Tiểu luận nhiên liệu cho động cơ diesel

Tiểu luận nhiên liệu cho động cơ diesel

MỤC LỤC

Trang

I:Nguyên lý,đặc điểm,quá trình cháy trong động cơ diesel 3

3: Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel 11

4: Phân loại và yêu cầu kỹ thuật nhiên liệu diesel thương phẩm 24

2: Các nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel 34

4: So sánh chất lượng biodiesel và diesel khoáng 35

TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU CHO

ĐỘNG CƠ DIESEL

CHƯƠNG I: LỜI MỞ ĐẦU

Dầu mỏ đã được loài người đã tìm thấy hàng ngàn năm trước Công Nguyên, tuynhiên đến thế kỷ 19 người ta mới bắt đầu khai thác, chế biến dầu theo qui mô côngnghiệp Ngày nay dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hộihiện đại dùng để để sản xuất nhiên liệu cho các phương tiện giao thông, nguyênliệu cho ngành tổng hợp hữu cơ hoá dầu…Dầu mỏ hầu như phân bố khắp mọi nơitrên thế giới và thành phần của chúng cũng khác nhau Để sử dụng được dầu mỏ taphải qua các phân đoạn chế biến Dầu thô khi khai thác lên phải trải qua các quátrình làm sạch tạp chất sau đó đưa vào quá trình chưng cất phân đoạn với cáckhoảng nhiệt độ khác nhau để thu được những sản phẩm nhất định, pha thêm phụgia để được các sản phẩm có giá trị thương mại Mỗi phân đoạn sản phẩm thuđược có thành phần và tính chất khác nhau Thông thường quá trình chưng cất dầu

mỏ được chia thành các phân đoạn sau :

 Phân đoạn xăng, với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180C, bao gồm các thành phần từ C5 ÷C10, C11

 Phân đoạn kerosen: Nhiệt độ sôi từ 180 đến 250C, chứa các hydrocacbon từ

Hiện nay sản phẩm từ dầu mỏ chủ yếu được ứng dụng làm nguyên liệu cho các động cơ xăng, động cơ Diesel và động cơ phản lực Trong phạm vi tiểu luận này

sẽ nghiên cứu tổng quan về động cơ Diesel và nhiên liệu sử dụng cho động cơ Diesel

CHƯƠNG II: NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL

I NGUYÊN LÍ, ĐẶC ĐIỂM, QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG

CƠ DIESEL:

1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ diesel:

Nếu quá trình vận hành của chu kì 4 thì trong động cơ Diesel chỉ hơi khác sovới động cơ cháy cưỡng bức (động cơ xăng), thì điều kiện cháy của hai loại động

Nhiên liệu Không khí nén

không khí vào qua Supap

hút

Khí thải

cơ này lại rất khác nhau Chu kì của động cơ Diesel gồm 4 giai đoạn: nạp/ nén/ nổ, giãn nở sinh công/xả

Chu kì 4 thì của động cơ Diesel: 1 Nạp khí; 2 Nén; 3 Nổ và giãn nở; 4 Xả

• Chu kì nạp: piston đi xuống hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hòa trộn đều trước khi nạp vào xylanh, ở động cơ Diesel chỉ có không khí được nạp vào xylanh động cơ ở pha nạp

• Chu kì nén:trong xylanh ở pha nén, không khí bị nén ở áp suất cao làm nhiệt

độ khí tăng theo, nhiệt độ khí thu được sẽ cao hơn nhiệt độ tự cháy inflammation) của nhiên liệu sử dụng

(auto-• Chu kì nổ và giãn nở: đến cuối chu kì nén 2, khi piston đi gần đến điểm chếttrên, nhiên liệu diesel được phun vào xylanh ở dạng những hạt sương nhỏ; nhiên liệu hoặc sẽ được phun trực tiếp vào buồng cháy (injection directe), hoặc được phun vào một buồng hòa trộn trước nhằm cải thiện quá trình cháycủa nhiên liệu khi tiếp xúc với không khí nóng (injection indirecte) Không khí nóng sẽ hòa trộn với nhiên liệu phun vào, gia nhiệt và hóa hơi nhiên liệu.Quá trình cháy sau đó diễn ra rất nhanh, áp suất tăng nhanh và có thể đến cực đại (60 bar đến 100 bar) Không khí ở thời điểm này rất nóng (2000 đến

3000 °C) Trong xylanh áp suất và nhiệt độ cùng tăng

• Chu kì xả: piston đi lên đẩy khí thải ra ngoài qua supap thải, bắt đầu một chutrình tiếp theo

2 Quá trình cháy trong động cơ diesel:

Trong quá trình vận hành động cơ diesel có thể quan sát thấy trong những điều kiện cụ thể khác nhau, hai hiện tượng cháy hoàn toàn trái ngược:hiện tượng cháy bình thường và cháy không bình thường của động cơ Một trong những

nguyên nhân dẫn tới hiện tượng cháy không bình thường là do việc sử dụng nhiên liệu không đúng quy định hoặc không đảm bảo chất lượng Trước hết cần tìm hiểu được hai hiện tượng cháy của hơi nhiên liệu trong động cơ

2 1 Hiện tượng cháy bình thường và không bình thường trong động cơ

diesel:

Trong xylanh của động cơ diesel, piston nén không phải hỗn hợp không khí

và hơi nhiên liệu như động cơ xăng mà nén không khí đến khi đạt tới nhiệt độ cần thiết Lúc này hơi nhiên liệu được phun sương trực tiếp vào buồng đốt Gặp không khí nóng nhiên liệu bốc hơi, nóng dần lên và đạt tới nhiệt độ tự cháy Thực tế cho thấy nhiên liệu sau khi phun vào xylanh không tự cháy ngay, mà phải có một thời gian để oxy hóa sâu các hydrocarbon trong nhiên liệu, tạo hợp chất chứa oxy trung gian, có khả năng tự bốc cháy Khoảng thời gian đó gọi là thời gian cảm ứng hay thời gian cháy trễ Kết thúc thời gian này, sự cháy trong buồng đốt mới bắt đầu Thời gian cảm ứng càng ngắn càng tốt, lúc đó nhiên liệu sẽ cháy điều hòa

2 1 1 Hiện tượng cháy bình thường:

Nếu hơi nhiên liệu có nhiệt độ tự cháy thích hợp, dễ tự bén cháy, thời gian cháy trễ đủ ngắn thì khi bắt đầu cháy hơi nhiên liệu tích tụ trong buồng cháy khôngquá nhiều, hiện tượng cháy xảy ra bình thường, áp suất, nhiệt độ buồng cháy tăng đều đặn Trường hợp này là cháy bình thường

2 1 2 Hiện tượng cháy không bình thường:

Nếu hơi nhiên liệu khó tự cháy, thời gian cảm ứng kéo dài, làm cho hơi nhiên liệu tích lũy khá nhiều trong buồng đốt, làm cho khi bắt đầu tự cháy, hơi

nhiên liệu sẽ cháy một cách mãnh liệt, làm áp suất, nhiệt độ buồng cháy tăng đột ngột, gây sóng chấn động đập vào vách xylanh, tạo tiếng động lách cách Hơi nhiên liệu cháy không hết, xả ra khói đen là hydrocarbon dư…giống như hiện tượng cháy kích nổ của động cơ xăng và gây ra tác hại tới tuổi thọ động cơ, lãng phí nhiên liệu, ô nhiễm môi trường

Như vậy để có thời gian cháy trễ ngắn thì trong nhiên liệu phải có nhiều các chất n-parafin, vì các cấu tử này dễ bị oxy hóa, tức là rất dễ tự bốc cháy Còn các izo-parafin và các hợp chất hydrocarbon thơm rất khó bị oxy hóa nên thời gian cháy trễ dài, khả năng tự bốc cháy kém Có thể sắp xếp thứ tự theo chiều giảm khả năng oxy hóa ( tức là tăng thời gian cảm ứng ) của các hydrocarbon như sau:

n-parafin< naphten < n-olefin < izo-naphten < izo-parafin <izo-olefin

<hydrocarbon thơm

Như vậy, quy luật về ảnh hưởng của thành phần hydrocarbon đến tính chất cháy của nhiên liệu trong động cơ diesel hoàn toàn trái ngược với tính chất cháy trong động cơ xăng

II-NHIÊN LIỆU DIESEL:

1 TRỊ SỐ XETAN:

1 1 Khái niệm:

Để đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu, người ta sử dụng đại lượng trị số xetan Trị số xetan là đơn vị đo quy ước, đặc trưng cho khả năng tự bắtcháy của nhiên liệu diesel, là một số nguyên, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả năng tự bắt cháy Hỗn hợp chuẩn này gồm hai hydrocarbon

• n-xetan( n-C16H34 ) :công thức cấu tạo mạch thẳng, dễ tự cháy được quy định

có trị số xetan là 10

• α-metyl naphtalen ( C11H10 ) là chất rất khó tự cháy, nhiệt cháy cao, quy định

có trị số xetan là 0

Hỗn hợp của hai chất này sẽ có trị số xetan bằng số % thể tích của n-xetan tronghỗn hợp

1 2 Cơ sở phương pháp xác định trị số xetan của nhiên liệu:

Cho nhiên liệu diesel thí nghiệm cần đo trị số xetan vào thiết bị xác định Ghi nhận trạng thái tự cháy của nhiên liệu đem thử Cho từng nhiên liệu chuẩn có trị số xetan khác nhau vào thử trong thiết bị và cũng ghi nhận trạng thái tự cháy của nhiên liệu thử với các nhiên liệu chuẩn để tìm ra trạng thái tự cháy giống nhau của nhiên liệu thử với một nhiên liệu chuẩn xác định nào đó Từ đó suy ra nhiên liệu thử có trị số xetan bằng với nhiên liệu chuẩn này

1 3 Trị số xetan của các nhóm hydrocarbon:

Các hydrocarbon khác nhau đều có trị số xetan khác nhau, có thể tóm tắt như sau:

 Khi có cùng một số nguyên tử hydrocarbon trong mạch thì hydrocarbon parafin có trị số xetan cao nhất, rồi tới hydrocarbon naphten, hydrocarbon dạng izo có trị số xetan thấp hơn, còn hydrocarbon thơm có trị số xetan thấp nhất

n- Trong cùng một dãy đồng đẳng hydrocarbon, mạch hydrocarbon càng dài, trị

số xetan càng cao

Trị số xetan của một số hydrocarbon cho dưới bảng sau:

Hydrocarbon Công thức Trị số xetan

Butyl decalin bậc 3 C14H26 24

Phân đoạn gasoil chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ bao giờ cũng có trị số xetan rất cao Ví dụ, trị số xetan của gasoil từ dầu mỏ Bacu: 60, từ dầu mỏ Grosny :75÷80 Nói chung, gasoil khai thác trực tiếp từ dầu mỏ không cần qua quá trình biến đổi hóa học thích hợp nào vẫn thích hợp để sử dụng làm nhiên liệu diesel Yêucầu về trị số xetan của động cơ diesel tốc độ chậm (dưới 500 vg/ph) chỉ cần

khoảng 45 đến 50 Với động cơ diesel chạy nhanh (500÷1000 vg/ph) chỉ cần trên

50

Nếu trị số xetan cao quá sẽ không cần thiết vì gây lãng phí nhiên liệu, một sốthành phần nhiên liệu trước khi cháy, ở nhiệt độ cao trong xylanh bị thiếu oxy nên phân hủy thành cacbon tự do, tạo thành muội theo phản ứng:

t C

CxHy xC + H2

Nếu trị số xetan thấp sẽ xảy ra quá trình cháy kích nổ do:trong nhiên liệu có nhiều thành phần khó bị oxy hóa, khi lượng nhiên liệu phun vào trong xylanh quá nhiều mới xảy ra quá trình tự cháy, dẫn đến cháy cùng lúc, gây tỏa nhiệt mạnh, áp suất tăng mạnh, động cơ rung giật… gọi là cháy kích nổ

Để tăng trị số xetan, có thể thêm vào nhiên liệu các phụ gia thúc đẩy quá trình oxy hóa như: izo-propyl nitrat, amyl nitrat…Với lượng khoảng 1 5 % thể tích, chất phụ gia có thể làm tăng trị số xetan lên 15 đến 20 đơn vị

2 THÀNH PHẦN CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL:

Có nhiều loại động cơ diesel, được chia thành 3 nhóm Phù hợp với 3 nhóm động cơ này có ba nhóm nhiên liệu diesel khác nhau về tính chất

• Nhóm động cơ diesel cao tốc, có số vòng quay lớn hơn 1000vg/ph dùng chocác loại ô tô buýt, ô tô tải, máy nông nghiệp Các loại động cơ này đòi hỏi nhiên liệu có phạm vi nhiệt độ sôi thấp, chất lượng cao

• Nhóm động cơ có số vòng quay trung bình 500 ÷1000 vg/ph, dùng cho tàu hỏa, xe lu, xe ủi, xe làm đường, động cơ diesel tĩnh tại, động cơ phụ trợ trên tàu biển, …Loại nhiên liệu dùng cho động cơ này có phạm vi nhiệt độ sôi cao hơn và độ nhớt cũng lớn hơn

• Nhóm động cơ có số vòng quay thấp dưới 500 vg/ph dùng cho tàu thủy, các nhà máy phát điện, Nhiên liệu cho loại động cơ này khá nặng, bao gồm một phần nhiên liệu đốt lò

Thành phần chủ yếu của nhiên liệu diesel là các hợp chất hydrocarbon có trong các phân đoạn gasoil nhẹ, trung bình và nặng trong quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ Phạm vi nhiệt độ sôi của phân đoạn gasoil thông thường trong khoảng 200÷3600C (cũng có thể mở rộng thêm tùy theo yêu cầu sản xuất ) Ngoài các phânđoạn gasoil của chưng cất trực tiếp, còn dùng các phân đoạn gasoil của các quá trình chế biến thứ cấp khác như cracking, hydrocracking, nhiệt phân và cốc hóa

Về bản chất hóa học, nhiên liệu diesel là hỗn hợp hydrocarbon có nhiệt độ sôi phù hợp với phạm vi nhiệt độ sôi của phân đoạn gasoil nhẹ Thành phần có chất lượng tốt nhất cho nhiên liệu diesel là các hydrocarbon n-parafin Các hydrocarbon dạng naphten và mạch nhánh có chất lượng kém hơn và kém nhất là các hydrocarbon thơm

Như vậy nhiên liệu diesel phù hợp với các cấu tử trái ngược với cấu tử hydrocarbon trong xăng Nguyên nhân sự khác nhau này là do sự khác nhau về nguyên lí hoạt động của hai loại động cơ Do đó trong công tác bảo quản và vận chuyển cần tránh để hai loại nguyên liệu này trộn lẫn vào nhau Sự trộn lẫn hai

nhiên liệu khác nhau đó sẽ gây nên những hoạt động không bình thường trong cả hai loại động cơ

Ngoài ra, trong nhiên liệu diesel còn có chứa một số phụ gia nhằm nâng cao chất lượng nhiên liệu như phụ gia cải thiện trị số xetan, phụ gia chống đông, …

3 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL:

Để động cơ diesel làm việc ổn định, đòi hỏi nhiên liệu diesel phải đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng như sau:

• Tính tự cháy phù hợp

• Độ bay hơi thích hợp

• Tính lưu chuyển tốt trong mọi điều kiện thời tiết

• Không gây ăn mòn và bào mòn máy

• Bảo đảm an toàn, chống cháy nổ

3 1.Tính cháy của nhiên liệu diesel:

Tính cháy của nhiên liệu diesel biểu thị khả năng tự cháy thông qua chỉ tiêu chất lượng là trị số xetan Trị số xetan của nhiên liệu diesel có thể xác định bằng phương pháp thực nghiệm hoặc tính toán

1 Trị số xetan xác định bằng phương pháp thực nghiệm:

Tiêu chuẩn xác định: ASTM D 613

Phương pháp thực nghiệm xác định trị số xetan chỉ có thể tiến hành trong thiết bị chuyên dụng với các loại nhiên liệu tiêu chuẩn Loại thiết bị chuyên dụng này là một loại động cơ diesel đặc biệt cho phép ta quan sát được hiện tượng cháy trong động cơ Thiết bị đo trị số xetan chỉ có ở các phòng thí nghiệm nơi sản xuất hoặc các cục tiêu chuẩn đo lường quốc gia

2 Trị số xetan xác định gián tiếp qua tính toán:

Tiêu chuẩn xác định: ASTM D 976

Khi không có điều kiện xác định trị số xetan trong thiết bị đo trị số xetan, có thể xác định gián tiếp qua điểm sôi 50% V và °API theo công thức:

TSXT = 454 74 - 1641 416 D + 774 74 D² - 0 554 B+97 803 (log B)²

Trong đó: TSXT: Trị số xetan

D: Tỷ trọng của nhiên liệu diesel d15/15

B:Điểm sôi 50%V đo bằng °C

Cũng có thể tính trị số xetan theo công thức khác như sau:

TSXT = -420 34 +0 016 G² + 0 192 G logM + 65 01(logM)² - 0 0001809M²Trong đó: G: Độ °API

M: Điểm sôi 50% V đo bằng °F

Cũng có thể không cần tính toán mà sử dụng biểu đồ quan hệ giữa °API và điểm sôi 50%V để xác định TSXT của nhiên liệu diesel

3 2 Tính bay hơi của nhiên liệu diesel:

Tính bay hơi của nhiên liệu diesel ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo thành hỗn hợp nhiên liệu và không khí Khi quá trình tạo hỗn hợp cháy thực hiện đều đặn, động cơ sẽ hoạt động bình thường và ổn định Khi quá trình tạo hỗn hợp cháy xảy

ra thất thường sẽ làm cho hoạt động của động cơ bị trục trặc Để đánh giá độ bay hơi của nhiên liệu diesel, cũng như xăng, người ta xác định thành phần điểm sôi, tỷtrọng và một chỉ tiêu có quan hệ tới tỷ trọng là màu sắc nhiên liệu Không xác định

áp suất hơi bão hòa do trong diesel không có các thành phần hydrocarbon nhẹ

1 Thành phần điểm sôi:

Tiêu chuẩn xác định: TCVN 2698-1995, ASTM D 86

Chỉ tiêu chất lượng này được xác định trong dụng cụ chưng cất đã tiêu chuẩn hóa Đối với nhiên liệu diesel cần xác định thành phần điểm sôi như sau:

• Điểm sôi 10%V

• Điểm sôi 50%V

• Điểm sôi 90%V

Thành phần điểm sôi của nhiên liệu diesel có ý nghĩa thực tế khi sử dụng

a) Điểm sôi 10%V biểu thị cho thành phần nhẹ trong nhiên liệu diesel Yêu

cầu thành phần này chỉ chiếm một tỷ lệ thích hợp Thực tế yêu cầu t10% không thấp hơn 200°C Nếu t10% thấp hơn 200°C, chứng tỏ trong nhiên liệu diesel có tỉ lệ hợp phần nhẹ cao, khi cháy sẽ làm tăng nhanh áp suất, động cơ làm việc quá ‘cứng’ dẫnđến cháy kích nổ Phần nhẹ quá nhiều khiến sự phun sương không tốt, giảm tính chất đồng nhất của hỗn hợp cháy, làm cho khi cháy tạo nhiều khói đen, tạo muội, làm bẩn máy và pha loãng dầu nhờn, động cơ làm việc kém công suất, giảm tuổi thọ

b)Điểm sôi 50%V ảnh hưởng đến tính khởi động máy Nhiên liệu có t50%

thích hợp(không vượt quá 280°C) sẽ khiến động cơ khởi động dễ dàng hơn

c)Điểm sôi 90%V biểu hiện cho khả năng cháy hoàn toàn của hơi nhiên liệu,

t90% của nhiên liệu diesel không nên vượt quá 370°C

Những điều trình bày ở trên là những hiểu biết chung về tính bay hơi thích hợp củanhiên liệu diesel Tuy nhiên thành phần điểm sôi của nhiên liệu diesel phải được đánh giá thực tế trên cơ sở khả năng làm việc của động cơ và điều kiện sử dụng của nhiên liệu

Thực tế cho thấy thành phần điểm sôi của nhiên liệu diesel cũng ảnh hưởng tới công suất làm việc và tuổi thọ của động cơ Thành phần điểm sôi phù hợp đảm bảonhiên liệu sẽ được đốt cháy hoàn toàn trong động cơ, không xả khói đen và dư lại làm loãng dầu bôi trơn Người ta có những khảo sát để chứng minh rằng nếu nhiên liệu nặng quá yêu cầu đòi hỏi thì tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng rõ rệt

 Khi ở 300°C cất được 93%V thì tiêu hao nhiên liệu là 100%

 Khi ở 300°C cất được 80%V thì tiêu hao nhiên liệu là 117%

 Khi ở 300°C cất được 20%V thì tiêu hao nhiên liệu là 131%

Đồng thời khi thành phần điểm sôi không hợp lí (quá nặng ) sẽ tăng sự mài mòn secmang và xylanh do nhiên liệu cháy không hết còn đọng lại trên thành xylanh làm loãng dầu bôi trơn giữa hai chi tiết ma sát này

o Khi cất được 50% V ở 230°C thì khe hở miệng xecmang là 0 6mm

o Khi cất được 50%V ở 300°C thì khe hở miệng xecmang là 0 8mm

o Khi cất được 50%V ở 350°C thì khe hở miệng xecmang là 1 2mm

Khi thành phần cất quá nặng còn làm tăng lượng khói độc ở khí xả, ảnh hưởng tới vấn đề an toàn môi trường, nhất là ở những nơi đông dân cư

o Khi ở 300°C cất được 95% khói xả ra là 43 đơn vị khói

o Khi ở 300°C cất được 75% khói xả ra là 63 đơn vị khói

o Khi ở 300°C cất được 20% khói xả ra là 85 đơn vị khói

2 Khối lượng riêng và tỷ trọng của nhiên liệu diesel:

Tiêu chuẩn xác định

 TCVN 3893-84, ASTM D 1298 : xác định tỷ trọng bằng phù kế

(aerometer)

 TCVN 2691-78, ASTM D 941: xác định tỷ trọng bằng bình đo tỷ trọng mao quản với các dạng mao quản khác nhau

 ASTM D 1217, ASTM 1480 : xác định tỷ trọng bằng bình đo tỷ trọng mao quản, dùng cho chất lỏng nhớt

 ASTM 4052 : xác định tỷ trọng bằng máy đo tỷ trọng hiện số

Để suy tỷ trọng từ các nhiệt độ khác nhau về tỷ trọng tiêu chuẩn có công thức tính hoặc sử dụng bảng số chuyển đổi:

d20/4 = dt/4 + γ (t – 20 )

Trong đó : t ⇢ nhiệt độ bất kì

γ ⇢ hệ số điều chỉnh tỷ trọng

Tỷ trọng của các loại nhiên liệu dùng cho các loại động cơ trong khoảng 0 820-0 920 là phù hợp

3 Màu sắc của nhiên liệu diesel :

Tiêu chuẩn xác định : TCVN 4354-86, ASTM D 156, ASTM D 1500

Các loại sản phẩm dầu mỏ thường được xác định màu sắc, để trên cơ sở đó xem xét sản phẩm còn giữ được chất lượng hay không

Các loại xăng không quy định đo màu sắc Xăng thô thường không màu, xăng thương phẩm thường được pha thêm chất màu như vàng, đỏ, xanh lam, nhằm phân biệt với xăng không pha chì Chỉ từ dầu hỏa trở lên cho tới các loại dầu nhờnthì mới kiểm tra màu sắc Sản phẩm có màu sáng, sản phẩm tồn chứa lâu, bị biến chất màu sậm hơn

Nguyên tắc xác định màu sắc là so sánh màu của sản phẩm với màu chuẩn bằng mắt thường hoặc màu của máy so màu Trên thực tế có hai thang màu chuẩn dành cho hai tiêu chuẩn xác định khác nhau

TCVN 4354- 86 và ASTM D 156 là tiêu chuẩn xác định màu theo thang chuẩn Saybolt ( Saybolt colour scale ) có màu dầu sẫm nhất là -16 cho tới màu sáng nhất là +30 Tiêu chuẩn ASTM D 156 thường dùng đối với các sản phẩm dầu sáng màu như dầu hỏa

ASTM D 1500 là tiêu chuẩn xác định màu theo thang chuẩn màu ASTM (ASTM colour scale ), hai mức liền nhau hơn kém nhau 0 5 đơn vị Có 16 chuẩn màu được đánh số từ 0 5 cho tới 8 0 biểu thị màu từ sáng tới tối dần Tiêu chuẩn ASTM D 1500 dùng đối với các sản phẩm nặng như nhiên liệu diesel và dầu nhờn

3.3 Tính lưu chuyển của nhiên liệu diesel

Một trong những chỉ tiêu chất lượng quan trọng của nhiên liệu diesel là sự lưu chuyển dễ dàng trong hệ thống cung cấp và nạp nhiên liệu vào buồng đốt của

động cơ Tính chất đặc biệt quan trọng khi động cơ diesel làm việc ở các khu vực

có nhiệt độ môi trường thấp như các vùng lạnh, có tuyết

Chất lượng này được đánh giá qua chỉ tiêu độ nhớt và nhiệt độ đông đặc

3.3.1 Độ nhớt động học

Tiêu chuẩn xác định TCVN 3171-1995, ASTM D 445

Có nhiều loại độ nhớt, thông thường sử dụng độ nhớt động học để đánh giá tính lưu chuyển của nhiên liệu diesel Cơ sở của phương pháp xác định độ nhớt động học là đo thời gian chảy của một lượng thể lỏng xác định qua một ống mao quản của ống đo độ nhớt Độ nhớt động học được tính theo công thức:

٧ = C t

Trong đó : ٧ độ nhớt động học (mm²/sec)

C : hằng số của ống đo độ nhớt

t: thời gian thể lỏng chảy qua mao quản (sec)

Chỉ tiêu độ nhớt biểu hiện cho tính lưu chuyển của thể lỏng được đánh giá đối với nhiên liệu diesel, nhiên liệu phản lực và dầu nhờn ở những nhiệt độ thích hợp Có thể xem xét các yếu tố ảnh hưởng tới độ nhớt động học của nhiên liệu diesel:

a) Cấu trúc phân tử của thể lỏng :

Phân tử có cấu trúc càng cồng kềnh, nhiều nhánh, nhiều mạch thì độ nhớt càng lớn Trong các nhóm hydrocarbon, n-parafin có độ nhớt thấp nhất, kế đến các hydrocarbon naphten, hydrocarbon thơm Các hydrocarbon izo parafin có độ nhớt lớn nhất, độ phân nhánh càng cao thì độ nhớt càng lớn

b) Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng thì độ nhớt của thể lỏng giảm và ngược lại Đặc biệt độ nhớt thay đổinhanh trong phạm vi nhiệt độ dưới 0°C Nhiệt độ có ảnh hưởng khác nhau đối với các nhóm hydrocarbon Độ nhớt động học của hydrocarbon n-parafin thay đổi ít

Yêu cầu nhiên liệu diesel có độ nhớt động học phù hợp Nếu độ nhớt nhiên liệu diesel cao, tính lưu chuyển bị hạn chế, nhiên liệu khó vận chuyển và nạp cho

buồng đốt Nếu độ nhớt quá thấp sẽ làm giảm hệ số nạp liệu và tăng sự mài mòn của bơm nhiên liệu Do đó để xác định tính phù hợp về độ nhớt của nhiên liệu với

sự hoạt động của động cơ, cần phải đánh giá cụ thể đối với từng loại động cơ và từng vùng khí hậu khác nhau trong đó động cơ hoạt động Thông thường độ nhớt của nhiên liệu diesel, ở 20°C từ 1 5 đến 6 0 là phù hợp Nhiên liệu diesel mùa đông có độ nhớt thấp hơn nhiên liệu dùng vào mùa hè, VD ở Liên Xô cũ có quy định:

• Nhiên liệu vào mùa hè có độ nhớt: 3 0 ÷ 6 0 cSt ở 20°C

• Nhiên liệu vào mùa đông có độ nhớt: 1 8 ÷ 3 2 cSt ở 20°C

• Nhiên liệu vùng Bắc Cực có độ nhớt: 1 5 ÷ 2 5 cSt ở 20°C

3.3 2 Nhiệt độ đông đặc của nhiên liệu:

Tiêu chuẩn xác định TCVN 3753-1995, ASTM D 97

Trong phạm vi chỉ tiêu chất lượng này, trên thực tế ở các nước xứ lạnh cần phân biệt 2 loại nhiên liệu diesel: loại nhiên liệu cho mùa đông và loại nhiên liệu cho mùa hè Loại dùng cho mùa đông có nhiệt độ đông đặc rất thấp, đôi khi tới -45°C Ngoài ra còn có loại nhiên liệu diesel dùng cho vùng Nam và Bắc cực Ở các nước nhiệt đới như nước ta chỉ dùng nhiên liệu diesel cho mùa hè, tùy theo vùng khí hậu có thể sử dụng nhiên liệu diesel có nhiệt độ đông đặc không vượt quá+5°C hoặc +9°C

3.4 Tính ăn mòn của nhiên liệu diesel:

Cũng như xăng, trong nhiên liệu diesel có mặt một lượng tạp chất mang tính

ăn mòn kim loại Yêu cầu lượng tạp chất này không được vượt quá giới hạn chophép, để tính ăn mòn kim loại không ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu Tính ănmòn kim loại của nhiên liệu diesel được đánh giá bằng các chỉ tiểu chất lượng:Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng, hàm lượng lưu huỳnh tổng số và độ axit của

3.4.1.Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng :

Tiêu chuẩn xác định TCVN 2694-1995, ASTM D 130

Các nhiên liệu diesel cần phải kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng, ở nhiệt độxác đinh trong khoảng thời gian quy định

3.4.2.Hàm lượng lưu huỳnh tổng số:

Tiêu chuẩn xác định ASTM D129, ASTM D 2622.

Khác với tiêu chuẩn ASTM D 1266 (TCVN 2708-78) chỉ dùng cho các sảnphẩm nhẹ, có thể cháy hòan toàn trong dụng cụ đốt đèn Đối với những sản phẩmcháy không hòan toàn trong dụng cụ đốt đèn như nhiên liệu diesel, nhiên liệu đốt

lò, và cả các loại dầu nhờn có hoặc không có phụ gia và mỡ nhờn, không thể sửdụng theo tiêu chuẩn ASTM D1266 Trong những trường hợp này cần dùng tiêuchuẩn ASTM D 129 hoặc ASTM D 2622

• Tiêu chuẩn ASTM D 129 dùng xác định hàm lượng lưu hùynh tổng số (%KL) bằng cách thiêu đốt mẫu phân tích trong bom khí oxy có thể tích khôngnhỏ hơn 300ml và áp suất cao Các hợp chất lưu huỳnh cháy trong điều kiệnnày hình thành SO3, được chuyển thành thể muối kết tủa bari sunfart(BaSO4) Lượng muối này được định lượng theo phương pháp phân tíchkhối lượng

• Tiêu chuẩn ASTM D 2622 xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng số của cácsản phẩm dầu lỏng hoặc rắn có thể chuyển thành dạng lỏng bằng cách gianhiệt vừa phải hoặc hòa tan trong dung môi hữu cơ Mẫu được đặt trongchùm tia X và đo cường độ của vạch phổ lưu huỳnh So sánh với cường độcủa các mẫu có hàm lượng lưu huỳnh đã chuẩn bị trước, từ đó tính ra hàmlượng lưu huỳnh trong mẫu thí nghiệm Hàm lượng lưu huỳnh của các loạinhiên liệu diesel yêu cầu phải nhỏ hơn từ 0.5 tới 1% KL

Hàm lượng lưu huỳnh trong động cơ diesel cao sẽ gây nên sự ăn mòn các chi tiếttrong động cơ rất nhanh Khi hàm lượng lưu huỳnh tăng từ 0,12- 0,57, mức ăn mònxécmăng và piston tăng lên 5,5 lần, còn ăn mòn xi lanh tăng 3,5 lần Để giảm táchại ăn mòn người ta dùng các loại dầu nhờn có trị số kiềm tổng cao tương ứng, đủtrung hòa hết phần axit tạo thành khi nhiên liệu cháy trong động cơ Hiện nay có