Дизельное топливо, широко распространенный нефтепродукт, является топливом для двигателей внутреннего сгорания автомобилей и специальной техники. Эта горючая жидкость производится из дистиллятов сырой нефти, и ее качество, состав и плотность должны соответствовать ГОСТу и европейским экологическим стандартам.
Плотность: Ключевая характеристика дизельного топлива
Плотность дизельного топлива, называемая «удельным весом» или ДТ, является важнейшей характеристикой. Она позволяет оценить, сможет ли топливо сохранить работоспособность силовых агрегатов при изменении температуры окружающей среды. Плотность рассчитывается как масса в килограммах на кубический метр, или отношение массы дизельного топлива к его объему. То есть единицей измерения плотности является кг/м3 или г/см3. Кроме того, на удельный вес горючей смеси могут влиять присадки или посторонние тяжелые фракции, но, как правило, в отрицательную сторону.
Изменение плотности дизельного топлива
Плотность дизельного топлива — величина непостоянная, сильно зависящая от температуры. Чем выше температура, тем меньше его удельный вес. Наилучшая температура для дизельного топлива — от +18 до +20 °C. Для постоянного контроля этого качества используется аэрометр. При расчете плотности топлива также учитывается поправочный коэффициент 0,0007 г/см3 на 1 градус.
Специфика дизельного топлива
ГОСТ Р 305−82 устанавливает множество требований к дизельному топливу, в том числе:
-
Массовая доля серы;
-
Климатические характеристики;
-
Идентификация;
-
Категоризация;
-
Экологический класс и другие характеристики.
Как плотность влияет на эффективность?
Плотность является важным фактором, влияющим на эффективность дизельного топлива. Чем выше плотность, тем экономичнее расход.
Удельный вес и расход дизельного топлива зависят от температуры
Удельный вес дизельного топлива определяет количество энергии, выделяемой при его сгорании, поэтому использование дизельного топлива летом более экономично. Однако в холодное время года использование такого топлива не столь выгодно. Причина — смесь керосино-газойлевых углеводородов и растворенного в летнем дизельном топливе парафина. Парафин замерзает при низких температурах, создавая увеличение вязкости и плотности, что приводит к снижению пропускной способности фильтрующих элементов.
Плотность дизельного топлива зависит от соотношения фракций
При преобладании тяжелых углеводородов ухудшается впрыск топлива в камеры сгорания через форсунки. Это связано с тем, что высокая температура кипения тяжелых фракций снижает эффективность смешивания с молекулами воздуха. Следовательно, для воспламенения паров дизельного топлива необходимо поддерживать более высокую температуру.
Зимнее топливо для дизельных двигателей
Зимнее топливо необходимо для нормальной работы дизельных двигателей в холодное время года. Оно содержит различные присадки, уменьшающие застывание парафина и повышающие его вязкость. Некоторые считают, что если в летнее дизельное топливо ввести необходимые присадки, то его можно использовать и зимой. Это мнение неверно. Эти присадки лишь снижают температуру загустевания горючей смеси, но практически не влияют на плотность дизельного топлива. Поэтому зимой наиболее важным фактором является удельный вес, а летом большее внимание уделяется содержанию серы и цетановому числу.
Расчет массы и объема дизельного топлива
Дизельное топливо для зимнего использования имеет меньшую плотность, что может привести к увеличению расхода топлива. Езда по обледенелым и заснеженным дорогам также может влиять на количество израсходованного дизельного топлива. Для расчета плотности, массы и объема дизельного топлива существуют специальные формулы, установленные ГОСТом.
Плотность топлива: Отношение массы к объему
Плотность топлива — это отношение массы к объему, выражаемое формулой: p = m / V, где:
-
P — плотность дизельного топлива;
-
M — масса;
-
V — объем.
Согласно ГОСТу, летнее топливо для дизельных двигателей имеет плотность 860 кг/м3, зимнее — 840 кг/м3, арктическое — 830 кг/м3. Таким образом, в 1 л летнего топлива содержится 860 г, в 1 л зимнего — 840 г, а в 1 л арктического — 830 г дизельного топлива.
Расчет количества ДТ, содержащегося в 1 кг топлива: в летнем топливе — 1,163 л, в зимнем — 1,19 л, в арктическом — 1,205 л.
Проверка качества дизельного топлива
Важно понимать, что эталонные значения плотности, массы и объема дизельного топлива определяются при температуре +20 °C. Следует знать, что при изменении температуры эти показатели также могут изменяться. Чтобы быть уверенным в том, что вы получили качественную партию дизельного топлива, следует покупать его у проверенных и надежных продавцов. Если вы все же сомневаетесь, то можете самостоятельно определить плотность дизельного топлива. Обычно это делается зимой, причем температура должна быть не ниже −10°С (или −20°С для арктического дизельного топлива).
Самый быстрый способ проверки качества дизельного топлива
Самым быстрым способом проверки качества дизельного топлива является визуальный осмотр заправочных пистолетов. Если капли ДТ на кромке остаются жидкими и не застывают, значит, продукт качественный.
Другой простой способ проверки плотности топлива — поместить небольшое количество ДТ на стальную поверхность и наблюдать за его мутностью и растекаемостью. Если текучесть нормальная, значит, дизельное топливо хорошего качества. С другой стороны, если оно мутнеет и начинает застывать, то оно не соответствует стандартам, так как качественное зимнее дизельное топливо не должно застывать до −40 °С.
Более точное, но сложное исследование
Был применен более точный подход к исследованию: емкость с топливом помещалась в помещение с температурой около 20°С. Температура воздуха и топлива контролировалась до тех пор, пока оба показателя не сравнялись. Затем с помощью гидрометра измерялась плотность дизельного топлива, и полученные показания сравнивались с гостами.
Оказалось, что удельный вес дизельного топлива значительно выше, чем у бензина. Так, у АИ-92 контрольное значение составило 760 кг/м3, у АИ-95 — около 750 г/см3, а у АИ-98 — 780 кг/м3. Наименьшую плотность имел сжиженный газ — 530 кг/м3, а наибольшую — авиационный керосин — 810 кг/м3.
Измерение плотности дизельного топлива
Для определения требуемой плотности дизельного топлива необходимо выполнить следующую последовательность действий:
1. Найдите в таблице ДТ температуру +20°.
- Измерить термометром температуру топлива, предположим, что она составляет +30°С.3. Рассчитайте разность температур: 30° — 20° = 10°C.
Расчет суммарного поправочного коэффициента
Необходимо найти общий поправочный коэффициент. Для этого умножим 10 на 0,0007, получим 0,007 г/см3 (или 7 кг/м3).
Вычитание из эталонного значения
Итоговый поправочный коэффициент необходимо вычесть из эталонного значения плотности дизельного топлива. Например, если эталонное значение равно 860 кг/м3, вычитаем 7, в результате получаем 853 кг/м3.
Поправка на температуру
Если текущая температура дизельного топлива ниже +20 градусов Цельсия, то последнее действие требует не вычитания, а прибавления поправочного коэффициента.
Особенности работы дизельного топлива
Значение плотности дизельного топлива имеет первостепенное значение для понимания особенностей его использования в различных климатических условиях и влияния на работу двигателя. Неправильный выбор или низкое качество топлива (несоответствие требованиям по плотности) повышает риск засорения фильтров, снижения возможностей двигателя и заметного увеличения расхода топлива из-за нагрузки на топливную систему. Кроме того, регулярное использование дизельного топлива несоответствующего типа или несоответствующей плотности может привести к раннему выходу двигателя из строя.
Переход на летнее дизельное топливо
Несмотря на то, что условия эксплуатации должны соблюдаться, справедливо и обратное. Если заливать зимнее дизельное топливо в жаркий период, то производительность двигателя снизится и дыма будет больше. Поэтому, если температура на улице не опускается ниже 0°С, следует перейти на летнее дизельное топливо, рассчитанное на температуру до 45°С.