1. Введение
Цель – определение огнеопасности моторных масел
Задачи:
· определить температуру вспышки и воспламенения в открытом тигле;
· определить примерное содержание бензина в масле в %.
2. Теория
При нагревании моторные масла испаряются. Пары масла, смешиваясь с воздухом, образуют взрывчатую смесь.
Температура вспышки - это минимальная температура, при которой пары масла, нагретого в специальном приборе (рис. 3.3), образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся от постороннего источника огня.
Температура воспламенения - это такая температура нагретого масла, при которой оно загорается самопроизвольно.
Температуры вспышки и воспламенения характеризуют огнеопасность нефтепродукта. По температуре вспышки можно судить о характере углеводородов, входящих в состав масла, а также о наличии примеси топлива в нем. В присутствии топлива значительно снижается температура вспышки масел: при попадании в масло 1% бензина вспышка снижается с 200 до 170°С, а наличие в масле 6% бензина - снижает ее почти в два раза. Вследствие этого увеличивается расход смазочного масла.
На температуру вспышки оказывают влияние давление и влажность воздуха. С повышением атмосферного давления температура вспышки несколько увеличивается, а с возрастанием влажности воздуха - снижается. Смесь паров масла с воздухом воспламеняется при определенной минимальной концентрации паров в воздухе, которая соответствует нижнему пределу взрываемости.
3. Оборудование
3.1. Активные клавиши
Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:
W, S, A, D – для перемещения в пространстве;
F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);
Ctrl – присесть;
F10 – выход из программы.
Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры
Рис. 3.2. Функции манипулятора
Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.
Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).
Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).
Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.
3.2. Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы
Рис. 3.3. Определение температуры вспышки в открытом тигле
1 − термометр; 2 − внутренний тигель; 3 − наружный тигель;
4 − электрическая плитка.
4. Порядок выполнения работы
4.1. Стартовое положение:
В закрытом шкафу находятся семь канистр с различными маслами (рис. 4.1). Каждой канистре соответствует своя табличка с обозначением марки масла.
Рис. 4.1. Канистры с маслами
На столе находится ящик с песком (1) и ложка для засыпания песка в тигель (2) (рис. 4.2). Также на столе находятся два пустых тигля: больший (внешний) для песка (3) и меньший (внутренний) для масла (5), воронка (4) и канистра для отработанного топлива (6).
Рис. 4.2. Дополнительное оборудование
В вытяжном шкафу (рис. 4.3) находятся: плитка электрическая (2); термометр, градуированный от 0 до 400С° (5); шаблон для измерения уровня масла (4); штатив для удержания термометра в подвешенном состоянии (3); спички для поджига масла (1).
Рис. 4.3. Оборудование вытяжного шкафа
4.2. Порядок проведения:
1. При помощи ложки пересыпьте песок в больший тигель. Под меньшим тиглем должен быть слой песка толщиной 5-8 мм (объем пересыпанного песка – 8 ложек). Положите ложку на место.
2. Возьмите канистру из шкафа. Открутите крышку канистры.
3. Налейте масло в меньший тигель. Наливайте медленно, в любой момент налив можно остановить, поставьте канистру на стол. Закрутите крышку канистры, уберите ее в шкаф.
4. Затем можете применить шаблон уровня к меньшему тиглю. Уровень масла со вспышкой до 210°С должен быть на 12 мм ниже верхнего уровня (маленький треугольник на шаблоне); со вспышкой свыше 210°С на 18 мм ниже верхнего уровня (большой треугольник на шаблоне).
Рис. 4.1. Измерение уровня масла шаблоном
5. Установите тигель с песком на плитку, на него расположите тигель с маслом.
6. Закрепите термометр на штативе.
7. Включите плитку, для чего поверните рукоятку в положение 1 или 2. Положение 1 соответствует нагреву со скоростью 4°С/мин; положение 2 - со скоростью 10°С/мин.
8. Наружный тигель прибора нагревают так, чтобы испытуемый нефтепродукт нагревался со скоростью 10°С в минуту, а за 40°С до ожидаемой температуры вспышки - со скоростью 4°С в минуту.
За 10°С до ожидаемой температуры вспышки через каждые 2°С подъема температуры медленно проводят пламенем зажигательного приспособления (спичками) по краю тигля на расстоянии 12 мм от уровня жидкости. Длина пламени должна быть 3-4 мм, а длительность каждого испытания не более 2-3 сек. Моментом вспышки считается появление пламени над всей поверхностью нефтепродукта. В случае появления неясной вспышки она должна быть подтверждена последующей вспышкой через 2°С.
Если после установления температуры вспышки требуется установить температуру воспламенения испытуемого нефтепродукта, то продолжают нагревать наружный тигель так, чтобы температура нефтепродукта повышалась со скоростью 4°С в минуту. Повторяют испытание пламенем зажигательного приспособления через каждые 2°С подъема температуры нефтепродукта.
За температуру воспламенения принимают температуру, показываемую термометром в тот момент, когда испытуемый нефтепродукт при поднесении к нему пламени зажигательного приспособления загорается и продолжает гореть не менее 5 сек.
Если температура масла равна или больше температуры вспышки, то масло вспыхивает на 5 секунд и потом тухнет. Если температура масла меньше, вспышки не происходит (через 2 секунды при необходимости можно брать новую спичку);
9. Определив температуру вспышки (при необходимости и воспламенения), необходимо остудить масло. Выключите плиту и дождитесь остужения до температуры ниже 50°С.
10. Открутите крышку на канистре для слива. Установите сливную воронку на канистру и слейте масло из тигля. Уберите воронку и закрутите крышку. Ссыпьте песок обратно в ящик.
11. Опыт с каждым видом масла проводится дважды.
12. Результаты измерения заносятся в таблицу.
4.3. Обработка результатов
Расхождения между двумя параллельными определениями при температуре вспышки до 150°С не должны превышать 4°С, а при температуре вспышки свыше 150°С – 6°С. Расхождения между двумя параллельными определениями температуры воспламенения не должны превышать 6°С.
|
Показатели |
Марка моторного масла |
Среднее значение по результатам двух опытов |
Значение температуры вспышки по ГОСТ |
|
|
Опыт №1 |
Опыт № 2 |
|||
|
tвсп, 0С |
|
|
|
|
|
tвоспл, 0С |
|
|
|
|
По окончании работы студентом делается вывод о соответствии температуры вспышки испытуемого моторного масла значениям ГОСТ (приложение 1, 2), огнеопасности и пригодности его к применению.
4.4. Приложение 1
Таблица 4.1
Характеристики масел групп Г1, В и В1
|
Показатели |
М-6з/12Г1 |
М52/10Г1 |
М-4з/6В1 |
М-8В |
М-6з/10В |
|
Вязкость кинематическая, мм2/с при темп.: 1000С 00С -180С -300С |
≥12 - ≤10400 - |
10-11 - не норм. - |
5,5-6,5 - 1100-2600 ≤11000 |
7,5-8,5 ≤1200 не норм. - |
9,5-10,5 - ≤900 - |
|
Индекс вязкости, не менее |
115 |
120 |
125 |
93 |
120 |
|
Массовая доля, %, не более: механических примесей воды |
0,015 следы |
0,015 следы |
0,02 следы |
1,015 следы |
0,02 следы |
|
Температура, 0С: вспышки в открытом тигле, не ниже застывания, не выше |
210 -30 |
200 -38 |
165 -42 |
207 -25 |
190 -30 |
|
Коррозионность на пластинках из свинца, г/м2, не более |
отсутствие |
не норм. |
5,0 |
10,0 |
4,0 |
|
Моющие средства по ПЗВ, баллы, не более |
0,5 |
- |
1,0 |
- |
0,5 |
|
Щелочное число, мг КОН/г, не менее |
7,5 |
0 |
5,5 |
4,2 |
5,5 |
|
Зольность сульфатная, %, не более |
1,3 |
0,9 |
1,3 |
0,95 |
1,3 |
|
Стабильность по индукционному периоду осадкообразования (ИПО), ч: 15 20 30 |
- - выдерж. |
- не норм. - |
выдерж. - - |
- - выдерж. |
- - выдерж. |
|
Цвет, ед. ЦНТ, не более: без разбавления с разбавлением 15:85 |
7,5
- |
5,0
- |
-
3,0 |
-
3,5 |
-
3,0 |
|
Плотность при 200С, кг/м3, не более |
900 |
900 |
880 |
905 |
890 |
|
Массовая доля активных эл-в, %, не менее: кальция цинка фосфора |
0,23 0,10 - |
0,20 0,12 - |
- - - |
0,16 0,09 0,09 |
- - - |
|
Вязкость динамическая, мПа∙с, не более, при температуре: -180С -150С |
- 4500 |
2300 - |
- не норм. |
- - |
- - |
4.5. Приложение 2
Таблица 4.2
Характеристики масел группы Г2 для автотракторных и транспортных двигателей
|
Показатели |
М-8Г2 |
М-10 Г2 |
М-8Г2к |
М-10Г2к |
М-14Г2к |
М-8Г2У |
М10Г2У |
||||
|
Вязкость кинематическая, мм2/с, при темп.: 1000С, 00С, не более -120С |
8,0±05 1200
- |
11±0,5 -
- |
8±0,5 1200
- |
11±0,5 -
- |
14-15 -
- |
8-9 -
4000 |
11-12 -
- |
||||
|
Индекс вязкости, не менее |
85 |
85 |
95 |
95 |
90 |
95 |
90 |
||||
|
Темп., 0С, вспышки в открытом тигле, не ниже застывания, не выше |
200 -25 |
205 -15 |
210 -30 |
220 -18 |
215 -25 |
210 -30 |
225 -15 |
||||
|
Корроз-сть на пластинках из свинца, г/м3, не более |
20 |
20 |
отсутствует |
||||||||
|
Моющие свойства по ПЗВ, баллы, не более |
1,0 |
1,0 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
- |
- |
||||
|
Термоокисли-тельная стабильность при 2500С, мин, не менее |
60 |
90 |
65 |
65 |
- |
- |
- |
||||
|
Щелочное число, мгКОН/г, не менее |
6,0 |
6,0 |
6,0 |
6,0 |
6,0 |
7,5 |
7,5 |
||||
|
Зольность сульфатная, % (масс. доля), не более |
1,65 |
1,65 |
1,15 |
1,15 |
1,15 |
1,35 |
1,35 |
||||
|
Стаб-сть по индукц. периоду осадкообразования (ИПО), выд-ет, ч. |
35 |
40 |
35 |
50 |
50 |
45 |
55 |
||||
|
Цвет с разб-нием 15:85, ед. ЦНТ, не более |
4,5 |
5,0 |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
||||
|
Плотность при 200С, кг/м3, не более |
905 |
905 |
905 |
900 |
910 |
905 |
905 |
||||
|
Массовая доля активных элементов, %, не менее: кальция бария цинка фосфора |
0,15 0,45 0,06 0,06 |
0,15 0,45 0,06 0,06 |
0,19 - 0,05 0,05 |
0,19 - 0,05 0,05 |
0,19 - 0,05 0,05 |
0,3 - 0,1 0,05 |
0,3 - 0,1 0,05 |
||||
|
Степень чистоты, мг/100 г, не более |
500 |
500 |
450 |
500 |
- |
- |
- |
||||
Примечание. Для всех масел массовая доля, %, не более: механических примесей 0,015; воды - следы.
5. Контрольные вопросы
1. Что образует взрывчатую смесь?
2. Дать определение температуры вспышки?
3. Дать определение температуры воспламенения?
4. Какие показатели характеризуют огнеопасность нефтепродукта?
5. О каких параметрах можно судить по температуре вспышки масла?
6. На сколько градусов изменяется температура вспышки при попадании в масло 1% бензина?
7. Какие параметры оказывают влияние на температуру вспышки масла?
8. Что можно определить по нижнему пределу взрываемости?
9. С какой скоростью производится нагрев образца масла?
10. Какова должна быть толщина песка под меньшим тиглем?
11. Сколько масла требуется налить в тигель?
12. Как определить температуру вспышки?
13. Что принимают за температуру воспламенения?
14. Перечислите составляющие прибора для определения температуры вспышки?
6. Отчет
Отчет должен содержать:
1. Цель лабораторной работы.
2. Задачи лабораторной работы.
3. Приборы и материалы (зарисовать прибор и перечислить марки испытуемых образов масла).
4. Ход работы (перечислить основные этапы проведения лабораторной работы).
5. Результаты измерений (таблица).
6. Вывод.
7. Список использованной литературы
1. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы / Л.С. Васильева. - М.: Транспорт, 1986.
2. Грамолин А.В. Топлива, масла, смазки, жидкости, материалы для эксплуатации и ремонта автомобилей / А.В. Грамолин, А.С. Кузнецов. - М.:Машиностроение, 1995.
3. Колобов М.П. Эксплуатационные материалы для автомобилей и специальных машин / М.П. Колобов. - М.:ДОСААФ, 1987.
4. Малкин А.Я. Химики – автолюбителям / А.Я. Малкин. - Л., 1990.
5. Манусадьжянц О.И. Автомобильные эксплуатационные материалы / О.И. Манусадьжянц, Ф.В. Смаль. - М.:Транспорт,1989.
6. Учебник лаборанта склада горючего / под ред. Потапенко В.М. - М.:ВИМО СССР, 1975.
8. Авторы
Лабораторная работа «Определение температуры вспышки и воспламенения в открытом тигле» по дисциплине: «Эксплуатационные материалы и экономия топливно-энергетических ресурсов»
Методическое обеспечение: Алекперова Е. А.
Редактор: Яковлев О.В.
3D-графика: Черезов К.М.
Script-программирование: Каздыкпаева А.Ж.