Определение давления насыщенных паров бензина

Приборы и оборудование:

1)стандартный прибор для определения давления насыщенных паров;

2)прибор для определения давления насыщенных паров методом Вальянского-Бударова.

Материалы:

1)бензин.

Давление насыщенных паров бензина определяют стандартным методом или же способом Вальянского-Бударова.

1. При стандартном методе получают условную характеристику испарения, пусковых качеств и склонности топлива к образованию паровых пробок.

Сущность метода заключается в измерении давления насыщенных паров топлива в двухкамерной бомбе при температуре 37,8°С. Схема прибора показана на рис. 3.

 

Рис. 3. Прибор для определения давления насыщенных паров стандартным методом:

а - схема прибора: 1 - водяная баня; 2 - бомба; 3 - ртутный манометр; 4 - термостат; б - устройство бомбы: 1 и 2 - топливная и воздушная камеры; 3 - ниппель; 4 - газовый кран.

 

Металлическая бомба состоит из топливной камеры 1 с одним отверстием и воздушной камеры 2, которое соединяются при помощи резьбы. Отношение объемов воздушной и топливной камер составляет 3,8...4,2:1. В верхней части воздушной камеры находится ниппель 8 с газовым краном 4 и наконечником для резиновой трубки.

Применяют ртутный или пружинный манометр. Ртутный манометр 8 выполнен в виде U - образной стеклянной трубки диаметром 5...8 мм и длинной 1000 снабженной шкальной пластиной с диапазоном измерения от 0 до 700... 800 мм и ценой деления 1 мм. Манометрическую трубку наполняют ртутью, на один конец, ее надевают резиновую трубку с внутренним диаметром 3...6 мм и длинной 1000...1200 мм, которую затем соединяют с воздушной камерой бомбы.

Размеры водяной бани для нагревания и проверки герметичности позволяют погружать в нее бомбу так, что верхний край воздушной камеры находится ниже уровня воды не менее чем на 25 мм. В бане поддерживают постоянную температуру 37,8 °С при помощи термостата 4.

Проба бензина для анализа отбирается с помощью приспособления, исключающего потери от испарения во время переливания. Приспособление состоит из плотно пригнанной к бутылке корковой пробки с проходящими сквозь нее двумя трубками. Одна трубка (воздушная) доходит до дна бутылки, другая (для слива топлива) - с внутренней стороны вставляется вровень с пробкой, а с внешней выступает настолько, чтобы она не достигала дна сосуда, в которое сливается топливо, на 10...20 мм.

 

Сосуд с бензином охлаждают до температуры 0...4°С и только после этого открывают. Пробу бензина, предназначенную для исследования, хранят в лаборатории до испытания при температуре не выше 20°С.

Объемы воздушной и топливной камер проверяют перед проведением испытания. К верхней части воздушной камеры присоединяют гайку с краном, надевают на наконечник трубку и наливают в камеру воду до заполнения всей трубки. Затем свободный конец трубки зажимают и наливают воду до заполнения патрубка, соединяющего воздушную камеру с топливной. После этого замеряют объем залитой воды. Топливную камеру заполняют водой до нижнего края муфтового соединения, замеряют объем воды и вычисляют соотношения объемов камер.

Герметичность бомбы проверяют так: ее собирают, наполняют воздухом до давления 687 кПа и погружают в воду. Затем бомбу разбирают, воздушную камеру и резиновую трубку ополаскивают не менее 5 раз водой, подогретой до 30...40°С. Делают это для удаления паров топлива, оставшегося от предыдущего испытания.

Перед испытанием воздушную камеру снова ополаскивают водой, ставят в вертикальное положение, присоединяют гайку с краном и закрывают кран. Пробу испытуемого бензина и топливную камеру охлаждают до температуры 0...4 °С.

В воздушную камеру вставляют термометр так, чтобы он входил в камеру на 3/4 своей длины и не касался стенок камеры. Топливную камеру ополаскивают 2...3 раза испытуемым бензином и при помощи приспособления для переливания пробы заполняют так, чтобы топливо переливалось через ее края. Измеряют исходную температуру воздуха в воздушной камере, соединяют воздушную и топливную камеры, надевают резиновую трубку на ртутный манометр.

При проведении испытаний собранный прибор опрокидывают, при этом находящийся в топливной камере бензин стекает в воздушную, и затем сильно встряхивают несколько раз в направлении, параллельном оси прибора. Далее аппарат возвращают в нормальное положение и погружают в водяную баню, кран при этом должен также находиться в воде. Температуру бани поддерживают 37,8°С. После погружения бомбы открывают кран и через 5 мин отмечают давление по ртутному манометру. После этого закрывают кран, вынимают бомбу из бани, опрокидывают ее, сильно встряхивают, снова погружают в баню и открывают кран. Так повторяют через каждые 2 мин, наблюдая за давлением. Примерно через 20 мин последовательные отсчеты по ртутному манометру становятся постоянными, тогда отмечают показания манометра, как р_н - не скорректированное давление насыщенных паров испытуемого бензина.

За давление насыщенных паров бензина принимают среднее арифметическое из результатов двух параллельных испытаний.

Обработка результатов. При подсчете давления насыщенных паров бензина в показания манометра вносят поправку на изменение давления воздуха и насыщенных паров воды в воздушной камере, вызванное различием между исходной температурой воздуха и температурой водяной бани.

Поправку Dр (кПа) находят по формуле

 

 

где р_а - атмосферное давление при проведении испытания, кПа;

p_t - давление насыщенных паров воды при исходной температуре воздуха, кПа;

t - исходная температура воздуха,°С;

р_37,8 - давление насыщенных паров воды при 37,8°С, кПа.

 

 

Поправку Dр вычитают из р_н, если исходная температура воздуха 37,8°С, и прибавляют, если выше.

По методу Вальянского-Бударова пользуются прибором, представленным на рис 4.

Рис. 4. Прибор для определения давления насыщенных паров методом Вальянского-Бударова

1– стакан с водой; 2– барометрическая трубка; 3– бюретка; 4– мешалка; 5 и 9 – краны; 6– пипетка; 7- термометр; 8 и 10– соединительные и сифонные трубки; 11- уравнительная склянка.

 

Испытания проводят при температуре 38°С и при отношении объемов воздуха и жидкого топлива 1:1. Этот метод служит для оценки склонности топлива к образованию паровых пробок.

При сборке прибора на верхний конец трубки соединительного крана 9 надевают отрезок резиновой трубки 8 длиной 30 мм. Нижний конец градуированной газовой бюретки 3 соединяют резиновой трубкой с тройником и опускают их в стакан 1 с водой. Бюретку закрепляют на штативе, удерживая ее за верхний конец трубки крана 5. Уровень воды в стакане должен быть выше верхней части газовой бюретки. Сифонную трубку 10 соединяют резиновой трубкой с уравнительной склянкой 11, в которую наливают воду. Рядом с бюреткой помещают термометр 7. Уравнительную склянку 11 поднимают выше верхнего колена сифонной трубки 10 при открытых кранах 5 и 9.

Для того чтобы удалить остатки паров топлива, бюретку промывают не менее 3 раз. В уравнительную склянку наливают теплую (40°С) воду, зарывают кран 5, открывают кран 9 и медленно поднимают склянку вверх до тех пор, пока из трубки 8 не польется вода. Затем медленно опускают уравнительную склянку и т.д.

Перед испытанием бутылку с пробой бензина охлаждают в ледяной воде до температуры 0...4°С.

При проведении испытания в ванне устанавливают температуру 38°С и поддерживают ее постоянной. Открывают краны 5 и 9, поднимают уравнительную склянку 11 до тех пор, пока из соединительной трубки 8 не польется вода. Затем опускают склянку, медленно открывают кран 9, набирая в бюретку 8 нужное количество воздуха, и выдерживают его при температуре 38°С в течение 5 мин. Из соединительной трубки 8полностью удаляют воздух, для чего наполняют ее водой с помощью пипетки. Пипетку 6 для бензина ополаскивают, набирают необходимое количество бензина и плотно вставляют в соединительную трубку 8. Уравнительную склянку опускают, открывая кран 9, и сливают бензин из пипетки в бюретку. Затем кран 9 закрывают, при этом в трубке над краном 9 должен остаться столбик бензина высотой около 10 мм. Уравнительную склянку устанавливают так, чтобы поверхность жидкости в барометрической трубке 2 была на одном уровне с поверхностью бензина в бюретке.

Уравнительную склянку выдерживают на этой высоте 5 мин, а затем фиксируют объем паровой фазы в бюретке.

Испытание повторяют 2 раза. За давление насыщенных паров бензина принимают среднее арифметическое из результатов двух параллельных определений.

Обработка результатов. Давление насыщенных паров испытуемого бензина р (кПа) вычисляют по формуле

 

 

где V₁ - первоначальный объем воздуха (до испарения топлива), мл;

V₂ - объем паровоздушной смеси (после испарения топлива), мл;

P_а - атмосферное давление при проведении испытания, кПа;

Р₃₈ - давление насыщенных паров воды в бюретке при температуре 38°С, кПа.

 

Давление насыщенных паров летнего бензина всех марок должно быть не более 66661 Па (500 мм рт.ст.), а зимнего - от 66661 до 93325 Па (500...700 мм рт.ст.).