Способ определения детонационной стойкости моторных топлив

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ54 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МОТОРНЫХ ТОПЛИВСпособ определения детонационной стойкости моторных топлив, включающий термостатирование реакционного сосуда постоянного объема, подачу в него топливно-воздушной смеси и ее распыление при избыточном давлешпдг, отличающийся тем что смесь поджигают в сосуде, адетонационную стойкость определяют по величине электрического сигнала датчика детонацтш, установленногб в реакционном сосуде.(71) Заявитель Акционерное общество закры того типа Биотехинвест, Всесоюзныйнаучно-исследовательский институт по переработке нефти (КН)(73) Патентообладатель Акционерное общество закрытого типа БиотехинвестИзобретение Относится к области нефтепереработки и иефтехншш, в частности, к теквшсе определения детонационной стойкости топлив по моторному методу и по исследовательском) методу, дзключаюпше подану топлива в реакционную емкость с переменной степенью сжатия,распыление и воспламенение смеси определение детонационной стойкости.Наиболее бдхизким по технической сущности и досгшаемому результату является способ, оскованный на шшциировашш низкотемпературной реакции газофазного окисления топлив. Способ предусматринает термостатирование реакционной емкости постоянного объема до температуры 250-35 ОС подачу - порции испытуемого топлива, смешивание его с-содержащимся в емкости при атмосферном давлении воздухом, холоднопламенное окисление образовавшейся горячей смеси. При этом температура в реакционной емкости повышается. Величина прироста температуры п время наступления ее максимального значения характеризуют детонационную стойкость моторного топлива. С ухудшением детонацнонной стойкости пробы прирост температуры увеличивается, и время наступления ее максимального значения сокращается 1.Способы и методы, основаннысна изучении холоднопламенных процессов, обладают рядом достоинств они сравнительно дешевы, при их применении потребляется незначительное количество образца, их легко включить в технологическую схему для испытания продуктов в потоке а также использовать в системе автоматического управления. Но у этого способа имеется один существенный недостаток испыТЕНИ ТОЦЛИВЗ ПРОВОДЯТСЯ В УСЛОВИЯХ, ВВСЬМЭ. далеких отусловий работы двигателя. В двигателе детонация происходит в процессе сгораъшя тошшва, а в рассматриваемом способе до сгорания вообщедело не доходит. Таким образом, изучаются лишь явлениярпроисходяЩИе с топливом в процессе подготовки к сгоранию, предпламенные процессыЦ Различие между условиями сгорания топлива в двигателе в его испытания в условиях холоднопламенного окисления ограничивает возможности данного способа испытаю/ш. Упомянутый способ дает хорошие результаты при испытании однородных образцов топлив известною состана с незначительным его изменением, например, на выходе из технологической установки. Если же состав топлива неизвестен, то результаты испытания могут бытьвеиадежными. Кроме того, этим способом практически невозможно оценить эффективность антидетонационных присадок, т. к механизм их действия совершенно различен, и судить об их эффективности по холоднопламенньш процессам невозможно. Поэтому данный способ рекомендуется использовать для контроля процессов смешеииздпв которых не применяются антидетонационные присадки, в частности,тетраэтиловый свинец.Изобретение направлено на решение технической задачи, связанной с определением детонационной стойкости моторных топлив в условиях, приближенных к работе двигателя внутреннего сгорания, и достижение при этом технического результата, а именно повышение степени достоверности определения детонационной стойкости и расширение области примененияспособа, в тщетности, дляоценки эффективности антидетонационньтх присадок.Задача решена тем, что в способеопределения детонационной стойкости моторных топ 10лив, включающем термостатирование реакционного сосуда постоянного объема, подачу в него топливно-воздушной смеси и ее распыление при избыточном давлении, смесь поджигают в сосуде, а детонационную стойкость определяют но величине электрического сшнала от датчика детонации, установленного в реакционном сосуде.Предложенный способ позволяет определять детонационную стойкость топлива по интенсивности детонации горючей смеси, воспламеняемой в реакторе искровым разрядом. Интенсивность детонации является характернстикой детонационной стойкости топлива чем выше интенсивность детонации, тем ниже детонационная стойкость. Данные об интенсивности детонации получают от установленного в реакторе датчика детонации.Нами использован магнитострикционный датчик детонации. Действие датчика детонации основано на магнитострикционном-эффекте. Под воздействием детонационных ударных волн происходит вибрационная деформация магнитострикционнош стержня и в обмотке стержня возникает электрическое напряжение,пропорциональное интенсивности детонации. Это напряжение регистрируют осциллографом или другим измерительным прибором, например, цифровьш вольтметром и по его везти-тише судят об тенсивности детонации. Магнитострикционный датчик - не единственный прибор измерения интенсивности детонации. ДляЭТОЙ ЦЕЛИ МОЖНО ИСПОЛЪЗОВЗТЬ, напршиер, ПЬ зодатчик, который ПОД ВОЗДСТИМ ДЕТОНЗ пионных ударных волн также вырабатывает электрический сигнал. Нами взят магнитостршщионттьгй датчик потому, что он пшроко применяется при моторных испытаниях топлив.Способ иллюстрируется следующшш чертежами на фиг. 1 показана схема устройства для реализации способа определения детонациоъшой стойкости топлива, на фиг. 2 - детонационные характеристики топлива без присадки (а) и с тегразтиловым свигщом (б).Устройство для реализации способа (фиг. 1) состоит из стального цилиндрического реактора 1 постоянного объема. Вокруг реактора рас положен электрический нагреватель 2,который покрыт слоем теплоизоляции 3. Температуру в реакторе контролируют с помощью термопары 4, связанной с гальванометром. На верхнем днище реактора расположены впускной клапан 5 и искровой разрядник (свеча зажигания) б На нижнемосновании реактора установлены выпускной вентиль 7 и датчик детонации 8, связанный с запоминающим осциллографом. ,Испьхтываемое тошшво дозируется и вводится в реактор через трехходовый кран 9 и П-образную трубку 10. Воздух вреактор подается из ресивера через воздушный клапан Н.Способ реализуют следующим образом. Исследуемый объем топлива вводят через П-образную трубку 10, затем кран 9 поворачивают по часовой стрелке на 90 и нажатием на рычаг одновременно открывают впускной клапан 5 и воздушный клапан 11. В процессе вдувания топливо распыляется, смешивается с воздухом,нагревается и образует горючую смесь. Через заданный промежуток времени оба клапана одновременно закрывают и горючую смесь поджигают искровым разрядом. В резушэтате сгорания смеси возникает детонация, интенсивность которой зависит от дегонационной стойкости испытываемого тошшва. Сигнал от датчика детонации поступает на осциллограф,где и фиксируется интенсивность детонации. После сгорания смеси открывают выпускной вентиль 7, через 5 который производят сброс продуктов сгорания из реактора, Затем открывают впускной и воздушный клапаны 5 и 11 и продувают реактор чистым воздухом. Клапаны 5, 11 и вентиль 7 закрывают. Устройство вновь готово к испытанию.Испытание топлив производят аналогично стандартной методике для определения, октановых чисел. В процессе разработки методики выбирают температуру реактора и при этой температуре производят испытания. В зависимости от объектов испытания и решаемой задачи температура реактора изменяется в пределах 150 - 35 ОС.Давление воздуха для каждой пробы, в за висимости от ее детонационной стойпсости вы бирают так, чтобы интенсивность детонации в процессе испытания не выходила за пределы принятых по методике значений. В зависимости от конкретной методики соотношение топдиво/воздух выбирают двумя приемами.По первому приему, изменяют объем подаваемого в реактор топлива и выбирают такое соотношение топливо/ воздух, при котором наблюдается максимальная интенсивность детонации, полученную интенсивность детонации сравнивают с интенсивностью детонации эталыжных топлив и по полученным результатам судят о детонационной стойкости испытуемого топлива. Этот прием желательно применять при испытании образцов топлив, существенно отличающихся друг от друга по составу, либо топлив неизвестного состава.Второй прием рассчитан на испытание топ лив близкого состава, например, при испытании продуктов в технологическом потоке. В этом случае оптимальный состав смеси, соответствуюпшй максимальной интенсивности детонации, выбирают в процессе разработки методики и испытание всех проб в этих услоВИЯХ.С целью изучеъшя дашгых-об изменении ин тенсивности детонации в зависимости от составатоплива со следующими соотношениями изооктава и нормального гептана 6733 7525 8515 100. (Условия испытания давление 3 атм., температура 260 С).См. таблицу.Как Свидетельствуютданные таблицы, инТВНСТ/ШНОСТЬ ДЕТОНЗЦИИ СНИЖНСТСЯ ПО мере УВВ личения содержания изооктана в испы-гуемом образце, иными словами, способ позволяет с уверенностью судить о детонационной стойкости топлива смещенного состава.Для получения данных об изменении интенсивности детонации топлива в результате применения антидетонационных присадок,испытанию подвергают смеси 75 И, изооктана с 25 И, нормального гептана в чистом вице и с добавкой тетраэтилового свинца в соотношении 1 мл ТЭС на 1 л топлива.Как видно на фиг. 2, в отличие от чистой смеси, кривая детонации топлива с ТЭС имеет срезанный пик. Таким образом, способ позволяетоцевить детонационную стойкость топлив, содержащих антидетонационные присадки.Приведенные испытания выполнены на макете прибора с цилиндрическим реактором объемом 0,5 л.При среднем давлении испытания 5 кг/см и температуре 250 С расход воздуха на весь цикл для испытанного реактора составляет около З л. Следовательно, одною стандартного баллона сжатого воздуха (объем - 40 л, давление - 150 кг/см ) хватит на 2000 циклов испытаний.Расход топлива на одно измерение в зависимости от давления воздуха составляет 0,15 0,5 мл. Следовательно, для вьшсшневия, например,10 измерений максималшнъй расход образца будет не более 5 мл. Это в 60 раз меньше, чем при определении октанового числа по. моторному или исследоватешюкому методам. Соответственно сокращаются вредные выбросы в атмосферу. Благодаря такому малому расходу образцов, все трудности по обеспечению микропилотввпс установок испытаниями гнушаются.При работе на макете прибора, ручном его управлении и регистрации результатов испытания поташ цикл одною измерения длится не более 30 с. При работе на прошппленном образце прибора с автоматизированным управлением и регистрацией результатов испытания это время может быть сокращено до нескольких секунд. Таким образом, для вьнтошгения 10 циклов измерений потребуется 1 - 2 мин.Такой прибор, снабженный программатором,легко включить в поток технологической установки и в систему автоматического управления. 7детонационные дсарактеристинн топлива а и без присадки,б с тетраэтиловын- свинцон.Заказ 1268- Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.