Что такое плотность топлива и как её рассчитать
Отношение массы к объему – гласит учебник по физике за шестой класс. Вот как высчитать плотность дизельного топлива, бензина или любого другого вещества. Наливаем ровно литр, взвешиваем, и даже не нужно подставлять значения в простейшую формулу. Единицы соответствующие: килограммы (граммы, тонны) делить на литры (кубометры) – вот в чем измеряется плотность топлива и других материалов. На этом можно было бы и завершить статью, но следует осветить еще несколько интересных моментов.
Прямая перегонка нефти
Это дедовский способ, которым далеко не ограничивается современная нефтепереработка. Однако он отражает суть процесса.
Согласно данным научно-познавательной программы «Однажды в России», нефть – это сжиженные динозавры. Некогда населявшие Землю организмы почили и разложились до какого-либо состояния. Нефть состоит из множества веществ, разных по своей молекулярной массе, плотности и другим физико-химическим показателям. Большинство компонентов – органические: высоко- и низкомолекулярные углеводороды, жидкие и полутвердые, представляющие тот или иной интерес для народного хозяйства.
Первыми эту сложную смесь покидают самые летучие и горючие вещества. Чтобы выварить тяжелый компонент, нужно поднять температуру и затратить больше энергии. Нельзя сказать, что легкое топливо эффективнее плотного. При оплате за литр Вы получаете больше килограммов тяжелого вещества, а КПД дизеля выше, чем у бензина. Тем не менее, все самое ценное испаряется сразу – как при освоении бюджета, так и при перегонке нефти.
Температурные пределы приведены ориентировочно: данные разнятся, а нефти сильно различаются. Сначала (от 30ºС) ректификационная колонна выдает первак – высококлассный бензин – в малом количестве. При дальнейшем нагреве объем (а также плотность) продукта растет, качество падает. Если все поднимать температуру, можно высушить нефть до гудрона. Получится много топлива, которое никуда не годится. Поэтому нефть разделяют на фракции, варьируя по ситуации температурные пределы. От интервала температуры выкипания и зависит стандартная (при 20ºС) плотность топлива.
Та же ситуация характерна для ДТ. Качество и плотность дизельного топлива в зависимости от температуры конца выкипания:
При дальнейшем нагреве полученное ДТ не только замерзнет в холод, но и забьет форсунки нагаром. Собственно, это будет солярка (до 380ºС).
Как измерить плотность топлива
На практике никто, конечно, не взвешивает известный объем жидкости. Есть более удобные способы. Замер плотности топлива выполняется ареометром (нефтеденсиметром). Принцип работы прибора основан на законе Архимеда.
В интернете расплодились умельцы, которые друг у друга научились измерять плотность горючего при 200ºС. Это очень хитрая методика. В советское время по стандарту указывали плотность при 20ºС, теперь (видимо, после перехода на ЕВРО) ГОСТ регламентирует эту величину при 15ºС.
Температурный режим соблюдать не нужно. Какова плотность дизельного топлива, бензина, керосина и других нефтепродуктов, измеряют при имеющихся условиях. Затем учитывают температурную поправку, это табличная величина. Владельцы легковых автомобилей могут не забивать себе голову этим вопросом. Но сотрудники нефтебаз, механики судов обязательно учитывают изменение плотности топлива в зависимости от температуры.
Не чистые на руку поставщики нефтепродуктов реализуют ДТ, содержащее воду. Плотность смеси увеличится, но практически это выявить трудно. Поэтому имейте дело с добросовестным поставщиком – ООО «НЕФТЬОПТ».
3 способа, как проверить плотность дизельного топлива самостоятельно: инструкция и нюансы
Неподходящее топливо приводит к поломкам автомобиля и снижает срок службы двигателя. Чтобы сделать правильный выбор, следует подобрать горючее с правильной плотностью. Что такое плотность дизельного топлива, как ее определить и почему это важно, рассмотрим в статье.
Плотность дизельного топлива — одна из характеристик, которая определяет эффективность его работы при различных температурах.
По сути, плотность — это удельный вес горючего или его масса в килограммах, которая умещается в одном кубическом метре.
Иногда вместо килограммов на кубометр плотность измеряют в граммах на сантиметр в кубе.
Чтобы горючее расходовалось максимально экономично и не нанесло вред двигателю, следует правильно подобрать его тип и плотность.
Классификация дизельного топлива
Для типизации дизельного топлива традиционно учитывают два показателя: степень серосодержания и максимальная температура помутнения. Это — принятый государством стандарт, соответствующий европейской системе и спецификации EN 590. В рамках данной статьи наибольшее значение имеют показатели температуры.
«Температурная» классификация разделяет горючее по сортам и классам, которые являются показателями того, при какой максимально низкой температуре горючее может проходить через фильтр.
В скобках указана предельная температура фильтруемости (t°C).
В зависимости от температурных показателей дизтопливо разделяют на три основных вида и один дополнительный (последний).
Для каждого из трёх основных видов определены свои нормы показателей плотности и вязкости. Именно от этих характеристик зависит эффективность работы двигателя и то, когда и какое топливо использовать. По ним же зачастую определяют качество солярки.
Стандарты вязкости следующие:
О показателях плотности речь пойдет далее.
Как уровень плотности влияет на расход топлива?
Плотность топлива — далеко не только граница его замерзания. Количество выделяемой соляркой энергии также зависит от ее плотности.
Чем плотнее топливо, тем больше энергии выделяется в процессе его сгорания. Соответственно, чем более высока плотность, тем эффективнее будет КПД двигателя. Поэтому топливо с высокой плотностью — наиболее экономичный вариант. Но есть нюанс.
Дело в том, что температура и плотность дизельного топлива тесно взаимосвязаны с таким явлением, как вязкость. Горючее с более низкой плотностью обладает меньшей вязкостью. Соответственно, оно более жидкое. А потому менее подвержено кристаллизации.
В то же время, степень плотности — величина непостоянная и во многом зависит от температуры. Так, например, увеличение температуры дизельного топлива уменьшает его плотность.
Всё это влияет на то, какое топливо выбирать в зависимости от сезона.
Какое дизельное топливо использовать летом и зимой?
Хорошее топливо для зимы:
Низкие вязкость и плотность дизельного топлива зимнего типа позволяют ему не замерзнуть. Поэтому даже при низких температурах такая солярка не будет создавать пробок, свободно проходя по топливному проводу. Но именно из-за этого зимнее горючее расходуется активнее. Чем более жидкая солярка, тем больше сил требуется на ее сжигание и тем большее ее количество расходуется.
Зимой ни в коем случае нельзя использовать топливо с высокой плотностью (летнее).
Однако использовать зимой летнее топливо с целью экономии, а летом — зимнее, строго не рекомендуется. Иначе проблем с работой двигателя не избежать.
Если в минусовую температуру использовать летнее топливо:
Хорошее топливо на лето:
Если летом применять зимнее горючее, мощность двигателя может значительно снизиться. Кроме того, может измениться структура выделяемых газов, что приведет к повышенной задымленности.
Метод определения плотности топлива по ГОСТу
Устройство погружают в жидкость и замеряют показатели: плотность топлива является отношением массы прибора к тому объему, который он занимает в жидкости.
По итогам измерений топливо относят к одному из типов, соответствующих ГОСТу:
Поскольку плотность горючего зависит от температуры, все измерения производятся при +20 ˚С.
Если учитывать изменчивость среды, то с изменением температуры на 1 ˚С изменится и плотность солярки — примерно на 0,00075. Данный коэффициент дает возможность рассчитать плотность жидкости в различных температурных условиях. Однако это применимо лишь к чистому продукту.
Не всегда топливо обладает заявленными характеристиками. Нередко некачественный продукт содержит посторонние примеси неизвестного происхождения. Поэтому рекомендуется заправляться на проверенных АЗС, где качество топлива гарантировано и минимальны риски получить летнее горючее вместо зимнего или арктического.
Если же в плотности дизтоплива есть сомнения, измерения можно провести самостоятельно.
Как проверить плотность дизтоплива самостоятельно?
Проверить плотность солярки можно несколькими способами.
Способ первый
Способ второй
Способ третий
Можно осуществить дополнительную проверку и заправить этим топливом автомобиль, смешав свежее горючее с тем, что находится в баке.
Заключение
Таким образом, плотность является одним из ключевых показателей при подборе подходящего дизтоплива. Прежде чем начать использовать то или иное топливо, следует убедиться, что оно обладает подходящими свойствами и соответствует сезону. Во избежание проблем с автомобилем и двигателем следует приобретать топливо проверенных производителей и на проверенных АЗС.
Измерение плотности бензина
Плотность топлива для товарных марок бензина не нормируется, но ее необходимо точно знать не только при расчете дозирующих систем приборов питания, но и при пересчете объемных единиц в массовые и массовых в объемные при определении расходов топлива во время испытаний двигателей (Приложение 1). По показателю плотность автотракторного топлива можно только ориентировочно судить о виде топлива: бензины, керосины, дизельное топливо и т.д., так как многие марки различных топлив имеют одинаковую плотность.
, (1.1)
где Gt – количество бензина в весовых единицах, кг;
Оборудование: стеклянные мерные цилиндры на 250 мл; набор ареометров (нефтеденсиметров); термометр ртутный стеклянный (в том случае, если ареометр без термометра) до +50 О С с ценой деления в 1 °С.
Порядок выполнения работы:
1. Установить стеклянный цилиндр на ровном месте и осторожно, при помощи стеклянной палочки, налить в него испытуемый нефтепродукт (бензин) до уровня, отстоящего от верхнего обреза цилиндра на 5-6 см.
2. Выдержать нефтепродукт 2-3 минуты для того, чтобы он принял окружающую температуру (допускается отклонение не более чем ± 5 О С).
3. Чистый и сухой ареометр медленно и осторожно опустить в цилиндр с нефтепродуктом до его свободной плавучести, удерживая его за верхний конец.
4. После того как ареометр установится и прекратятся его колебания, произвести отсчет по верхнему краю мениска с точностью до третьего знака. При этом глаз должен находиться на уровне, отмеченном на рис. 1.1 линией
3. Спустя не менее 1 мин после погружения ареометра записать температуру топлива, отсчитывая ее с точностью до градуса по термометру. На этой операции испытание заканчивается.
5. Ареометр вынуть из цилиндра, протереть, вложить в футляр, а нефтепродукт вылить в ту же склянку, из которой наполнялся цилиндр.
6. В стандартах и других документах плотность нефтепродукта указывается при температуре 20 °С (ρ20). В связи с этим данные измерений при иной температуре (ρ) необходимо привести к температуре 20 °С по формуле
, (1.2)
t — температура нефтепродукта при отсчете плотности, °С.
Приведенную плотность следует округлить до третьего знака после запятой.
Как измеряют плотность бензина?
Плотность топлива – это показатель, характеризующий число массы в единице объема. Другими словами – это удельный вес топлива.
Плотность топлива напрямую зависит от плотности сырья, из которого оно изготовлено. Она регламентируется ГОСТами: Р 52368-2005 и ГОСТ 305-82.
Прямая перегонка нефти
Это дедовский способ, которым далеко не ограничивается современная нефтепереработка. Однако он отражает суть процесса.
Согласно данным научно-познавательной программы «Однажды в России», нефть – это сжиженные динозавры. Некогда населявшие Землю организмы почили и разложились до какого-либо состояния. Нефть состоит из множества веществ, разных по своей молекулярной массе, плотности и другим физико-химическим показателям. Большинство компонентов – органические: высоко- и низкомолекулярные углеводороды, жидкие и полутвердые, представляющие тот или иной интерес для народного хозяйства.
Первыми эту сложную смесь покидают самые летучие и горючие вещества. Чтобы выварить тяжелый компонент, нужно поднять температуру и затратить больше энергии. Нельзя сказать, что легкое топливо эффективнее плотного. При оплате за литр Вы получаете больше килограммов тяжелого вещества, а КПД дизеля выше, чем у бензина. Тем не менее, все самое ценное испаряется сразу – как при освоении бюджета, так и при перегонке нефти.
Температурные пределы приведены ориентировочно: данные разнятся, а нефти сильно различаются. Сначала (от 30ºС) ректификационная колонна выдает первак – высококлассный бензин – в малом количестве. При дальнейшем нагреве объем (а также плотность) продукта растет, качество падает. Если все поднимать температуру, можно высушить нефть до гудрона. Получится много топлива, которое никуда не годится. Поэтому нефть разделяют на фракции, варьируя по ситуации температурные пределы. От интервала температуры выкипания и зависит стандартная (при 20ºС) плотность топлива.
Та же ситуация характерна для ДТ. Качество и плотность дизельного топлива в зависимости от температуры конца выкипания:
При дальнейшем нагреве полученное ДТ не только замерзнет в холод, но и забьет форсунки нагаром. Собственно, это будет солярка (до 380ºС).
1 Область применения
Как измерить плотность топлива
На практике никто, конечно, не взвешивает известный объем жидкости. Есть более удобные способы. Замер плотности топлива выполняется ареометром (нефтеденсиметром). Принцип работы прибора основан на законе Архимеда.
В интернете расплодились умельцы, которые друг у друга научились измерять плотность горючего при 200ºС. Это очень хитрая методика. В советское время по стандарту указывали плотность при 20ºС, теперь (видимо, после перехода на ЕВРО) ГОСТ регламентирует эту величину при 15ºС.
Температурный режим соблюдать не нужно. Какова плотность дизельного топлива, бензина, керосина и других нефтепродуктов, измеряют при имеющихся условиях. Затем учитывают температурную поправку, это табличная величина. Владельцы легковых автомобилей могут не забивать себе голову этим вопросом. Но сотрудники нефтебаз, механики судов обязательно учитывают изменение плотности топлива в зависимости от температуры.
Не чистые на руку поставщики нефтепродуктов реализуют ДТ, содержащее воду. Плотность смеси увеличится, но практически это выявить трудно. Поэтому имейте дело с добросовестным поставщиком – ООО «НЕФТЬОПТ».
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:
ГОСТ 28947-91 (ИСО 1768-75) Ареометры стеклянные. Стандартное значение коэффициента объемного термического расширения (для использования при подготовке поправочных таблиц для жидкостей)
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
Чем измеряется плотность бензина?
Любой бензин представляет собой жидкую смесь углеводородов, полученную в результате фракционной перегонки нефти. Эти углеводороды могут быть классифицированы на ароматические соединения, которые имеют кольца атомов углерода, и алифатические соединения, которые состоят только из прямых углеродных цепей. Следовательно, бензин — это класс соединений, а не конкретная смесь, поэтому его состав может варьироваться в широких пределах.
Самый простой способ определения плотности в домашних условиях следующий:
При наличии ареометра можно выполнить измерение альтернативным способом. Ареометр — устройство, которое реализует принцип Архимеда для измерения удельного веса. Этот принцип гласит, что объект, плавающий в жидкости, вытеснит количество воды, равное весу объекта. По показаниям шкалы ареометра устанавливают искомый параметр.
Последовательность измерений такова:
Обычно бензин имеет плотность в пределах 700… 780 кг/м3, в зависимости от его точного состава. Ароматические соединения менее плотные, чем алифатические, поэтому измеренный показатель может указывать на относительную долю этих соединений в бензине.
Значительно реже для определения плотности бензинов используют пикнометры (см. ГОСТ 3900-85), поскольку данные приборы для летучих и маловязких жидкостей не отличаются стабильностью своих показаний.
Плотность бензина АИ-92
Стандарт устанавливает, что плотность бензина марки АИ-92 неэтилированного должна находиться в пределах 760±10 кг/м3. Замеры должны быть произведены при температуре 15ºС.
Плотность бензина АИ-95
Стандартное значение плотности бензина марки АИ-95, которая была измерена при температуре 15ºС, равно 750±5 кг/м3.
Плотность бензина АИ-100
Торговая марка этого бензина – Лукойл Экто 100 – устанавливает нормативный показатель плотности, кг/м3, в пределах 725…750 (также при 15ºС).
Плотность бензина
Бензин – продукт фильтрации и температурной обработки сырой нефти с добавлением специальных присадок, продлевающих эксплуатационный ресурс силового агрегата. На него приходится четверть всего объема нефти, которую добывают профильные организации. Основной характеристикой является устойчивость к детонации. В народе больше распространено второе название – октановое число. Указанное значение не используется для демонстрации качества продукции. Это принадлежность к категории продуктов, ориентированных на определенный тип двигателя внутреннего сгорания. Еще одним важным параметром, указывающим на эксплуатационные характеристики, выступает плотность бензина. Путем определения массы горючего из общего объема производитель имеет возможность установить объемный вес и марку топлива.
Плотность топлива: государственная стандартизация
Стремительное развитие нефтеперерабатывающей отрасли с параллельным ужесточением экологических требований – основные причины создания стандартов и регламентов для всех марок бензина. Например, на нормативном уровне закреплены допустимые пределы металлических соединений в структуре бензина (ГОСТ Р 51866-2002). Стандарт позволяет регулировать процесс изготовления продукции с высоким октановым числом – 95 и 98.
В 2013 году в результате внедрения стандарта Евро-4 на территории России появился профильный стандарт ГОСТ 32513-2013. Еще через два года официально запущены Технические условия ТУ 0251-001-12150839-2015, где содержится еще более жесткий норматив изготовления топливопродуктов.
Каждое транспортное средство, топливо и нефтепродукция, импортируемые на территорию страны, обязаны соответствовать требованиям Евро-5. Структура экологического стандарта состоит из 20+ характеристик, включая удельный вес бензина, плотность бензина АИ-92 при 20 градусах, процентное соотношение веществ, вредящих местной экологии, от общей массы горючего.
Необходимо понимать, что показатели плотности и другие технические характеристики могут отличаться в зависимости от того, какие технологические процессы использует производитель при обработке сырья. Задача ГОСТов и экологических стандартов сводится лишь к регулированию соблюдения требований, являющихся минимальными обязательными.
Составление расчетов
Удельная плотность бензина любой марки, вне зависимости от способа изготовления, определяется при условии соблюдения регламентированной температуры. Раньше измеряли плотность бензина АИ-95 при 20 градусах (как и другого доступного). Но теперь, учитывая ужесточение требований, температуру пришлось снизить на пять градусов. В процессе составления расчетов необходимо опираться на сведения, указанные в техническом паспорте продукции. Ведь в конечном итоге это приведет к разным результатам.
Если на территории отсутствует специализированное диагностическое оборудование, эксперты могут воспользоваться рядом теоретических расчетов. Тут за основу берется информация, указанная в техническом паспорте. Последовательность действий следующая.
Преимущество вычислений заключается в возможности определить плотность бензина в кг м3, не используя лабораторное оборудование.
Показатели плотности для различных видов топлива
Для каждого типа топлива регламентированы отдельные показатели. Но необходимо понимать, что плотность – это непостоянная величина, зависящая во многом от температуры.
Плотность бензина АИ 92
Бензин АИ-92 не может иметь октановое число ниже, чем 91. Основная сфера применения – легковой и грузовой автомобильный транспорт, бытовые устройства (газонокосилки, бензорезы, бензопилы и так далее). Визуально продукция должна быть чистой и прозрачной. Характерная особенность бензина представленной марки – устойчивость к детонации. Это одна из основных причин сохранения популярности представленного горючего: таким бензином до сих пор заправляют старые автомобили отечественного и зарубежного производства. В процессе проверки можно увидеть, что при температуре +15 градусов Цельсия удельный вес бензина аи 92 колеблется в пределах 725-780 килограмм на кубометр.
Плотность бензина АИ 95
Рассматриваемое горючее активно используется для заправки импортных транспортных средств. Отличительная особенность заключается в улучшенных эксплуатационных свойствах. При изготовлении продукции используется ряд технологических компонентов. Минимальное октановое число составляет 95.
Проверка плотности 95 бензина проводится при температуре 15 градусов по Цельсию. Стандартный удельный вес бензина аи 95 находится на уровне 750 килограмм на кубический метр. Это значение может «плавать» на 5 кг в большую и меньшую сторону.
Плотность бензина АИ-100
В последнее время все чаще можно встретить заправки, на которых можно заправиться «сотым» бензином. Продукция отличается от других разновидностей благодаря наличию дополнительных Экто-присадок. Стоимость хоть и высокая, но оправдана повышенными эксплуатационными характеристиками.
Стандартный показатель плотности колеблется на уровне 725-750 килограмм на кубический метр. Естественно, при температуре 15 градусов Цельсия.
Диагностика ареометром
Определение удельного веса проводится с помощью специального приспособления – ареометра. В основе заложено выполнение принципа Архимеда, дающего возможность определить удельный вес. Согласно рассматриваемому принципу, любой объект, находящийся в жидкости, будет вытеснять такое количество воды, которому соответствует вес объекта. Шкала прибора позволяет оперативно установить текущее значение.
Для получения точного результата необходимо придерживаться установленной последовательности действий.
Для проведения диагностических работ также допускается использование пикнометра, разработанного в соответствии с ГОСТ 3900-85. Но указанный прибор редко применяется на практике в силу нестабильности показаний.
