Плотность дизельного топлива - формулы, показатели и нормативы

Дизельное топливо – наиболее востребованный нефтепродукт, который применяется в качестве горючего для дизельных двигателей. Его получают в процессе перегонки сырой нефти. Качественный состав дизтоплива жестко контролируется и должен соответствовать четким стандартам.

Плотность дизельного топлива является основной характеристикой, определяющей качество ДТ. Параметры плотности горючего показывают возможность топлива поддерживать работу механизмов при любых колебаниях температуры окружающей среды. Плотность дизельного топлива (удельный вес) — это количество его массы в килограммах, которое помещается в одном метре кубическом. То есть отношение веса топлива к его объему. В качестве единицы измерения используют кг/м3 или г/см3. На плотность солярки также влияет наличие в ней различных присадок и инородных тяжелых фракций. Присутствие последних негативно сказывается на качестве горючего.

Показатель плотности – величина не постоянная, поскольку напрямую зависит от температурных показателей. Чем выше температура, тем меньше плотность солярки. Этот показатель контролируется постоянно при помощи аэрометра. Оптимальная температура для ДТ составляет 18-20оС. При расчете плотности используют коэффициент поправки, который составляет 0,0007 г/см3 на 1оС

Связь плотности горючего и экономичности дизеля

Плотность горючего и экономичность дизеля напрямую зависит от температуры воздуха.

Поскольку процесс сгорания дизельного топлива, обладающего большим удельным весом, проходит с выделением огромного количества энергии, значительно превышающее количество энергии, полученное от сгорания менее плотного топлива, то применение летнего вида ДТ более экономично.

Использование такого вида топлива в зимний период не повысит его показатель рентабельности. Это обусловлено тем, что в составе летнего топлива, кроме керосиново-газойливых углеводородов, в которых сосредоточен весь запас топливной энергии содержатся растворенные парафиновые элементы. Эти компоненты обладают особенностью застывать даже при небольшом снижении температурных показателей солярки. При этом дизельное топливо становится вязким, пропускная способность фильтров снижается.

Для повышения эффективности работы ДВС в дизельное топливо, применяемое в холодное время года, добавляют различные присадки, которые являются ингибитором процесса затвердевания парафинов и повышения плотности топлива. Такие добавки хоть и понижают температуру загущения солярки, но на его плотность влияют в малой степени. Казалось бы, что при введении в летнее топливо соответствующей присадки, можно использовать его в качестве зимнего, но это не соответствует истине. Так как вводимый в ДТ компонент всего лишь понижает температуру загущения парафиновых компонентов топлива.

Само горючее при этом свою плотность не утратит, и с понижением температурных показателей продолжит густеть, что приведет к нарушениям в работе двигателя. Еще одним заблуждением является то, что при добавлении присадки в застывшее ДТ возможно снизить его плотность. Соответственно, плотность горючего является важным показателем в холодное время года. В жаркое время более актуальны такие характеристики как процентное содержание серы и цетановое число.

Естественно, из-за изменения плотности солярки, экономическая эффективность топлива зимой существенно снижается. Этому способствуют еще такие факторы, как наледи и снежные заторы на дорогах, которые затрудняют процесс движения и повышают расход горючего.

Какие бывают сорта «зимнего» топлива

Если мы заказывает топливо оптом, наливом а на заправляемся на АЗС, то знаем, что топливо зимой должно быть зимним. Мало кто знает, но зимнее топливо бывает разным. Зимнее дизельное топливо условно можно классифицировать по предельной температуре фильтруемости и по температуре помутнения. Что же такое предельная температура фильтруемости (ПТФ)? ПТФ это температура при которой дизель может протекать через фильтр в какой-либо топливной системе. Грубо говоря это максимальный предел температуры, при которой дизельный двигатель заводится и может работать. Например у марки дизельного топлива ДТ-З-К5 ПТФ равен -30 С. Это значит, что при минус 30 Ваш двигатель еще будет как то работать а при — 31 С уже не будет.

Температура помутнения это максимальная предельная температура при которой дизельное топливо не помутнело (не побелело). Помутнение происходит из-за появления (кристаллизации) кристаллов парафина. У уже упомянутой марки ДТ ДТ-З-К 5 температура помутнения равна – 14 С т.е. на 16 С выше чем ПТФ. О чем это говорит? О том, что если у вас топливо помутнело то пугаться не стоит, двигатель на нем работать будет. Конечно фильтр может выйти раньше из строя но работу двигателя это не должно существенным образом сказаться.

Основные популярные сорта «зимнего» топлива такие:

Сорт F (межсезонное) дизельное топливо. ПТФ = – 23 С. Т помутнения = — 6 С.

Сорт ДТ-З-К 5 (настоящий зимний). ПТФ =-30 С. Т помутнения = -14 С

Сорт ДТ –А-К5 (топливо арктическое). ПТФ= -53 С. Т помутнения = -50С

Формулы расчета плотности веса и объема дизтоплива

Плотность дизельного топлива, его вес и объем рассчитывается по определенным формулам в соответствии с ГОСТами.

Основываясь на том, что показатель плотности напрямую зависит от температуры, для точности расчетов стоит учитывать поправочный коэффициент и показатель температуры окружающей среды.

По формуле плотность ДТ рассчитывается как соотношение массы горючего к его объему.

V = m / p, где
V — объем;
m — масса;
p – плотность

при расчете плотность солярки берется:

для летнего топлива 860кг/м3;
для зимнего топлива 840 кг/м3.

Соответственно, 1 кг летнего горючего составляет 1,19 литра, а зимнего – 1,16 литра.

В 1 литре содержится 0,860 и 0,840 кг солярки

Показатель плотности нефтепродукта должен строго соответствовать нормативным актам. В качестве эталона принимают плотность, зафиксированную при 20оС. Для упрощения расчетов составлены специальные таблицы, в которых, зная вес и объем продукта, а также температуру, можно легко найти необходимый показатель.

Вес дизельного топлива рассчитывается простым умножением плотности нефтепродукта на его объем. Для расчета массы солярки в тоннах используется формула:

М(масса)=V (объем в литрах)*p(плотность кг/м3)

Для расчета массы летнего горючего, имеющего плотность 0,860 кг/м3 объемом 1000 литров имеем такое значение:

М=1000*0,860

Эта формула применяется и для других видов топлива с разными параметрами плотности. Количественные пока показатели легко переводятся из тонн в килограммы и обратно. Расчет объема, соответственно, проводится по обратной формуле – масса продукта делится на его плотность. Этот расчет является очень важным при составлении учетных документов на топливо, в которых возникает необходимость перевести вес горючего в объем, для правильного подбора емкостей.

Расчет дизельного топлива из тонн в литры можно осуществить по формуле:

V = (M / 0,850) х 1000, л.

где M — топливо в тоннах

В качестве показателя плотности дизельного топлива чаще всего используется усредненное значение 850 кг/м3

Физические характеристики дизеля

Дизельное топливо относится к продуктам, полученным после перегона нефти на специальных предприятиях (НПЗ). Качество и состав готовой жидкости должны удовлетворять строгим нормативам. Значение плотности является параметром, который участвует в определении продуктивной работоспособности топлива при различных условиях.

Важно знать, что плотность демонстрирует количество килограммов жидкости в одном кубическом метре.

Специалисты знают, что данный параметр является не постоянным и зависит от внешних факторов, главным из которых является окружающая температура. Поднятие столбика термометра стимулирует уменьшение плотности, а обратный процесс повышает удельный вес дизельного топлива.

Для получения конкретного значения используется измерительный аппарат – ареометр. В процессе измерения агрегат нужно опустить в емкость с соляркой. Чтобы проводить замеры в разных жидкостях применяют различные типы ареометров. Измерения в нефтепродуктах осуществляются моделями АН, АНТ-1 или АНТ-2.

Ареометр изготовлен в виде стеклянной трубочки, внутри которой имеется градуированная вертикальная шкала. Степень бо́льшая погружения демонстрирует меньшую плотность и наоборот.

Рекомендуем: Как проверить реле-регулятора генератора?

Увеличенный удельный вес жидкости является следствием того, что в ней присутствуют тяжелые углеводородные фракции. Качественная работа ДВС из-за этого может снизиться, ведь ухудшается испаряемость жидкости и не обеспечивается хорошая ее распыляемость форсунками. Дополнительный негатив от наличия большого числа тяжелых частиц в том, что на рабочих поверхностях образуется нагар и различные отложения.

Как проверить плотность самостоятельно

Для того, чтобы качество приобретенного топлива не вызывало сомнений владельцам транспортных средств следует приобретать его только у проверенных поставщиков. При сомнениях в качестве продукта можно провести проверку плотности топлива самостоятельно.

Необходимость такой проверки возникает только в зимнее время года. Проводить ее следует при температуре -8 – 10оС, а если топливо позиционируется как арктическое, то ниже.

Для проведения проверки следует небольшое количество солярки поместить на металлическую поверхность, после чего следить за помутнением и растекаемостью продукта. При нормальной текучести горючего можно говорить о его качестве, если жидкость стала мутной и начала застывать, то от ее использования лучше отказаться. Дизельное топливо для применения в холодное время года не должно застывать до -45оС.

Еще один способ проверки – емкость с топливом размещают там, где температура воздуха составляет 20 градусов. Когда температура окружающей среды и солярки сравняется, то плотность измеряют аэрометром и сравнивают его показания с данными ГОСТа.

Самым быстрым вариантом проверки является визуальная оценка заправочного пистолета. Если топливо на его конце осталось жидким, то это говорит о его качестве.

Более точно проверить плотность дизтоплива можно следующим образом. Солярка наливается в небольшую емкость и далее помещается в условия, где температура воздуха находится на отметке около от + 17 до +20 градусов на такое время, чтобы топливо прогрелось до аналогичного температурного показателя. Далее плотность дизеля измеряется при помощи ареометра. Полученные данные необходимо сравнить с теми стандартами, которым по ГОСТу должно соответствовать приобретенное дизтопливо.

От чего зависит плотность дизельного топлива

Плотность дизельного топлива величина непостоянная. Она меняется под действием температурных параметров. Этот показатель основан на соотношении массы горючего к его объему. При проведении расчетов учитывается марка ДТ и поправочный коэффициент. Выделяют несколько основных типов дизельного топлива – летний и зимний виды. Зимнее топливо имеет более низкую плотность, это позволяет избежать загустения при отрицательных температурах.

Правильный подбор топливных присадок в некоторой степени может повлиять на плотность жидкости.

Плотность ДТ и температура – напрямую связаны между собой.

Для получения эталонных показателей плотность горючего производится при температуре 20оС и нормальном атмосферном давлении. А для расчета плотности при отличных показателях температуры используют поправочные коэффициенты или специальные таблицы плотностей.

Существует определенный стандарт, по которому плотность топлива составляет:

в зимний период – 860 кг/м3;
летом — 840 кг/м3;
в условиях Арктики – 830кг/м3.

ГОСТы контролирующие марки бензина

Основной стандарт, в котором описываются все параметры бензинов является ГОСТ 32513-2013.

Этот ГОСТ устанавливает:

Экологические классы продукции К2, К3, К4, К5 в зависимости от количества примесей тяжелых металлов и серы.
Способы и определение октанового числа и значения для марки:

– по исследовательскому методу – ГОСТ 32339, ГОСТ 8226; – по моторному методу – ГОСТ 32340, ГОСТ 511.

Суть моторного метода заключается в сравнении исследуемой смеси с эталонами, октановое число которых известно в режиме повышенной температуры и максимальных нагрузок. Когда происходит детонация образца и эталона при одинаковых условиях, значит, и их ОЧ одинаково.

Исследовательский метод похож на моторный, но замеры проходят в щадящих двигатель условиях.

Концентрация свинца по ГОСТ EN237, ГОСТ 32350, ГОСТ 28828. Наличие свинца, в бензине приводит к увеличению отложений на клапанах. Свинец, выделяющийся с выхлопными газами, является очень плохо влияет на окружающую природу. Экологи всех стран контролируют наличие и содержание свинца в бензине.
Концентрация смол, промытых растворителем по ГОСТ 1567 или ГОСТ 32404.

Смолистые соединения в топливе при работе двигателя откладываются на стенках впускного тракта и камере сгорания, образуя нагар, ухудшая процесс сгорания и увеличивая расход горючего. Это впоследствии приводит к выходу из строя двигателя. Смолы подразделяются на фактические – те, которые фактически присутствуют в бензине. Их наличие определяется испарением определенного количества бензина, нагретым до 150о C воздухом. Вес оставшихся после испарения смол оценивают в мг на 100 мл.

Другие смолообразующие вещества, находящиеся в нестойких соединениях и могущие преобразоваться в смолы под действием неблагоприятных условий (кислорода воздуха, высокой температуры) называют потенциальными смолами. Их количество невозможно определить сразу, но при неправильном хранении бензина они образуются и отрицательно сказываются на качестве горючего.

Массовая доля серы для экологических классов по ГОСТ 32139, ГОСТ ISO 20846, ГОСТ Р 51947-2002, ГОСТ 20884.

Наличие серы в горючем приводит при сгорании к образованию оксидов серы. Вместе с водой эти вещества образуют серную кислоту, которая обладает высокой степенью коррозии и как абразив изнашивает детали двигателя. Количество серы нормируется экологическим классом.

Все марки бензина:

– класса 2 содержат не больше 500 мг/литр; – класса 3 содержат не больше 150 мг/литр; – класса 4 содержат не больше 50 мг/литр; – класса 5 содержат не больше 10 мг/литр.

Разброс между 2 и 5 классом по содержанию серы в 50 раз. Определяется только лабораторным путем. От октанового числа не зависит.

В документах на бензин следует обращать внимание на экологический класс

Объемная доля бензола по ГОСТ 32507.

Бензол относится к ароматическим углеводородам и повышает октановое число бензина, но параллельно в виде нагара оседает на деталях автомобиля. Другое его отрицательное действие бензола – его токсичность и влияние на окружающую среду.

Объемная доля углеводородов по ГОСТ 31872.

Углеводороды ароматической (но не бензол), олефиновой, нафтеновой, и парафиновой группы при большой концентрации в топливе увеличивают выброс несгоревших углеводородов.

Массовая доля кислорода по ГОСТ EN 13132 ГОСТ 32338.

Наличие кислородосодержащих веществ порядка 2,7% хорошо влияет на качество бензина. Уменьшается выброс СО и углеводородов. Но использование этанола больше 5% уже никак не улучшает качество. Зато обедняется смесь и усиливается коррозия цветных металлов.

Испытания на медной пластинке по ГОСТ 6321, ГОСТ 32329. Применяется для определения серы в горючем. В колбу с топливом погружают отшлифованную медную пластину. Само колбу выдерживают в водяной бане при определенной температуре в течение 12 минут. По изменению цвета определяют количество серы в горючем.
Концентрации марганца и железа по ГОСТ Р 51925-2002, ГОСТ 32514. Присадки на основе железа и марганца эффективны, но запрещены по причине их негативного влияния на экологию, образованию нагара и снижению ресурса работы двигателя.
Объемная доля монометиланилина по ГОСТ 32515. Это также антидетонационная присадка незначительно улучшает качество топлива, но является сильно ядовитым веществом, поражающим человека не только через легкие, но и через кожу.

Плотность бензина АИ-80

Плотность при 15 °С в кг/м3 составляет 700-750. Бензин этилированный. Возможные классы экологической частоты 2, 3, 4.

Плотность бензина АИ-92

Плотность при 15 °С в кг/м3 составляет 725-780. Бензин этилированный. Возможные классы экологической частоты 2, 3, 4, 5.

Плотность бензина АИ-95

Плотность бензина АИ-98

Нормативы расчета плотности дизтоплива

Для единства расчета плотности дизельного топлива бала разработана единая нормативная документация, в которой прописаны главные составляющие для верных вычислений:

эталонный показатель температуры составляет 20оС;
изменение температуры на каждый градус требует корректировки на 0,0007г/см3;
при увеличении температуры солярки от эталонных значений следует вычитать поправочный коэффициент, умножив его на разницу в градусах Цельсия;
при снижении температуры к эталонным показателям прибавляется коэффициент, который умножается на разницу температур в градусах Цельсия.

Плотность дизтоплива в летнее и зимнее время

Топливо, используемое в летний и зимний период, отличается по своих основным характеристикам.

Для зимы подойдет горючее, которое имеет такие показатели:

низкая плотность;
невысокий показатель вязкости;
не замерзает при температуре -45О.

Низкие показатели плотности вязкости позволяют горючему не превращаться в гель, и свободно циркулировать внутри ДВС. В холодное время категорически исключается применение топлива, высокой плотности, во избежание проблем с системой фильтров.

Летнее топливо характеризуется:

высокой плотностью (не менее 0,86 кг/л);
трудновоспломеняемостью (выдерживает повышение температуры до +45оС).

При использовании в летнее время зимнего топлива мощность работы мотора снижается, а задымленность повышается.

Лучшее время для летнего горючего – апрель – сентябрь, если температура не опускается ниже -4оС. Иначе ДТ станет мутным, а при снижении температуры еще на несколько градусов может привести к нарушениям в работе двигателя.

Примеры плотности дизтоплива при различных температурах

При расчете плотности горючего нужно учитывать такие данные:

показатели плотности топлива при эталонных показателях, указанные в паспорте нефтепродукта;
фактическую температуру жидкости, измеренную в транспортировочной емкости;
применить поправочный коэффициент 0,0007 при расчете разности температур;
сделать корректировку в расчете. При условии повышенной температуры – отнять полученное значение от плотности, указанной в паспорте, а при пониженной температуре – его следует прибавить.

Вычисление удельного веса для 20 ◦c

Теоретический расчет удельной массы состоит из следующих этапов:

Целью расчета является определение удельной массы при эталонном значении температуры 20°С. На первичном этапе необходимо провести замер плотности ареометром и температуры жидкости градусником в емкости, в которой хранится горючее.
Определить разницу температур между измеренным параметром и 20°С.
Рассчитать корректировку веса с учетом дельты и поправочного коэффициента.
Прибавить или отнять (зависит от отклонения от 20°С) корректировочное значение от параметра, считанного с ареометра. Полученный вес позволяет грубо определить тип топлива (зимнее, летнее или арктическое). От типа горючего зависит способность солярки применяться в различных температурных зонах без риска чрезмерного повышения вязкости или кристаллизации в топливных трубках.

Дизтопливо плотность, расход, эксплуатация

Плотность солярки является основной характеристикой для определения климатического применения солярки и его влияния на работу ДВС. Если горючее выбрано не верно либо качество жидкости не высокое, то это существенно снизит эффективность работы мотора, особенно в момент запуска. Что, в свою очередь, приведет к увеличению расхода топлива, для повышения КПД двигателя. Чрезмерная нагрузка на топливную систему может стать причиной повышения расхода ДТ и даже стать причиной поломки мотора.

Что говорит плотность о качестве солярки

Плотность дизельного топлива определяется соотношением фракций, входящих в состав топлива. Если в составе горючего преобладают тяжелые углеводороды, то это негативно отразится на работе двигателя и снизит впрыскивание жидкости форсунками в камеру сгорания. Тяжелые фракции имеют высокую температуру кипения, из-за чего смешивание микрочастиц топлива с воздухом снижается. Для того, чтобы пары солярки воспламенились потребуется более высокая температура, а это станет причиной нарушений в работе мотора и приведет к повышению расхода топлива.

Откуда взялась солярка

На фото — дизельное топливо, появившееся позже бензина

Так что Рудольф Дизель к солярке не имеет почти никакого отношения. Ему принадлежит патент на ДВС, который работает на керосине или на мазуте, а топливо загорается не от искры, как в дорогом бензине, а под высоким давлением. Мотор Дизеля представлял собой трехметровое сооружение, которое выдавало 17 лошадиных сил и крутилось со скоростью около 170 об/мин. КПД агрегата Дизеля составляло 26% и это в 1893 году была почти что революция, потому что паровая машина была вдвое слабее. Солярка же, с которой мы знакомы сегодня, появилась с подачи Эммануила Нобеля. Он купил лицензию у Рудольфа Дизеля и заставил керосиновый двигатель работать именно на солярке. А сам Дизель, вероятно, знал что-то лишнее, потому что в один прекрасный сентябрьский вечер 1913 года вышел из дома и больше не вернулся. Так бы и работал агрегат Дизеля, как компрессор или генератор тока, если бы его конструкцией не заинтересовался Роберт Бош, он и привел в чувства дизельный двигатель, снабдив его топливным насосом высокого давления, и смог уместить под капотом грузовика Мерседес 5К3. Но это уже другая история, мы и так отвлеклись от солярки.

Почему зимой расход дизтоплива больше

При низких температурных показателях расход горючего значительно увеличивается из-за затрат на прогрев агрегата перед началом работы и повышенного трения в холодном двигателе. После начала движения расход солярки не превышает летние показатели, а, возможно, и уменьшается т.к. крутящий момент при малых оборотах понижает пробуксовку колес по снежному покрытию. Ощутимую нагрузку оказывает густое масло в редукторах. При низкой температуре удельный вес воздуха становится выше, это способствует изменению состава рабочей смеси. Также холодный воздух повышает коэффициент лобового сопротивления, это увеличивает расход дизтоплива на несколько процентов каждые 100 км пути.

Почему солярка замерзает

Некоторые фракции, входящие в состав дизельного топлива, густеют при низких температурах. Показатель вязкости напрямую зависит от температуры окружающей среды и определяется плотностью жидкости, зависящей от количества фракций с высокой температурой кипения. При наличии в составе ДТ воды она опустится на низ бака. Там она замерзнет при отрицательной температуре. Лед заблокирует вход в заборную трубку и перекроет подачу топлива в двигатель. Для возобновления работы агрегата потребуется отогреть топливный бак и систему подачи горючего.

Добавки (присадки)

Улучшение качества путем добавления присадок, что является обычной практикой для бензина уже в течение многих лет, стало недавно популярным и для дизельного топлива (дизельное топливо марок Super и Premiom). Используются в основном такие добавки, которые оказывают множественное действие:

присадки для улучшения воспламенения увеличивают цетановое число и отвечают, в частности, за более «мягкое» сгорание;
моющие присадки (детергенты) используются для предотвращения закоксовывания форсунок;
ингибиторы (замедлители) коррозии необходимы для предотвращения коррозии металлических деталей (в случае попадания воды в топливную систему);
антивспенивающие присадки служат для облегчения заполнения топливного бака.

Общая концентрация присадок обычно не превышает 0,1%!, так что такие физические характеристики топлива как плотность, вязкость и кривая кипения не изменяются.