Transcript A motorhajtó anyagok Jellemzése Minőségi előírásai Alkalmazása Venekei József mk. alezredes A hajtóanyagokkal szemben támasztott általános minőségi követelmények      Rendelkezzenek jó energetikai képességekkel Biztosítsák a motorokban lejátszódó folyamatok jó hatásfokát.

A motorhajtó anyagok
Jellemzése
Minőségi előírásai
Alkalmazása
Venekei József mk. alezredes
A hajtóanyagokkal szemben
támasztott általános minőségi
követelmények





Rendelkezzenek jó energetikai képességekkel
Biztosítsák a motorokban lejátszódó folyamatok jó
hatásfokát és az optimális égést a motor bármely
üzemmódjában
Legyenek jól szivattyúzhatók a motor hajtóanyag
rendszerében
Ne okozzanak korróziót a motorokon, a
szállítóeszközön és a tárolóeszközön
Ne változzanak a tulajdonságai a használat és a
tárolás során
Az autóbenzinek
A szikragyújtású belsőégésű motorok hajtóanyagai.
Fő alkotórészük a kőolaj atmoszférikus desztillációja
során nyert alapbenzin. Minőségjavítás céljából más
technológiai eljárásokkal készült benzineket adnak
hozzá (gazolin, reformált benzin, krakkbenzin alkilát),
mivel az alapbenzinben lévő 5-10 szénatomszámú
normálláncú és izomér paraffinok naftének és
aromások még nem biztosítják az Otto motorok
normál üzemét (oktánszámuk 70-körüli).
Ezen felül további oktánszám és minőségjavítás
céljából oxigén-tartalmú adalékot is adnak hozzá.
A hajtóanyag minősége és a felhasználás területének
megítélése szempontjából az autóbenzineknél a
következő minőségi jellemzők a legfontosabbak:
1. Víz- és mechanikai szennyeződés
2. Lepárlási próba
3. Oktánszám
4. Kéntartalom
5. Sűrűség (anyag azonosítás)
fontos
6. Aromás szénhidrogén-tartalom
fontos
Víz- és mechanikai szennyeződés
Közvetlen hatással van az üzembiztonságra. A
tápvezeték és a szűrő eltömődéséhez vezethet. Ezenkívül
fokozza a súrlódó alkatrészek kopását, csökkenti az
égési folyamat hatásfokát.
Lepárlási próba
Tájékoztatást ad a hajtóanyag forráspont szerinti
párlatösszetételéről, ami meghatározó befolyást
gyakorol az adott motor üzemére.
A párlat szerinti összetétel
hatása a motorok üzemére
Üzemi jellemzők
Kezdő frakció Közép frakció
Nehéz
(10-30%)
(50-70%)
frakció (90%)
forráspontja
forráspontja
forráspontja
Hideg-indítás
Párolgási veszteség
Meleg indítás
Gyorsulás
Égési maradék
Döntő
Döntő
Döntő
Jelentéktelen
Jelentéktelen
Jelentéktelen
Számottevő
Számottevő
Döntő
Jelentéktelen
Jelentéktelen
Jelentéktelen
Jelentéktelen
Számottevő
Döntő
Oktánszám
Követelmény, hogy a benzin-levegő elegy égése
normális sebességgel folyjon le a motorban, mivel a
detonációs (kopogásos) égés termikusan és
mechanikusan a megengedettnél jobban igénybe veszi
a motort. Normális az égési folyamat, mikor a benzinlevegő elegy égése a szikrától indul meg és a lángfront
az egész égéstérben egyenletes sebességgel terjed. A
kopogásnál a benzin-levegő elegy a sűrítés során, a
szikraképzés előtt meggyullad. A hirtelen fellépő helyi
nyomásnövekedés oszcilláló nyomáshullámot hoz létre.
Ilyenkor az égési sebesség többszörösére nő.
Kéntartalom
A hajtóanyagok korróziós tulajdonságainak megítélése
szempontjából fontos mutató. A kéntartalmú
vegyületekből az égés során korrozív anyagok, kénsav,
kénessav keletkeznek, melyek a motor élettartama és
környezetvédelmi szempontból egyaránt károsak.
A katonai (a NATO irányadó minőségi előírásai
szerint gyártott) benzinek megkülönböztetése a
kódjelük alapján történik.
Ennek megfelelően a jelenlegi minőségi fokozatok a
következők:
1. F-57 ólompótló adalékkal ellátott autóbenzin (RON 98)
2. F-67 ólommentes autóbenzin (RON 95)
A katonai benzinek NATO irányadó
minőségi előírásai
Minőségi jellemzők
F-57
F-67
Oktánszám kísérl. min.
98
95
Oktánszám motor.m.min.
88
85
Sűrűség 15C-on kg/m3
Benzoltartalom max. % (V/V)
720-775
-
1
Oxigéntartalom max. % (V/V)
2,7
Kéntartalom mg/kg
150
Oxidáns tartalom (oxigén-tartalmú vegyületek)
Oxigén-tartalmú vegyületek
Megengedett érték (%V/V)
Metil-alkohol legfeljebb
3
Etil-alkohol legfeljebb
5
Izopropil-alkohol legfeljebb
10
Izobutil-alkohol legfeljebb
10
Tercier-butikalkohol legfeljebb
7
Éterek (5 vagy több C-atom)
15
Egyéb oxidánsok
10
A kereskedelmi benzinek megkülönböztetése a kísérleti
oktánszám alapján történik.
Ennek megfelelően a jelenlegi minőségi fokozatok a
következők:
1. Ólmozatlan normálbenzin En-91
2. Ólmozatlan szuperbenzin Esz-95
3. Ólmozatlan szuperplusz benzin Esz-98
Ezen kívül meghatározott gyártmányokhoz forgalomban
van még ólompótló adalékot tartalmazó extrabenzin is.
Ennek oka, hogy ezen típusoknál a szelepfészkek és a
szeleptányérok kenését régebben a hajtóanyagban lévő
ólomtartalmú vegyületek, (ólom-tetraetil, ólom-tetrametil)
végezték. Az ólompótló adalék nélküli hajtóanyag
használata során ezek az elemek fokozott kopásnak
lennének kitéve. Mivel azonban az ólom szabadon
távozott a rendszerből, környezetvédelmi szempontból
más anyaggal kellett azt helyettesíteni.
Az autóbenzinek irányadó minőségi
előírásai
Minőségi jellemzők
Oktánszám kísérl. min.
Oktánszám motor.m.min.
Sűrűség 15C-on g/cm3
Benzoltartalom max. %
(V/V)
Kéntartalom max. %
(m/m)
En-91 Esz-95 Esz-98
91
95
98
82,5
85
88
0,720-0,780
3,0
0,05
Oxigéntartalom max. %
(m/m)
2,8
Kristályosodási pont
télen, max. C
-30
Oxidáns tartalom (oxigén-tartalmú vegyületek)
Oxigén-tartalmú vegyületek
Megengedett érték (%)
Metil-alkohol legfeljebb
Etil-alkohol legfeljebb
3*
5*
Izopropil-alkohol legfeljebb
Butil-alkoholok legfeljebb**
5
7
Metil-tercier-butil-éter legfeljebb
15
*
Legalább 2/3 rész társoldószer egyidejű alkalmazásával
(TBA,IBA,IPA)
**
TBA tercier-butil-alkohol, IBA izobutil-alkohol
A repülőbenzinek
A repülőbenzin a dugattyús repülőgép-motorok
hajtóanyaga.
Szigorúbb minőségi előírásokkal rendelkezik, mint az
autóbenzin. Magas oktánszámuk és teljesítményszámuk miatt többnyire magas koncentrációban
ólomtartalmú oktánszámnövelő adalékokat
tartalmaznak.
Gyártásukhoz felhasználnak atmoszférikus
desztillációval előállított alapbenzint, krakkbenzint,
alkilátbenzint és aromás komponenseket (alkilbenzol,
toluol).
A hajtóanyag minősége és a felhasználás területének
megítélése szempontjából a repülőbenzineknél a
következő minőségi jellemzők a legfontosabbak:
1. Víz- és mechanikai szennyeződés
2. Lepárlási próba
3. Oktánszám
4. Kristályosodási pont
5. Kéntartalom
6. Teljesítményszám
7. Aromástartalom és sűrűség
fontos
Kristályosodási pont (gázolajnál CFPP-szűrhetőségi
határhőmérséklet)
A repülőbenzin, a repülőpetróleum és a gázolaj
felhasználhatóságának alsó hőmérsékleti határait
mutatják. Konkrétabban az a hőmérséklet, amelynél a
repülőbenzinben és a repülőpetróleumban szemmel
megfigyelhető kristályok (általában paraffinszénhidrogének) válnak ki. Ez hatással van a
keverékképzésre, a szivattyúzhatóságra, a
porlaszthatóságra, eltömítheti a szűrőket.
Teljesítményszám
A repülőbenzin jellemzésére használatos mutató, az
oktánszámhoz hasonlóan tájékoztat a benzin
antidetonációs tulajdonságairól. A teljesítményszám
százalékban mutatja, hogy milyen teljesítményt lehet az
adott benzinnel elérni a technikai izooktánhoz képest.
Minél nagyobb a teljesítményszám, annál jobb a benzin
antidetonációs tulajdonsága, ez pedig jobb teljesítmény
elérését teszi lehetővé.
A repülőbenzinek irányadó minőségi előírásai
Minőségi jellemzők
Shell Avgas-100
Oktánszám, motor m. min.
100
Teljesjtményszám dús keverékben,
min.
130
Ólomtartalom*, g/l
Kristályosodási pont, C, max.
Kéntartalom, % (m/m), max.
Gyantatartalom, mg/100 ml, max.
0,85
-60
0,05
3
* Ólomtartalom ólom-tetraetilre és ólom-tetrametilre vonatkoztatva
A repülőpetróleum
A repülőpetróleum a légcsavaros gázturbinás és a
gázturbinás sugárhajtóműves repülőgépek hajtóanyaga.
Alapvetően a kőolaj atmoszférikus desztillációja során
nyert nehézbenzin és petróleum frakciókból áll.
Követelmény, hogy legyen jól szivattyúzható
(viszkozítás), állandó, tökéletes égést biztosítson, ne
okozzon korróziót, legyen termikusan stabil, legyen nagy
sűrűsége, ne okozzon égési lerakódást az égéskamrában
és a fúvókán.
A hajtóanyag minősége és a felhasználás területének
megítélése szempontjából a repülőpetróleumnál a
következő minőségi jellemzők a legfontosabbak:
1. Víz- és mechanikai szennyeződés
2. Lepárlási próba
3. Viszkozítás
4. Kristályosodási pont
5. Kéntartalom (ezen belül pedig a merkaptán-kén)
6. Sűrűség
fontos
7. Aromás szénhidrogén-tartalom
fontos
8. Gyanta-tartalom
fontos
Viszkozítás
A repülőpetróleumnál és a gázolajoknál fontos jellemző,
ugyanis befolyásolja a hajtóanyag porlaszthatóságát.
Minél kisebb cseppekké porlasztható a hajtóanyag, annál
egyenletesebb és tökéletesebb az égés. A viszkozítás
csökkenésével javul a porlaszthatóság, de a túl alacsony
viszkozítás az adagolószivattyú kopását eredményezi.
Aromás szénhidrogén-tartalom
Az aromás szénhidrogének mennyiségének
növekedésével nő a koromlerakódás az égéskamrában
és a fúvókán. Ez megváltoztatja a gáz áramlását az
égéskamránál, változik a fáklya alakja. Ez kihatással
van a hajtóanyag égésére, csökken a hajtóanyag
elégés hatásossága.
Gyantatartalom
Fontos minőségi mutató, mivel szilárd égéstermékeket
képez. Jelenlétüket korlátozni kell, mivel a petróleum
termikus stabilitása nagyban függ tőle.
A katonai (a NATO irányadó minőségi előírásai szerint
gyártott) repülőpetróleumok megkülönböztetése a
kódjelük alapján történik.
Ennek megfelelően a jelenlegi minőségi fokozatok a
következők:
F-34 adalékanyagokkal ellátott katonai repülőpetróleum
F-35 a Jet A-1 katonai ekvivalense
A katonai repülőpetróleumok
NATO irányadó minőségi előírásai
Minőségi jellemzők
Sűrűség, 15 C, kg/m3
F-34
F-35
775-840
Kéntartalom, % (m/m) max.
0,30
Merkaptán-kén, % (m/m) max.
0,003
Aromástartalom, % (V/V) max.
25
Kristályosodási pont, C, max.
-47
Lobbanáspont, zárttéri, C, min.
40
Gyantatartalom, mg/100cm3, max.
7
Viszkozítás, -20 C, mm2/s
8
Hitec 580 kopáscsökkentő és kenési
tulajdonságot javító adalék g/cm3
Jegesedésgátló adalék, % (V/V)
15-23
-
0,10-0,15
-
A Jet A-1 repülőpetróleum irányadó minőségi
előírása
Minőségi jellemzők
Sűrűség, 15 C, kg/m3
Jet A-1
775-830
Kéntartalom, % (m/m) max.
0,30
Merkaptán-kén, % (m/m) max.
0,003
Aromástartalom, % (V/V) max.
20
Kristályosodási pont, C, max.
-50
Lobbanáspont, zárttéri, C, min.
38
Gyantatartalom, mg/100cm3, max.
7
Viszkozítás, -20 C, mm2/s
8
A gázolajok
A gázolajok a kompressziógyújtású Diesel-motorok
hajtóanyagai. A gázolajat a kőolaj atmoszférikus és
vákuumdesztillációja során előállított gázolaj-frakció
alkotja, melynek változó nagyságú kéntartalmát a
későbbiekben a kénmentesítő üzemben hidrogénezéssel
csökkentik. A gázolajok kéntartalma nagyban függ a
kőolaj minőségétől. Követelmény, hogy a gázolajok
legyenek jól porlaszthatóak, legyen optimális
öngyulladásuk, ne okozzon lerakódásokat a motorban,
legyenek jó alacsony hőmérsékleti tulajdonságai.
A hajtóanyag minősége és a felhasználás területének
megítélése szempontjából a gázolajoknál a következő
minőségi jellemzők a legfontosabbak:
1. Víz- és mechanikai szennyeződés
2. Lepárlási próba
3. Cetánszám
4. Viszkozítás
5. Szűrhetőségi határhőmérséklet CFPP
6. Kéntartalom
Lepárlási próba
A gázolajoknál a párlat szerinti összetétel a gázolaj-levegő
keverékképzésre van hatással, ugyanis a könnyű részek
elősegítik a porlasztás finomságát, könnyítik a
hidegindítást, viszont ha túl sok a könnyű frakció az a
gyulladáskor növeli az éghető keverék gázolajtartalmát és
ez a motor kemény járását okozza.
Cetánszám
A cetánszám a gázolajok gyulladási képességét jellemzi.
Cél, hogy a gázolaj minél alacsonyabb hőmérsékleten
szikra nélkül meggyulladjon és a befecskendezés kezdete
és a gyulladás között minél kevesebb idő teljen el. Minél
nagyobb a gázolaj cetánszáma, annál jobb gyulladási
hajlammal rendelkezik.(45-60 közötti érték az optimális)
A cetánszámot az oktánszámhoz hasonlóan
szabványosított motor vizsgálati módszerrel állapítják
meg. A vizsgálandó gázolajat összehasonlítják a n-cetán
és alfa-metil naftalin keverékkel. A cetán C16H34 jó
gyulladási hajlamát 100-nak veszik, míg a rossz
gyulladási hajlamú alfa-metil naftalinét 0-nak.
A gázolaj cetánszáma megegyezik annak a cetán-alfametil naftalin elegynek a cetán tartalmával térfogat %ban, melynek gyulladási hajlama megegyezik a vizsgált
gázolajéval.
A cetánszám a gázolaj kémiai összetételétől függ. A
legjobb gyulladási hajlama a normálláncú
szénhidrogéneknek van, leggyengébb gyulladási
hajlammal az aromások rendelkeznek, mivel
ellenállóbbak a hőbomlással szemben, és így
nehezebben gyulladnak meg.
A katonai (a NATO irányadó minőségi előírásai szerint
gyártott) gázolajok megkülönböztetése a kódjelük
alapján történik.
Ennek megfelelően a jelenlegi minőségi fokozatok a
következők:
F-54 katonai gázolaj
F-65 téliesített katonai gázolaj
A katonai gázolajok NATO irányadó
minőségi előírásai
Minőségi jellemzők
Sűrűség, 15 C, kg/m3
Lobbanáspont, C, min.
Zavarosodási pont, C, max.
Hidegszűrhetőségi pont (CFPP), C,
max.
Viszkozítás, 40 C, mm2/s
Kéntartalom, % (m/m) max.
Cetánszám, min.
Policiklikus aromások, % (m/m)
F-54
800-845
56
-10
-20
1,5-4,0
0,035
49
11
F-65 gázolaj az F-54 gázolaj és az F-34 repülőpetróleum 5050 %-os keveréke. (-15 C alatt történő huzamosabb
alkalmazás)
Az MSZ 1627/93 szabvány három gázolaj-minőséget
különböztet meg:
1. Normálgázolaj (gázolaj 0,2)
2. Kis kéntartalmú gázolaj (gázolaj 0,05)
3. Kis aromástartalmú gázolaj (gázolaj 0,01 AM)
Ezek mindegyike téli és nyári minőségben készül.
Ezen felül egyes gyártók előállítanak csökkentett
dermedéspontú extra gázolajat is.
A kereskedelemben forgalmazott gázolajok
irányadó minőségi előírásai
Minőségi jellemzők
Kéntartalom, % (m/m), max.
Sűrűség 15 C, g/cm3
Viszkozítás, 20 C, mm2/s
Gázolaj Gázolaj
0,2
0,05
0,2
0,05
Gázolaj
0,01 AM
0,01
0,820-0,860
0,8000,860
3,0-8,0
2,0-6,0
Cetánszám, min.
48
CFPP nyáron, C, max.
+5
CFPP télen, C, max.
-12
Lobbanáspont, C, min.
55