Основы химмотологии автомобильных топлив и масел

Диффузия – процесс взаимного проникновения газов, жидкостей твердых тел, который приводит к выравниванию концентраций и происходит вследствие молекулярного движения без воздействия внешних сил.

Жидкости специальные – общее название жидкостей, используемых в гидравлических передачах, гидроусилителях, амортизаторах, для разделения агрессивных сред в качестве охлаждающей среды и т. д.

Износ трущихся деталей – изменение геометрических размеров поверхностей трущихся деталей в результате отделения с них материала и (или) вследствие остаточной деформации поверхностного слоя, оценивают по изменению размеров, массы деталей или по косвенным признакам, основные виды износа: физический, химический, абразивный.

Ингибиторы – вещества, тормозящие химические процессы, применяют для замедления или обрыва цепных реакций, коррозионных, окислительных процессов, добавляют в реакционную среду от тысячных долей до нескольких процентов.

Индукционный период характеризует склонность топлив к окислению и смолообразованию при длительном хранении, определяется промежутком времени (ч, мин), в течение которого находящееся в окислительной среде при повышенной температуре в стандартном приборе топливо не подвергается окислению.

Индукционный период топлива при сгорании в двигателе – задержка воспламенения топлива в двигателе, которая является периодом медленного нарастания скорости химических реакций в топливе и повышения температуры горения, чем короче ИП, тем выше качество топлива.

Испарение топлива (статическое и динамическое): статическое – испарение топлива с неподвижной поверхности в невозмущенную воздушную среду; динамическое – испарение капель топлива в движущемся потоке воздуха, сопровождается понижением его температуры, которое пропорционально теплоте испарения топлива.

Карбены – продукты уплотнения асфальтенов, не растворимы в петролейном эфире, бензоле, хлороформе и сероуглероде; частично растворимы в пиридине.

Карбоиды – продукты уплотнения и полимеризации углеводородов при термическом разложении масел и топлив; комплекс высокомолекулярных соединений, состоящих в основном из углерода, небольшого количества водорода и других элементов, не растворимы в бензоле, хлороформе, уксусной кислоте и пиридине.

Коллоидные растворы – растворы, содержащие растворенное вещество, в отличие от истинных растворов, не в виде отдельных молекул или ионов, а в виде более крупных частиц (агрегатов молекул или ионов) размером 10^-3–10^-5 м.

Лаковые отложения – один из видов углеродистых отложений, образующихся на нагретых деталях ДВС (зона поршневых колец, юбка, внутренние стенки поршня, шатуны и подшипники), представляют собой тонкий слой (0,1–200 мкм) лака, прочно удерживающийся на поверхности, имеют гладкую блестящую поверхность от светло-желтого и коричневого до черного цветов. Источниками лаковых отложений в ДВС являются продукты окисления, сгорания топлив и масел в тонком слое на нагретой поверхности, конденсация различных продуктов из газов, проникающих в картер из камеры сгорания. Наличие лаковых отложений увеличивает теплонапряженность деталей ДВС, снижая твердость металла, и приводит к их интенсивному изнашиванию, как и в случае появления нагаров.

Люминесценция (холодное свечение) – свечение, испускаемое холодным веществом, имеет место в зоне предпламенных реакций, возникает под влиянием ИК, УФ, катодных и рентгеновских лучей.

Окисление масел в ДВС – процесс образования спиртов, альдегидов, кетонов, кислот, сложных эфиров, смол, асфальтенов, карбенов и карбоидов при взаимодействии масел с кислородом воздуха. Наиболее склонны к окислению парафины, промежуточное положение занимают нафтены и наименее подвержены окислению ароматические углеводороды. В процессе окисления изменяются внешний вид и физико-химические свойства масел (темнеет, увеличивается вязкость, кислотность, появляются осадки).

Октановое число – один из показателей детонационных свойств бензина, численно равный доле (в % об.) изооктана в эталонном топливе, которое по своим антидетонационным свойствам равнозначно испытуемому бензину.

Перекиси органические – соединения, содержащие в молекуле функциональную группу (-О-О-), которая связана с атомом углерода (делятся на гидроперекиси, где перекисная группа соединена с водородом (-СООН), и перекиси, имеющие соединение перекисной группы непосредственно с углеродными атомами молекулы), которые наиболее значимы в реакциях окисления топлив и смазочных материалов кислородом воздуха.

Радикалы – остатки углеводородов или неорганических соединений после отщепления от их исходных молекул одного или нескольких атомов водорода или какого- либо элемента (алкилы, арилы, ацилы).

Синергизм присадок – процессы взаимного усиления химической активности при совместном использовании двух и более различных присадок.

Смазывающая способность масел (липкость, маслянистость) обеспечивает наименьшее трение, износ, предотвращает заедание за счет образования на металлических поверхностях хемосорбированных масляных пленок. Определяют на машинах трения с оценкой различных показателей (коэффициент трения, величина износа, нагрузки, температуры, при которых разрушается масляная пленка, что приводит к свариванию и заеданию поверхностей трения).

Сольватация – взаимодействие между частицами (ионами, молекулами и др.) растворенного вещества и растворителя, что приводит к образованию сольватов – молекулярных соединений. При объединении однородных частиц в растворе называют ассоциацией.

Солюбилизация (коллоидное растворение) – самопроизвольный переход в раствор нерастворимых или малорастворимых веществ под действием ПАВов, находящихся в виде добавок малых концентраций в растворителе.

Солюбилизирующая способность масел – способность переводить нерастворимые продукты окисления в коллоидный раствор, которая приобретается маслом при наличии в них моющих присадок (диалкилдитиофосфаты, сульфонаты, алкилфеноляты и алкилсалицилаты металлов, фосфонаты бария, сукцинимиды, сополимеры на основе метакриловой кислоты и азотистых соединений).

Химмотология – прикладная наука о свойствах, качестве и рациональном использовании топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей. В технике термин «Химмотология» в узком значении можно применять как «Химмотология автомобильных топлив и масел».

Цетановое число – показатель самовоспламеняемости дизельного топлива, численно равный такому содержанию цетана (в % об.) в смеси с α-метилнафталином, при котором самовоспламенение этой смеси и сравниваемого с ней топлива одинаково.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ГСМ – горюче-смазочные материалы

ПАВ – поверхностно-активные вещества

ДВС – двигатель внутреннего сгорания

АХП – авторегулируемый химический процесс

ПЗВ – период задержки воспламенения

КРП – контактная разность потенциалов

ФПК – фактическая поверхность контакта

КГТС – контактно-гидродинамическая теория смазки

r_i – скорость образования i-го продукта в цепном процессе

r_0i – скорость генерации активных центров

t – время химической реакции

τ – время жизни активного центра

С_i – концентрация промежуточного i-го продукта

К_1-8 – константы скоростей реакций (18)

Е – энергия активации

∆Н – энтальпия сольватации

U_макс. – максимальная энергия межмолекулярного взаимодействия

n – число молекул в осцилляторе

D₀ – энергия диссоциации разрываемой химической связи

∆S* – энтропия изотермического процесса

Т – температура

R – универсальная газовая постоянная

χ – трансмиссионный коэффициент вероятности сосредоточения энергии

ν_m – частота колебаний кванта энергии, обмениваемой между молекулами

ν_а – частота деформационных колебаний атома, на котором сосредотачивается обмениваемая энергия

n_а – число равноценных центров межмолекулярного взаимодействия с наибольшей электронной плотностью на внешних атомах

С – экспериментальная константа

i – удельный поток пара топлива

β – коэффициент массоотдачи (константа скорости диффузии)

γ – коэффициент, зависящий от углеводородного состава топлива.

А_е – предэкспоненциальный множитель

b – термический коэффициент, зависящий от энергии активации

α_т – температурный коэффициент топлива

Р_s– давление насыщенных паров топлива

Р – парциальное давление паров в топливно-воздушной смеси

V_п – объем паровой фазы

V_ж – объем жидкой фазы

t_нк – температура начала кипения топлива

t_10% – температура 10 % выкипания топлива

t_50% – температура 50 % выкипания топлива

t_90% – температура 90 % выкипания топлива

t_96% – температура 96 % выкипания топлива

t_кк – температура конца кипения топлива

h_т – энтальпия жидкого топлива

– энтальпия паров углеводородов при атмосферном давлении

– плотность углеводорода, относительно дистиллированной воды

С_т,0 – удельная теплоемкость жидкого топлива при 0ºС

С_т,t – удельная теплоемкость жидкого топлива при других температурах

С_п,0 – удельная теплоемкость паров топлива при 0ºС

С_п,t – удельная теплоемкость паров топлива при других температурах

λ_т,0 – удельный коэффициент теплопроводности жидкого топлива при 0ºС

λ_т – удельный коэффициент теплопроводности жидкого топлива при других температурах

μ_п,0 – динамическая вязкость паров топлива при 0ºС

L_v – теплота парообразования топлива

D_п – коэффициент диффузии паров топлива

D_п,0 – коэффициент диффузии паров топлива в неподвижный воздух при нормальных (Т₀ и Р₀) условиях

М_т – молекулярная масса топлива

ω – скорость воздуха

D_п,0 – коэффициент диффузии паров топлива в подвижный воздух

С_р,п – удельная теплоемкость паров топлива при постоянном давлении

ρ_т – плотность жидкого топлива

q – удельный тепловой поток

Т_в – температура воздуха

Т_пов. – температура поверхности испарения капель топлива

ν – кинематическая вязкость топлива

Т_и – температура квазистационарного испарения

Т₀ – начальная температура горючей смеси

U_н – нормальная скорость распространения пламени

U_{н(макс.)} – максимальная скорость горения при нормальных условиях

m – массовая скорость распространения пламени

U_т – скорость распространения турбулентного пламени

_i – длительность отдельных фаз горения

φ_з – угол опережения зажигания

А_с – площадь сдвига при трения

Ν – нормальная нагрузка

σ_т – предел текучести материала

L_тр – путь трения

Н_макс. – предельный износ трущихся деталей

І_h – интенсивность изнашивания поверхностей трения

А_а – номинальная поверхность контакта при трении

S₀ – число Зоммерфельда

f – коэффициент трения

F – сила трения

Примечание – единицы измерения величин и размерности приведены в тексте при выполнении конкретных вычислений по соответствующим разделам.

ЛИТЕРАТУРА

Папок, К.К. Словарь по топливам, маслам, смазкам присадкам и специальным жидкостям (химмотологический словарь) / К.К. Папок, Н.А. Рагозин. – М.: Химия, 1975. – 392 с.
Аксенов, А.Ф. Трение и изнашивание металлов в углеводородных жидкостях / А.Ф. Аксенов. – М.: Машиностроение, 1977. – 152 с.
Заславский, Ю.С. Механизм действия противоизносных присадок к маслам / Ю.С. Заславский, Р.Н. Заславский. – М.: Химия, 1978. – 224 с.
Венцель, С.В. Применение смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания / С.В. Венцель. – М.: Химия, 1979. – 240 с.
Папок, К.К. Химмотология топлив и смазочных масел / К.К. Папок. – М.: Воениздат, 1980. – 192 с.
Ксандопуло, Г.И. Химия пламени / Г.И. Ксандопуло. – М.: Химия, 1980. – 275 с.
Гуреев, А.А. Испаряемость топлив для поршневых двигателей / А.А. Гуреев, Г.М. Камфер. – М.: Химия, 1982. – 193 с.
Теоретические основы химмотологии / под ред. А.А. Браткова. – М.: Химия, 1985. – 320 с.
Школьников, В.М. Масла и составы против износа автомобилей / В.М. Школьников [и др.]. – М.: Химия, 1988. – 96 с.
Климов, К.И. Антифрикционные пластичные смазки. Основы применения / К.И. Климов. – М.: Химия, 1988. – 160 с.
Данилов, А.М. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив / А.М. Данилов. – М.: Химия, 1996. – 232 с.
Некрасов, Ю.Г. Смазочные материалы для двигателей внутреннего сгорания / Ю.Г. Некрасов, А.Л. Новоселов. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. – 169 с.

Некрасов Юрий Георгиевич

Романова Елена Витальевна

Елисеева Ольга Анатольевна

ОСНОВЫ ХИММОТОЛОГИИ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ТОПЛИВ И МАСЕЛ
Учебное пособие

Редактор Соловьёва С.В.

Подписано в печать 14.01.2008. Формат 6084 1/16

Усл. п. л.  7,67. Уч.-изд. л.  8,25

Печать  ризография, множительно-копировальный
аппарат «RISO TR-1510»
Тираж 75 экз. Заказ 2008-13

Издательство Алтайского государственного

технического университета

656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46

Оригинал-макет подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ
Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ

659305, г. Бийск, ул. Трофимова, 29

<предыдущая страница