Материал: 2254

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

Ю.П. Макушев, А.П. Жигадло, Л.Ю. Волкова

ХИММОТОЛОГИЯ

Учебное пособие

2-е издание, переработанное и дополненное

Омск

СибАДИ

2019

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. В.В. Шалай (ОмГТУ); д-р техн. наук, проф. Н.Г. Певнев (СибАДИ)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособия.

Макушев, Юрий Петрович.

М15 Химмотология : учебное пособие / Ю. П. Макушев, А. П. Жигадло, Л.Ю. Волкова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Омск : СибАДИ, 2019. – 156 с.

ISBN 278-5-00113-123-6.

Приведены материалы по дисциплинам «Химмотология», «Эксплуатационные материалы», «Технология использования топлив и масел». Изложены физические свойства жидкостей и газов, приведена технология получения моторных топлив, смазочных материалов. Рассмотрены особенности сгорания бензинового и дизельного топлива в цилиндрах двигателей.

Показано отрицательное влияние нефтепродуктов на человека и окружающую среду. Приведено нормирование расхода топлив и смазочных материалов для автомобилей. Рассмотрены причины потерь нефтепродуктов, предложены способы их снижения.

Предназначено для бакалавров, магистров всех форм обучения направления подготовки «Энергетическое машиностроение» профиля «Двигатели внутреннего сгорания» и может быть полезно обучающимся других технических специальностей, инженерам и аспирантам.

Подготовлено на кафедре «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование».

УДК 656.1(075) ББК 30.82.73

ВВЕДЕНИЕ

В России эксплуатируется более 60 млн единиц мобильных транс-

портных машин. Для привода в движение автомобилей, тракторов, тепловозов, судов и другой техники используют в основном двигатели внутреннего сгорания. При производстве современных двигателей применяют высокопрочные материалы, полимеры, новейшие технологии, компьютерную технику, электронное управление процессом сгорания топлива. Несмотря на достижения науки и техники современные двигатели внутреннего сгорания являются основным источником загрязнения атмосферы, имеют повышенный расход топлива и смазочных материалов.

Несовершенство двигателей, низкое качество топлив, смазочных материалов, тяжелые условия эксплуатации, недостаточный уровень сервиса повышают требования к инженерам и специалистам, работающим в области конструирования, производства и обслуживания машин.

Технология (от греч. technё – мастерство, умение и logos – наука) – совокупность методов обработки, изготовления, получения материалов (например, углеводородного топлива, моторного масла), применяемых для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания.

Современный инженер должен знать новейшие технологии получения высококачественных топлив, смазочных материалов и технических жидкостей, их физико-химические, эксплуатационные и экологические свойства, требования к ним, передовой опыт, нормативные документы, классификацию, способы экономии, правила перевозки и хранения, технику безопасности.

Подбирать (использовать) топлива и масла необходимо с учётом типа двигателя, его форсирования по мощности и частоте вращения, особенности системы питания, смазки и условий эксплуатации.

В учебном пособии приведены материалы, охватывающие основные разделы курсов «Химмотология», «Эксплуатационные материалы», «Технология использования топлив и масел». Целью данного пособия является формирование знаний у студентов технических специальностей в области теории и практики рационального использования моторных топлив, смазочных материалов, охлаждающих и специальных жидкостей.

~3 ~

1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Плотность – это физическая величина, характеризующая содержа-

ние массы вещества в единице объёма. Плотность (кг/м3) определяется как отношение массы вещества к единице объёма:

Для воды при 20 оС плотность равна 1000 кг/м3, плотность моторного масла примерно 900 кг/м3, дизельного топлива – 850 кг/м3, бензина – 750 кг/м3. Поплотности, приведенной к 20оС, определяют массувещества.

Удельным объёмом называют величину, обратную плотности

(м3/кг):

Удельным весом называют вес жидкости (газа), приходящийся на единицу объёма (Н/м3):

Между удельным весом и плотностью существует следующая связь:

где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

Давление – это физическая величина, характеризующая интенсивность сил, действующих на поверхность тела. Давление (Н/м2, Па) опре-

Для перевода давления в другие единицы величины необходимо помнить, что 1 техническая атмосфера= 1 кгс/см2 = 0,98·105 Па = 0,1 МПа = = 736 мм рт. ст. = 10 м водяного столба. На рис. 1.1 показаны виды давлений.

Давление различают атмосферное, избыточное, абсолютное, вакуумметрическое. Недостаток давления до атмосферного называют вакуумметрическим. Давление больше атмосферного является избыточным.

~4 ~

Давление насыщенных паров – давление, при котором жидкость и газ находятся в равновесии, жидкость не испаряется, газ не конденсируется. Его можно определить как давление, при котором при данной тем-

пературе жидкость вскипает.

Рис. 1.1. Виды давлений

Для бензинов при температуре 38 оС давление насыщенных паров должно быть не более 0,067 МПа (летний бензин) и не более 0,093 МПа (зимний). По требованиям ГОСТ Р 51105 – 97 бензины по величине давления насыщенных паров разделяют на 5 групп.

Вязкость – способность жидкости оказывать сопротивление при относительном движении её слоёв. Согласно закону Ньютона сила внутреннего трения между слоями жидкости определяется по формуле

где μ – коэффициент динамической вязкости (Н·с/м2 = Па·с);

S – площадь соприкасающихся слоёв, м2; x – градиент скорости, характеризующий относительное изменение скорости между отдельными слоями жидкости, 1/с.

Анализ формулы (1.6) показывает, что коэффициент динамической вязкости μ выражает силу внутреннего трения, приходящуюся на единицу площади соприкасающихся слоев при градиенте скорости, равном единице.

Кинематическая вязкость: v = μ / ρ в м2/с. Вязкость измеряют в стоксах или сантистоксах (1 Ст = 1 см2/с; 1 сСт = 1 мм2/с). Эталоном кинематической вязкости в 1 cСт является дистиллированная вода при 20 оС. Для воды кинематическая вязкость равна 1·10-6 м2/с. Вязкость любой жидкости можно определить при помощи капиллярного вискозиметра (рис. 1.2). Он представляет собой U-образную прозрачную трубку с капилляром, над которым расположены две шарообразные емкости [1, 2].

~5 ~