Низкотемпературные свойства дизельных топлив

К низкотемпературным характеристикам топлива относят температуры его помутнения и начала кристаллизации. В состав дизельного топлива входят парафиновые углеводороды, которые при понижении температуры в первую очередь начинают переходить в твердое состояние.

Нижний температурный предел возможного применения топлива характеризуется температурой помутнения, при которой нарушаются его фазовая однородность и прозрачность, появляются мелкие кристаллики, хлопья. При помутнении топливо не теряет текучести, но размеры микрокристалликов не позволяют им проходить через фильтры тонкой очистки, в результате чего подача топлива прекращается.

Температура начала кристаллизации обычно на 10 0С ниже температуры помутнения. Кристаллизация сопровождается потерей подвижности топлива, что затрудняет его использование в двигателе и перекачивание из одного резервуара в другой.

Температура застывания последняя определяет условия складского хранения топлива — условия применения топлива, хотя в практике известны случаи использования топлив при температурах, приближающихся к температуре застывания. Для большинства дизельных топлив разница между Tп и Tз составляет 5—7 °С. В том случае, если дизельное топливо не содержит депрессорных присадок, равна или на 1—2 °С ниже Tп. Для топлив, содержащих депрессорные присадки на 10 °С и более ниже Tп [31].

Еще совсем недавно казалось, что низкотемпературные свойства дизельного топлива в достаточной мере характеризуются двумя параметрами — температурой помутнения и температурой застывания, однако с эксплуатационной точки зрения эта характеристика топлива явно необъективна. При перекачке топлива под давлением кристаллическая структура парафинов механически разрушается, и топливо может приобрести свойства текучести при температурах ниже температуры застывания. Например, дизельное топливо с температурой застывания минус 30 °С в определенных условиях прокачивалось при минус 50°С. Сейчас в стандарты многих стран введен еще один параметр — предельная температура фильтруемости ПТФ (табл. 2.9) и разработана методика ее определения [32]. Для стран, входящих в НАТО, разработана единая военная спецификация на дизельные топлива, в которой для оценки низкотемпературных свойств предусмотрена только предельная температура фильтруемости [33]. Эта температура демонстрирует способность топлива протекать через стандартный фильтрующий элемент при точно оговоренных условиях. Она в большей степени характеризует низкотемпературные свойства топлив применительно к реальным условиям его использования и особенно удобна при сравнении различных партий топлива, а также сравнении способности присадок изменять форму и размеры кристаллов парафина.

Возвратное топливо, сливаемое в бак, при рациональном размещении сливной и заборной трубок способствует подаче к фильтру подогретого топлива. Но при очень низких температурах этого может оказаться недостаточно для растворения образовавшихся кристаллов парафина. Уместно также напомнить, что образовавшиеся при некоторой температуре кристаллы растворяются при гораздо более высокой температуре: «мягкий» парафин плавится при 42 .45 °С, «твердый» — при 54 .57 °С, а «озокерит»— при 78 .80 °С. Кроме того, при запуске двигателя в бак сливается, естественно, холодное топливо.

Таблица 2.9. Значения предельной температуры фильтруемости

В дизельных топливах содержится довольно много углеводородов с высокой температурой плавления. Для всех классов углеводородов справедлива закономерность: с ростом молекулярной массы, а следовательно, и температуры кипения повышается температура плавления углеводородов. Однако весьма сильное влияние на температуру плавления оказывает строение углеводорода. Углеводороды одинаковой молекулярной массы, но различного строения могут иметь значения температур плавления в широких пределах. Наиболее высокие температуры плавления имеют парафиновые углеводороды с длинной неразветвленной цепью углеводородных атомов. Ароматические и нафтеновые углеводороды плавятся при низких температурах (кроме бензола, н-ксилола), однако эти углеводороды, но с длинной неразветвленной боковой цепью, плавятся при более высоких температурах. По мере разветвления цепи парафинового углеводорода или боковой парафиновой цепи, присоединенной к ароматическим или нафтеновым кольцам, температура плавления углеводородов снижается.