Способ определения цетанового числа дизельного топлива Советский патент 1990 года по МПК G01N33/22 

Из збретение относится к исследованию материалов путем определения их физико- механи ческих свойств, в частности к иссле- лк топлив, и может быть использовано для оценки воспламеняемо- дизельных топлив в организациях, зани- 1ХСЯ разработкой новых марок дизeль(ыx топлив.

фиг.1 изображена схема экспери- ментал ной установки ,для определения за- воспламенения топлив; на фиг.2 - поясняющие предлагаемый сподержекграфик/1 соб.

Экспериментальная установка состоит из peat тора 1, дозирующего устройства 2, электронного блока 3, формирующего измеряемые) сигнал, контрольно-измерительных

приборов 4 и 5. Реактор и дозирующее устройство расположены соосно один под другим. Реактор снабжен электронагревателем 6, термопарой 7, отверстиями для ввода топлива 8, продувки реактора воздухом 9 и регистрации свечения 10. Дно реактора 11 - с силикатным покрытием, сменное.

Дозирующее устройство представляет собой охлаждаемый водой цилиндр с окнами для оптической системы регистрации падения капли. Эта система, включающая источник 12 света, собирающие линзы 13 и световод 14 для передачи светового излучения к фотодатчику, сфокусирована на ось цилиндра. Капля топлива, выдавливаемая из бачка 15 в верхней части дозирующего устройства через капилляр 16, падая вдоль

о о сх ел

00

оси, рйсфокусирует оптическую систему, что приводит к уменьшению светового потока на фотодатчик, преобразуемого затем в электрический сигнал.

Воспламенение топлива в реакторе также регистрируется оптическим методом: световое излучение из реактора по световоду 17 передается к фотодатчику и преобразуется в электрический сигнал. Электронные преобразователи сигналов с фотодатчиков падения и воспламенения капли, формирующие соответственно передний и задний фронты измеряемого Сигнала, расположены в электронном блоке. В этом блоке также размещены микрокомпрессор и система включения продувки реактора. В комплект контрольно-измерительных приборов входят электронно-счетный частотомер для регистрации измеряемого сигнала и потенциометр для регистрации температуры в реакторе.

Поверхность реактора, на которую наносятся капли испытуемого и эталонного топлив, снабжают пористым покрытием. В качестве пористого покрытия поверхности реактора может быть использован обезвоженный силикат натрия. Покрытие получают нанесением на поверхность водного раствора силиката натрия и последующим нагревом ее до 600-700°С. Такое покрытие как бы впитывает наносимую на него каплю топлива. При этом предотвращается разбрызгивание топливной капли, за счет чего уменьшается случайная ошибка определения задержки воспламенения. При использовании силикатного покрытия средняя квадратичная погрешность определения задержки воспламенения составляет 10 мс, в то время как без такого покрытия - 20-30 мс.

Способ реализуют следующим образом.

Подготавливают установку к проведению испытания; включают подачу охлаждающей воды к дозирующему устройству, включают питание приборов и электронагревателя, напряжение питания нагревателя устанавливают таким, чтобы после стабилизации температурного режима температура в реакторе не выходила за. пределы диапазона (500± 10)°С. В бачок заливают испытуемое топливо и устанавливают его в дозирующее устройство. Наддувая бачок воздухом, выдавливают каплю топлива через капилляр, регистрируют воспламенение топлива в реакторе по характерному хлопку, записывают показания электронно-счетного частотомера, измеряющего длительность задержки воспламенения, послечего продувают реактор воздухом, очищая его от продуктов сгорания. Таким образом проводят

еще 3-4 определения задержки воспламенения испытуемого топлива. На основании полученных результатов определяют средние арифметические значения задержек

воспламенения испытуемого топлива и определяют цетановое число испытуемого топлива.

На фиг.2 приведена зависимость задержек воспламенения товарных дизельных

0 топлив от их цетанового числа, определенного стандартным моторным методом на установке ИДТ-69 (зависимость 1 при Т 480°С, 2 - при Т 490°С, 3 - при Т 500°С, 4 - при Т 510°С, 5 - при Т 520°С). Вели5 чину задержки воспламенения каждого топ- лива определяют как среднее арифметическое нескольких последовательных определений. Среднее квадратичное отклонение экспериментальных

0 точек от полученной зависимости составляет 10 мс.

Как видно из графика (фиг.2) зависи- мость между длительностью задержки воспламенения Ги и цетановым числом

5 дизельных топлив апроксимируется эмпирической формулой

NM NO-а( Ги - Го), (1)

где NH - цетановое число испытуемого топлива, ц.ч.;

0NO - цетановое число топлива, взятого в

качестве реперной точки, ц. ч.;

Ти - длительность задержки воспламенения испытуемого топлива, мс;

Го - длительность задержки воспламе5 нения топлива, взятого в качестве реперной точки, мс;

а 0,14 + 0,02 - коэффициент пропорциональности, ц.е./мс.

За реперную точку приняты цетановое

0 число NO 45,5 и длительность воспламенения Го 594 (среднее значение 16 опытов) термостабильного реактивного топлива Т-6, имеющего температуру начала кипения 195°С и темЬературу 90% перегонки 290°С.

Выбор топлива Т-6 в качестве эталонного обусловлен тем, что оно имеет достаточно стабильный компонентный состав.и по своим физико-химическим показателям близко к дизельным топливам.

0 После подстановки известных величин в формулу (1) (цетановое число и длительность задержки воспламенения) получено

Ыи 45,5-а(Ти -594)ц.е.,(2)

где а 0,14 + 0,02 ц.е./мс.

По полученным экспериментальным путем длительностям задержки воспламенения испытуемого топлива по формуле (2) рассчитывают его цетановое число.

5

РИМ числ и по

в таблице приведены результаты экспеBopiмый

ния

при

жки

то

числи

при

3.

лен1

ной

спос

расх

ляет

му

читального определения цетанового а четырех дизельных топлив по ГОСТу предлагаемому способу. Из таблицы видно, что совпадение ре- зультатов определения цетанового числа дизельных топлив 3-0,2, ДА и Л-0,2 удовлет- тельное,

1о сравнению с известным предлагае- способ определения цетанового числа дизельного топлива методически более прос т, так как в соответствии с ним испыта- фоводят при постоянной температуре, ем время на каждое определение задер- воспламенения составляет 1,5-2 мин, в время как при определении цетанового в соответствии с известным способом испь|тания проводят при меняющейся температуре в реакторе до тех пор, пока не будет

ена минимальная температура само- восп|ламенения топлива. Испытание при занимает 15-25 мин. Предлагаемый спос )б обеспечивает большукэ точность oh- редепения цетанового числа. Например, 1спытании дизельного топлива марки I/ меющёго цетановое число 49 (определен нэе стандартным методом на мотор- установке ИДТ-69), по известному способу получают значение ЦЧ 54, т.е.

)ждение со стандартным ЦЧ состав- j ц.е. При испытании по предлагаемо- С| |особу получают значение ЦЧ 50,7,

т.е. расхождение со стандартным ЦЧ составляет менее 2 ц.е.

Формула изобретения 1. Способ определения цетанового числа дизел.ьного топлива путем попеременного нанесения дозированного объема испытуемого топлива на поверхность реактора, нагретую до температуры воспламенения дизельного топлива, регистрации воспламенения топлива и последующего расчета цетанового числа испытуемого топлива, отличающийся тем, что, с целью упро щения способа и повышения его точности, стадию регистрации воспламенения топлива осуществляют измерением длительности задержки воспламенения испытуемого топлива при температуре в реакторе 500 ± 10°С , определяемой с момента подачи топлива в реактор, а цетановое число рассчитывают по формуле

Nи 45,5-a(rи -594) ц.е., где NH - цетановое число испытуемого топлива, ц.е.;

а 0,14±0,02 -коэффициентпропорциональности ц.е./мс;

Ги - длительность задержки воспламенения испытуемого топлива, мс.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что поверхность реактора снабжена пористым покрытием в виде обезвоженного силиката натрия.

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к определению цетанового числа дизельного топлива. Цель - упрощение способа и повышение его точности. Определениеведут путем попеременного нанесения дозированного объема испытуемого топлива на поверхность реактора, нагретую до температуры воспламенения дизельного топлива, регистрации воспламенения топлива. Стадию регистрации проводят измерением длительности задержки воспламенения испытуемого топлива при температуре в реакторе 500±10°С, определяемую с момента подачи топлива в реактор, а цетановое число рассчитывают по ф-ле N_U=45,5A (Τ_U-594) ц.е., где N_U - цетановое число испытуемого топлива, ц.е. τ_U - длительность задержки воспламенения испытуемого топлива, мс

A=0,14*1+10,02 - коэффициент пропорциональности ц.е./мс. Поверхность реактора может быть снабжена пористым покрытием в виде обезвоженного силиката натрия. 1 з.п. ф-лы., 2 ил., 1 табл.

r.n