ZAKAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIA BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Transkrypt

1 ZAKAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIA BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. IGNACEGO UKASIEWICZA Al. Powsta!ców Warszawy 8, Rzeszów, Tel: , Fax: ; Tlx: prz pl LABORATORIUM MATERIAÓW EKSPLOATACYJNYCH INSTRUKCJA LABORATORYJNA Temat wiczenia: POMIAR TEMPERATURY ZAPONU OLEJU NAP#DOWEGO

2 1. WST#P Ogrzewanie produktów naftowych i innych palnych cieczy powoduje wydzielanie leejszych frakcji. TworzF one z powietrzem mieszaniny, które w zetkni<ciu z p9omieniem lub iskrf mogf ulec zap9onowi. Jednym z warunków powstania zap9onu jest, aby p9omie! lub iskra wnios9y do uk9adu energi< wi<kszf od niezb<dnej do wywo9ania 9a!cuchowej reakcji palenia tzw. energi< zap9onu. WartoGH energii zap9onu jest zaleena od wielu czynników, jak: sk9ad chemiczny produktu, cignienie, temperatura mieszaniny, ciep9o w9agciwe sk9adników mieszaniny, charakter p9omienia itp. W przypadku wi<kszogci w<glowodorów, energia zap9onu wynosi 5 mj. Pary produktu mogf ulec zap9onowi tylko wówczas, gdy ich st<eenie zawiera si< w okreglonych granicach, zwanych granicami zap9onu. WyróEnia si< dolnf i górnf granic< zap9onu. Dolna granica zap9onu jest to minimalne st<eenie par produktu w powietrzu, przy którym wprowadzenie p9omienia lub iskry, o energii wi<kszej nie energia zap9onu, spowoduje zap9on. Górna granica zap9onu jest to st<eenie par produktu, powyeej którego zap9on nie nast<puje. Jest to spowodowane zbyt ma9ym st<eeniem tlenu, który jest niezb<dny do podtrzymywania 9a!cuchowej reakcji spalania. Granice zap9onu zaleef od wielu czynników, z których najwaeniejsze to: sk9ad chemiczny par substancji, cignienie, st<eenie tlenu, st<eenie gazów oboj<tnych, umiejscowienie p9omienia. 2. POJ#CIE TEMPERATURY ZAPONU ZdolnoGH do zapalania si< par produktów w warunkach otoczenia charakteryzuje temperatura zap9onu. Temperatura zaponu jest to najnisza temperatura, przy której produkt ogrzewany w znormalizowanych warunkach wydzieli ilo par, wystarczajc do wytworzenia z powietrzem mieszaniny zapalajcej si po zblieniu pomienia. W warunkach, gdy ilogh wytwarzanych par jest niewystarczajfca do podtrzymywania p9omienia, po wypaleniu wydzielonych par, p9omie! gagnie. Oznaczanie temperatury zap9onu jest wykonywane w aparatach o GciGle znormalizowanej budowie i w ustalonym trybie post<powania: szybkogci podgrzewania, cz<stotliwogci wprowadzania p9omienia do przestrzeni, w której nast<puje zap9on itp. Temperatura zap9onu jest parametrem charakteryzujfcym produkty naftowe i inne ciecze eksploatacyjne pod wzgl<dem sk9onnogci do tworzenia z powietrzem mieszanek palnych lub wybuchowych. Na podstawie temperatury zap9onu moena równiee wnioskowah o obecnogci w produkcie substancji lotnych, b<dfcych zanieczyszczeniami lub pozosta9ogciami z procesów technologicznych

3 3. METODA OZNACZANIA Pomiar temperatury zap9onu oleju nap<dowego Zasada oznaczenia polega na ogrzewaniu badanego produktu w warunkach ustalonych, zblieaniu p9omienia do tygla zawierajfcego badany produkt w równych ustalonych odst<pach czasu, ae do zapalenia si< par produktu. NajniEszF temperatur<, w której nastfpi zapalenie par badanego produktu, naleey przyjfh jako temperatur< zap9onu. Metody oznaczania temperatury zap9onu i stosowane aparaty dzieli si< na dwie zasadnicze grupy: w tyglu zamkni<tym, w którym przestrze! nad produktem jest zakryta specjalnf pokrywkf, w tyglu otwartym, w których ta przestrze! jest odkryta. Do oznaczania temperatury zap9onu w tyglu zamkni<tym sf stosowane róene aparaty, wgród których, najwi<ksze zastosowanie znalaz9 APARAT MARTENSA-PENSKY EGO W sk9ad aparatu wchodzf: a) Tygiel mosi<eny 1 (rys. 1) i 6 (rys. 4) z ko9nierzem i uchwytami o wymiarach wg rys. 2. Rys. 1. Rys. 2. b) Pokrywa mosi<ena 3 (rys. 4) szczelnie dopasowana do tygla o wymiarach wg rys. 3. W pokrywie znajdujf si< cztery otwory, z których jeden zaopatrzony jest w tulejk< na termometr

4 Rys. 3. Rys. 4. c) Zasuwka mosi<ena obrotowa 5 (rys. l) i 4 (rys. 4) grubogci 2,4 mm z otworami odpowiadajfcymi otworom pokrywy. Przesuw obrotowy zasuwki powinien umoeliwih równoczesne otwarcie wszystkich trzech otworów A, D, C (rys. 3) lub zamkni<cie wszystkich (stan spoczynku). Zaleca si< stosowanie mechanizmu typu spr<eynowego do przesuwania zasuwki. d) UrzFdzenie zapalajfce, sk9adajfce si< z palnika 7 (rys. l) i 2 (rys. 4) zsynchronizowanego tak z zasuwkf, Ee przy otwarciu otworów A, B, C w pokrywie palniczek obniea si< do otworu A w punkcie znajdujfcym si< w po9owie osi pod9uenej otworu (rys. 3). W sk9ad urzfdzenia zapalajfcego wchodzi zapalniczka gazowa 10 (rys. l) oraz pere9ka ceramiczna o Grednicy 4 mm, s9uefca jako wzór wielkogci p9omienia. e) Mieszad9o 11 (rys. l) i 5 (rys. 4) o gi<tkim wale, poruszane silnikiem elektrycznym, zapewniajfce obr./min. Do wa9u mieszad9a przytwierdzone sf dwie pary 9opatek metalowych - górne 7 i dolne 8 (rys. 4). Dolne 9opatki powinny byh tak ustawione, aby po uruchomieniu mieszad9a kierowa9y badanf próbk< ku do9owi tygla. f) Ga9ka 6 (rys. l) poruszajfca zasuwk< oraz urzfdzenie zapalajfce. g) Termostat 2 (rys. l) sk9adajfcy si< z Eeliwnej cylindrycznej 9aMni powietrznej 8 o grubogci Gcianek nie mniejszej nie 6 mm o wymiarach dopasowanych do wymiarów tygla 1 i blaszanego p9aszcza 9, na którym osadzony jest ko9nierz tygla l. P9aszcz przymocowany jest do 9aMni powietrznej trzema Grubami i tulejkami 12 (rys. l) o Grednicy nie wi<kszej nie 9,5 mm i wysokogci umoeliwiajfcej ustalenie odleg9ogci mi<dzy 9aMniF powietrznf 8 a p9aszczem blaszanym 9 wg rys. l

5 4. PRZYGOTOWANIE DO POMIARU Przygotowanie aparatu Tygiel przemyh benzynf do ekstrakcji lub innym podobnym rozpuszczalnikiem i dok9adnie osuszyh w celu usuni<cia benzyny. Aparat ustawih w miejscu o przyciemnionym Gwietle i os9onih w celu zabezpieczenia od przewiewu. Przygotowanie próbki JeEeli badany produkt zawiera powyeej 0,05 /o wody, naleey go odwodnih chlorkiem wapniowym w temperaturze 20±5 C lub przez sfczenie przez bibu9< do sfczenia lub przez zwój suchej waty. Przy oznaczaniu temperatury zap9onu produktu o lepkogci wyeszej nie 36 cst w temperaturze 50 C naleey produkt przeniegh do kolby stoekowej pojemnogci 250 cm 3 z doszlifowanym korkiem, do której wprowadzih och9odzonf substancj< odwadniajfcf. Kolb< zamknfh i zawartogh jej dok9adnie wymieszah. Nast<pnie zawartogh kolby ogrzewah na 9aMni wodnej ae do uzyskania ca9kowitej p9ynnogci produktu w temperaturze co najmniej o 17 C nieszej od przewidywanej temperatury zap9onu. Nie dopuszcza si< ogrzewania próbki d9ueej nie to jest konieczne do uzyskania ca9kowitej jej p9ynnogci. W czasie ogrzewania zawartogh kolby naleey od czasu do czasu mieszah przez wstrzfsanie. Do pomiaru pobierah produkt po uprzednim oddzieleniu od substancji odwadniajfcych. W przypadku, gdy w badanym produkcie przewiduje si< zawartogh lotnych substancji, próbki nie naleey ogrzewah ani odwadniah. 5. WYKONANIE OZNACZANIA Przed rozpocz<ciem pomiaru zanotowah wysokogh cignienia barometrycznego. Do czystego i osuszonego tygla ustawionego poziomo wlah badany produkt do poziomu zaznaczonego wskamnikiem (rys. 2). Na tygiel na9oeyh pokryw< z odpowiednim dla badanego produktu termometrem, po czym umiegcih ca9ogh w termostacie. SprawdziH szczelnogh zamkni<cia pokrywy oraz zasuwy obrotowej i rozpoczfh ogrzewanie i mieszanie badanego produktu. Ogrzewanie naleey tak uregulowah, aby przyrost temperatury wynosi9 5-6 C/min. Mieszad9o uregulowah tak, aby pr<dkogh obrotowa wynosi9a obr./min. Próby zap9onu przeprowadzah przez przekr<cenie ga9kf 6 (rys. l), obnieajfc palnik z p9omieniem w cifgu 0,5s do wn<trza tygla na l s, z równoczesnym zaprzestaniem mieszania. P9omie! palniczka urzfdzenia zapalajfcego powinien mieh kszta9t zblieony do kulki o Grednicy 4 mm. PierwszF prób< temperatury zap9onu naleey przeprowadzah w temperaturze o 17 C nieszej od przewidywanej temperatury zap9onu. Nast<pne próby produktów o przewidywanej temperaturze zap9onu nieszej nie 104 C przeprowadzah przy kaedym przyrogcie temperatury o 1 C, a produktów o temperaturze zap9onu wyeszej nie 104 C po kaedym przyrogcie temperatury o 3 C

6 Za temperatur< zap9onu badanego produktu naleey przyjfh temperatur<, przy której nastfpi pierwsze nag9e zapalenie si< par produktu wewnftrz tygla (niebieski p9omie! nad ca9f powierzchnif produktu). Zapaleniu towarzyszy zazwyczaj lekki wybuch i zgagniecie p9omienia palnika. W przypadku badania nieznanego produktu naleey wykonah wst<pne, orientacyjne oznaczanie temperatury zap9onu. Po ustaleniu przyblieonej temperatury zap9onu wykonah oznaczanie w sposób opisany wyeej. W przypadku gdy pomiar jest wykonywany przy cignieniu barometrycznym róenifcym si< od 1,013 atm, naleey obliczyh poprawk< do oznaczanej temperatury zap9onu, w C, wg wzoru: gdzie: p - cignienie barometryczne, przy którym wykonano oznaczanie, atm. Poprawk< dodah do oznaczanej temperatury zap9onu z uwzgl<dnieniem jej znaku. 6. WYNIKI Za wynik naleey przyjfh GredniF arytmetycznf co najmniej dwóch wyników oznacze! nie róenifcych si< mi<dzy sobf o wi<cej nie podano w tabl. 1. Tabela 1. Temperatura zap9onu o C Powtarzalno; o C Odtwarzalno; o C do 104 w9fcznie 2 3,5 powyeej 104 5, SPRAWOZDANIE Sprawozdanie powinno zawierah: wst<p teoretyczny, krótki opis pomiarów, schemat stanowiska pomiarowego, wyznaczonf temperatur< zap9onu oleju nap<dowego wskazanego przez prowadzfcego, wnioski. LITERATURA [1] Podnia9o A.: Paliwa, oleje i smary w ekologicznej eksploatacji. Poradnik, WNT, Warszawa [2] TOTAL: Przemys9owe Grodki smarne, Poradnik, edycja Opracowa9: dr ine. Hubert KUSZEWSKI, dr ine. Pawe9 WOJEWODA Rzeszów