Основным топливом для судовых дизелей являются продукты перегонки нефти. Физико-химические свойства топлива характеризуют следующие показатели.
Элементарный состав топлива определяется химическим анализом и показывает, из каких элементов и в каком процентном содержании по массе состоит топливо. Жидкое топливо содержит (% ): углерод С = 84÷88, водород Н = 11÷14, кислород О = 0,005÷3, серу S = 0,01÷5.
Теплота сгорания топлива показывает, какое количество тепла (В ккал) выделяется при сгорании 1 кг топлива. Теплоту сгорания топлива определяют лабораторным путем или, приближенно, по данным элементарного состава. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.
Высшая теплота сгорания топлива - это все количество тепла, которое выделяется при сгорании топлива.
Низшая теплота сгорания топлива это количество тепла, выделяющееся при сгорании топлива, за вычетом тепла, расходуемого на испарение воды, содержащейся в топливе. При расчетах экономичности и рабочих процессов дизелей пользуются низшей теплотой сгорания топлива, которая лежит в пределах дж/кг: (42,5÷44) 106 - для дизельных топлив; (41÷43)106 для моторных топлив; (40÷41,5) 106 для мазутов.
Плотность является косвенной характеристикой свойств топлива. Топливо с большой плотностью (тяжелое топливо) может содержать значительное количество трудносжигаемых остатков переработки нефти, плохо сгорает, оставляя в цилиндре большое количество кокса. Плотность топлива измеряют в г/см3 при 20°C; она составляет: для дизельного топлива 0,84 - 0,90, для моторного 0,92 - 0,97, для мазутов - 0,95 - 1,01.
Фракционный состав определяется процентным содержанием фракций, выкипающих при определенной температуре, и характеризует однородность топлива. Повышенное содержание легких и тяжелых фракций ухудшает качество топлива. Значительное количество легких фракций в топливе сопровождается более резким повышением давления в цилиндре в начальный момент сгорания. Если в топливе содержится много тяжелых фракций, то процесс сгорания удлиняется и топливо догорает в период расширения газов, что приводит к неполному сгоранию и к повышению температурного режима двигателя. Топливо, используемое в дизелях, должно состоять из фракций, выкипающих при температуре 200÷350°C.
Цетановое число (ЦТ) характеризует период задержки воспламенения топлива и зависит от его фракционного состава. При малом ЦЧ период задержки воспламенения увеличивается. Это влечет за собой резкое нарастание давления в цилиндре при сгорании топлива и приводит к жесткой работе дизеля. Чем выше ЦЧ, тем быстрее воспламеняется топливо, тем равномернее нарастает давление в цилиндре и мягче работа дизеля. Цетановое число топлива для дизелей должно быть менее 40-50.
Вязкость характеризует качество распыливания и, следовательно, полноту сгорания топлива. От вязкости зависит также скорость протекания топлива в трубопроводах и работа топливной аппаратуры.
Вязкость измеряется в условных единицах вязкости (°ВУ) градусах Энглера или в единицах кинематической вязкости сантистоксах (сСт). Условная вязкость определяется отношением времени истечения из вискозиметра 200 см 3 топлива при заданной температуре ко времени истечения такого же количества воды при температуре 20°C. При слишком низкой вязкости топлива (ниже 1,1° ВУ) ухудшаются условия смазки плунжерных пар топливных насосов, что может привести к их заклиниванию.
Температура вспышки топлива это температура, при которой находящиеся над поверхностью топлива пары вспыхивают при поднесении огня. Температура вспышки характеризует пожарную безопасность топлива. При необходимости подогрева топлива максимальная температура подогрева должна быть на 15-20°C ниже температуры вспышки.
Температура самовоспламенения это температура, при которой топливо воспламеняется без постороннего источника огня. Для топлив, применяемых в дизелях, температура самовоспламенения при давлении 30 бар составляет 200-250°C.
Температура застывания это температура, при которой топливо теряет подвижность и его перекачка становится невозможной. При температуре застывания выше + 5÷ для подачи топлива к двигателю предусматривают подогрев топлива в танках.
Кислотность характеризует содержание в топливе кислот. Повышенная кислотность топлива оказывает влияние на износ топливной аппаратуры и увеличивает нагарообразование в цилиндрах дизеля. Кислотность (кислотное число) измеряется в мг КОН, потребного для нейтрализации содержащихся в топливе кислот. Кислотное число используемого в дизелях топлива не должно превышать 5 мг КОН на 100 мл топлива.
Коксуемость показывает содержание в топливе смолистых веществ, образующих при сгорании отложения кокса. Для дизельных топлив коксуемость не должна превышать 0,1%, для моторных - 3÷10%.
Зольность характеризует минеральный остаток, образующийся после сгорания топлива. Зола способствует износу трущихся деталей цилиндро- поршневой группы (ЦПГ) и приводит к засорению сопел форсунок дизелей. Предельное содержание золы составляет для дизельных топлив 0,02, для моторных 0,15%.
Содержание механических примесей в топливе приводит к повышенному износу деталей топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой группы дизеля. Содержание механических примесей в дизельном топливе не допускается, в моторном топливе не должно превышать 0,2%.
Содержание воды в топливе снижает его теплоту сгорания и способствует коррозии. Содержание воды в дизельном топливе не допускается, в моторном топливе не более 1,5 %.
Содержание cepы в топливе приводит к вредному воздействию ее на детали двигателя. Химическое воздействие серы проявляется в виде газовой коррозии стенок камеры сгорания и кислотной коррозии газовыпускного тракта дизеля. У тронковых двигателей повышенное содержание серы в топливе вызывает увеличение скорости старения масла.
При использовании топлива с содержанием серы более 0,2% для быстроходных и свыше 0,5 % для тихоходных дизелей должна производиться специальная подготовка топлива, включающая введение в него специальных присадок. Сорт топлива (табл. 1) для каждого дизеля указывается в инструкции завода-изготовителя или устанавливается службой судового хозяйства (ССХ) пароходства.
Использование для судовых дизелей моторного и нефтяного топлив или соответствующих им топлив иностранных марок допускается при наличии системы подготовки топлива, включающей подогрев, отстой, фильтрацию, сепарацию, с введением в топливо специальных многофункциональных присадок. В этом случае для обеспечения безотказного пуска и работы на переменных режимах дизель оборудуется дополнительной системой легкого дизельного топлива. При использовании тяжелого топлива цилиндры смазываются специальными цилиндровыми маслами, обладающими высокими моющими свойствами.
