: [3]
| При 20 °С | При 40 °С | При 20 °С | При 40 °С |
| 2,8 | 2,0 | 9,2 | 5,5 |
| 3,7 | 2,5 | 10,5 | 6,0 |
| 4,6 | 3,0 | 11,6 | 6,5 |
| 5,5 | 3,5 | 12,4 | 7.0 |
| 6,4 | 4,0 | 13,4 | 7.5 |
| 7,3 | 4,5 | 14,4 | 8,0 |
| 8,2 | 5,0 | — | — |
Из всех классов углеводородов наименьшая вязкость у алифатических. Эти же углеводороды в меньшей степени изменяют свою вязкость при охлаждении, т.е. имеют наиболее пологую вязкостно-температурную кривую. Алифатические углеводороды разветвленного строения, имеющие в боковых цепях два-три атома углерода, обладают более высокой вязкостью и при охлаждении она изменяется более резко, чем у углеводородов нормального строения. Присутствие двойной связи снижает вязкость алифатического углеводорода. Ароматические и нафтеновые кольца в молекуле углеводорода повышают вязкость и ухудшают вязкостно-температурную зависимость. Бициклические углеводороды при одинаковой молекулярной массе с моноциклическими имеют не только более высокую вязкость, но и более крутую кривую зависимости вязкости от температуры.
Хотя вязкость дизельных топлив при понижении температуры и повышается, поведение топлива, как правило, продолжает подчиняться закону Ньютона (вязкость не зависит от градиента сдвига) вплоть до выпадения кристаллов твердых углеводородов.
1.4 Низкотемпературные свойства
Низкотемпературные свойства характеризуются такими показателями, как температура помутнения, предельная температура фильтруемости и температура застывания последняя определяет условия складского хранения топлива — условия применения топлива, хотя в практике известны случаи использования топлив при температурах, приближающихся к температуре застывания. Для большинства дизельных топлив разница между Tп и Tз составляет 5—7 °С. В том случае, если дизельное топливо не содержит депрессорных присадок, равна или на 1—2 °С ниже Tп. Для топлив, содержащих депрессорные присадки на 10 °С и более ниже Tп. [3]
В дизельных топливах содержится довольно много углеводородов с высокой температурой плавления. Для всех классов углеводородов справедлива закономерность: с ростом молекулярной массы, а следовательно, и температуры кипения повышается температура плавления углеводородов. Однако весьма сильное влияние на температуру плавления оказывает строение углеводорода. Углеводороды одинаковой молекулярной массы, но различного строения могут иметь значения температур плавления в широких пределах. Наиболее высокие температуры плавления имеют парафиновые углеводороды с длинной неразветвленной цепью углеводородных атомов. Ароматические и нафтеновые углеводороды плавятся при низких температурах (кроме бензола, п-ксилола), однако эти углеводороды, но с длинной неразветвленной боковой цепью, плавятся при более высоких температурах. По мере разветвления цепи парафинового углеводорода или боковой парафиновой цепи, присоединенной к ароматическим или нафтеновым кольцам, температура плавления углеводородов снижается.
Таблица 1 — Плотность отечественных дизельных топлив
Плотность при 20 °С, кг/м3 | Марка топлива | ||
| летнее | зимнее | арктическое | |
| Фактические значения Наиболее типичные значения | 802-875 830-850 | 792-847 800-830 | 790-830 800-820 |
Исследования показали, что при охлаждении дизельных топлив в первую очередь выпадают парафиновые углеводороды нормального строения. При этом температура помутнения топлива не зависит от суммарного содержания в нем н-парафиновых углеводородов.
Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания зимние топлива получают облегчением фракционного состава. Так, для получения дизельного топлива с t3= –35 °С и tп = –25 °С требуется понизить температуру конца кипения топлива с 360 до 320 °С, а для топлива с t3 = –45 °С и tn= –35 °С — до 280 °С, что приводит к снижению отбора дизельного топлива от нефти с 42 до 30,5 и 22,4 % соответственно. [3]
Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента). Добавка депрессорных присадок позволяет снизить предельную температуру фильтруемости на 10—15 °С и температуру застывания на 15—20 °С. Введение присадок не влияет на taтоплива. Это связано с механизмом действия депрессорных присадок, заключающемся в модификации структуры кристаллизующихся парафинов, уменьшении их размеров. При этом общее количество н-парафиновых углеводородов не снижается. Последнего можно достичь лишь в результате депарафинизации (цеолитной, карбамидной, каталитической) топлива.
Таблица 2 — Характеристики дизельных топлив с различными низкотемпературными свойствами* [3]
| Показатели | Фракции, °С | ||||||
| 160-280 | 160-320 | 160-350 | 160-370 | 160-390 | 180-350 | 180-370 | |
| Выход на нефть, % (мае. доля) | 22,4 | 30,5 | 35,9 | 39,2 | 42,0 | 32,2 | 35,5 |
| Фракционный состав: начало кипения, °С | 188 | 190 | 192 | 194 | 197 | 210 | 211 |
| перегоняется при температуре, °С: | |||||||
| 10% (об. доля) | 198 | 201 | 203 | 205 | 211 | 228 | 227 |
| 50% (об. доля) | 226 | 245 | 258 | 265 | 274 | 272 | 275 |
| 90 % (об. доля) | 260 | 295 | 320 | 336 | 354 | 327 | 340 |
| 96 % (об. доля) | 267 | 305 | 330 | 346 | 358 | 337 | 345 |
| 98 % (об. доля) | 273 | 306 | 332 | 347 | 362 | 338 | 347 |
| Плотность при 20 °С, кг/м3 | 823 | 832 | 837 | 841 | 844 | 842 | 846 |
| Кинематическая вязкость, при 20 °С, мм2/с | 2,47 | 3,02 | 3,77 | 4,31 | 4,73 | 4,35 | 5,06 |
| Температура, °С: | |||||||
| застывания | -47 | -35 | -30 | -19 | -13 | -22 | -14 |
| помутнения | -38 | -28 | .-17 | -11 | -6 | -13 | -50 |
| Топливо | 3 | 3 | Л | Л | Л | Л | Л |
| (-45 °С) | (-35 °С) | ||||||
| * Данные получены при разгонке на приборе АРН нефти трубопровода «Дружба». | |||||||
Низкотемпературные свойства дизельных топлив с депрессорными присадками спецификациями всех стран оцениваются по ГОСТ 305-82 для топлива без депрессора низкотемпературные свойства регламентируют по tЗи tП. Разность не должна превышать 10 °С.