Вязкость дизельного топлива

Дизтопливо (солярка) – довольно распространённый нефтепродукт, который используется в качестве топлива для работы двигателей внутреннего сгорания. Для эффективной работы ДВС в разные периоды года рекомендовано использование арктического, зимнего или летнего топлива, которое должно соответствовать требованиям определённых стандартов, иметь строго установленный фракционный состав и другие характеристики, в частности, вязкость. Предлагаем рассмотреть, что такое вязкость дизельного топлива, от чего она зависит и на что влияет

Что такое вязкость солярки

ДТ – востребованный продукт, который получают путём перегонки сырой нефти. Солярка подаётся насосом из топливного бака, смешивается с частицами воздуха и впрыскивается форсунками в камеры сгорания, где в дальнейшем происходит её воспламенение и выделение тепловой энергии, которая затем расходуется для работы различных узлов и агрегатов автомобилей, грузовой, сельскохозяйственной и другой специализированной техники.

Одной из важнейших характеристик, которая определяет качество солярки, является показатель вязкости дизельного топлива. Под этим параметром подразумевается степень внутреннего трения между частичками, образующегося вследствие сил сцепления молекул между собой. Данная характеристика является обратно-пропорциональным свойством текучести. Вязкость представляет собой сопротивление, оказываемое частицами горючей жидкости (углеводородов) при их взаимном перемещении под воздействием внешних сил.

Нередко вязкость характеризуют как «жирность» дизтоплива. В случае визуальной проверки горючая жидкость с хорошей плотностью при полном испарении должна оставлять на бумажном листке жирное пятно, по краю которого не должно быть разводов или потемнений. Если после испарения остаётся почти незаметное пятнышко, наблюдаются следы желтоватого или коричневого оттенка либо небольшие тёмные точки, это значит, что дизтопливо является разбавленным.

Вязкость сильно отличается у разных групп солярки:

• летняя: 4 - 6 мм²/с;
• зимняя: 1.9 - 5 мм²/с;
• арктическая: 1.5 - 4 мм²/с.

Разновидности вязкости дизтоплива

Эта характеристика бывает абсолютной (динамической, кинематической) и условной. Динамическая вязкость как раз представлена коэффициентом внутреннего трения. Единица измерения этого свойства – Пуаз (П) или сантиПуаз (сП, 1/100 часть Пуаза). Данная характеристика определяет свойство дизтоплива при взаимном перемещении слоев горючей жидкости (например, при переливании солярки или другом движении молекул).

Кинематическая вязкость является удельным коэффициентом внутреннего трения. Зависимость указанных свойств можно понять по следующей формуле: ν = η / ρ, где:

• ν – кинематическая вязкость;
• η – динамическая вязкость;
• ρ – плотность (удельный вес) дизтоплива.

Отметим, что многие свойства дизельного топлива во многом зависят от температуры окружающей среды, поэтому при обозначении дополнительно указывается и значение термометра, при котором измерена характеристика дизеля. Кинематическая вязкость солярки измеряется в Стоксах (Ст) или сантиСтоксах (сСт, сотая доля Стокса). Стоит учесть, что 1 сСт имеет дистиллированная вода при температуре +20.2 градуса по Цельсию.

В таблице представлены единицы измерения внутреннего трения дизтоплива.

Нередко используют условную вязкость. Эта характеристика является отвлечённой, безразмерной величиной, которая показывает, насколько отличается внутреннее трение частиц солярки при определённой температуре измерения от параметра, который имеет дистиллированная вода при +20 градусах. Условная характеристика выражается в градусах и обозначается °ВУ_t.

На практике условную вязкость дизельного топлива используют довольно редко. Данный параметр регламентируется ГОСТ 6258-82. В большинстве случаев учитывается кинематическая характеристика внутреннего трения, которую нормируют также в отношении разных марок моторного и другого масла. Динамическая вязкость обычно определяется, если наблюдается плохая текучесть солярки и приходится продавливать горючую жидкость сквозь капилляры под воздействием внешних сил. Для этого применяют капиллярные и ротационные вискозиметры (соответствуют ГОСТ 1929-51). Обычно такие приборы используют при определении внутреннего трения нефтепродуктов при низких температурах.

Как вязкость топлива влияет на работу двигателя

Вязкость является важным свойством дизельного топлива, которое напрямую влияет на работу и безопасность двигателя, топливных фильтров и других основных элементов системы в процессе их эксплуатации. Избыточная или недостаточная текучесть солярки может приводить к следующим последствиям:

• Если плотность горючего будет меньше положенного значения, оно будет просачиваться через зазоры секций топливных насосов. Низкая вязкость способствует увеличению износа внутренних деталей моторов (плунжеры, форсунки, гильзы и нагнетательные клапаны насосов). Также из-за малого внутреннего трения частиц снижается «жирность», что не может гарантировать достаточную смазку деталей ДВС и топливной системы.
• При высокой вязкости солярки топливные насосы неспособны качественно прокачивать горючую жидкость по трубопроводной системе и сквозь фильтры, к тому же существенно ухудшается эффективность распыления форсунок. Это становится причиной более продолжительного сгорания и сниженного показателя испарения дизтоплива. В таких условиях происходит закоксовывание сопел форсуночных распылителей, оседание нагара на поверхности цилиндров вследствие неполного сгорания солярки в камерах. В зимний период времени из-за повышенной вязкости солярки затрудняется запуск двигателей вследствие увеличения плотности при отрицательных температурах.

Стоит учесть, что чем выше показатель вязкости дизельного топлива при +20 градусах, тем быстрее увеличивается плотность горючей жидкости во время снижения температурного режима. По этой причине зимняя солярка менее густая и плотная по сравнению с летней.

Важно! Лучшие эксплуатационные характеристики имеют сорта ДТ средней вязкости – от 2.5 до 4 мм²/с при +20 градусах. Такая солярка сохраняет свои свойства при снижении окружающей температуры, а текучесть по трубопроводным каналам топливной системы остаётся довольно высокой.

На какие параметры нужно обращать внимание при покупке солярки

На нефтеперерабатывающих заводах расчёты осуществляются по массе (тонны), тогда как покупатели считают жидкое горючее по объёму (литры). Так как плотность и вязкость дизтоплива взаимосвязаны с окружающей температурой, то даже незначительные изменения погодных условий могут влиять на объём ДТ – при уменьшении показателя на градуснике количество литров уменьшается, при этом масса солярки остаётся неизменной. По этой причине расчёты необходимо осуществлять только по весу, ведь данная величина всегда является постоянной.

Важно! Для подсчёта массы дизтоплива требуется литраж умножать на текущий показатель плотности при определённой температуре.

Связь внутреннего трения и других характеристик солярки

Вязкость дизтоплива неразрывно связана с другими основными параметрами и свойствами жидкого горючего:

• Цетановое число, индекс: данные значения напрямую определяют мощность (количество вырабатываемой при сгорании энергии) и расход топлива. Если солярка имеет оптимальную вязкость, обеспечивается наиболее полное сгорание смеси, что способствует более эффективной работе двигателя.
• Плотность: данная характеристика прямо пропорциональна внутреннему трению – чем выше вязкость, тем выше плотность.
• Температура застывания (кристаллизации): при понижении температурного режима происходит переход тяжёлых парафинов в кристаллическую форму, из-за чего солярка не может сгорать и запускать двигатель. В более вязкой горючей жидкости процессы кристаллизации и помутнения происходят намного быстрее.
• Коксуемость: с увеличением концентрации углеводородов также повышается и внутреннее трение частиц. Если количество тяжёлых химических веществ достигает определённого значения, существенно повышается степень скопления нагара, что снижает срок службы дизельного мотора.
• Содержание серы: если солярка в больших количествах имеет сернистые элементы, то значительно снижается экологичность ДТ, к тому же данное горючее быстрее станет вязким по мере уменьшения температуры.
• Смазывающая способность: при чрезмерно высоких показателях вязкости затрудняется смазка трущихся деталей, а при сильной текучести смазывающие свойства наоборот являются недостаточно хорошими.

В дизельных моторах воспламенение топливно-воздушной смеси обеспечивается благодаря свечам накаливания и топливной автоматике, и эффективность этого процесса напрямую зависит от степени внутреннего трения частиц ДТ.

Зависимость химических свойств, состава и вязкости дизтоплива

Свойство вязкости напрямую зависит от фракционного и химического состава дизельного топлива, а это определяется химической природой нефти, применяемой при перегонке и производстве. При облегчении фракционного состава и снижении внутреннего трения частиц как раз удаётся получать зимние низкозастывающие сорта горючего. Также это гарантирует снижение температуры кристаллизации парафинов.

Состав дизельного топлива, химические свойства и качество сгорания неразрывно связаны между собой. Для улучшения качества горючего в состав можно добавлять различные присадки. Но нужно учесть, что механических примесей в топливе быть не должно, иначе это вызывает сильное повышение вязкости, увеличение температуры вспышки газов и сернистых соединений, а также температуры кипения. Стоит учесть, что воспламенение летней солярки должно быть при температуре не выше 120 °С, зимней – 105 °С, арктической – 100 °С.