Бензин в чем измеряют
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.
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).
Октановое число
Что такое октановое число бензина и как оно влияет на работу двигателя? Что значат обозначения: АИ-92, АИ-95, АИ-98? Какой бензин можно заливать в машину и к чему это может привести? В статье вы найдете простые ответы на сложные вопросы.
Что означает октановое число
Октановое число обозначает устойчивость топлива к самопроизвольному возгоранию (детонации). Чем больше октановое число, тем тем выше детонационная устойчивость, и чем меньше октановое число, тем ниже детонационная устойчивость бензина.
Высокое октановое число говорит о том, что топливо может выдерживать большее сжатие до наступления процесса детонации. Низкое октановое число свидетельствует о небольшой способности топлива к сжатию до наступления детонации.
Октановое число в маркировке бензина
Автомобильный бензин маркируется буквой «А», в отличие от авиационного, который имеет обозначение «Б». Буква «И» обозначает октановое число, которое получается лабораторным исследовательским методом.
Бензин маркируется в лабораториях, где испытуемая смесь сравнивается с эталонным образцом. Бензин, в составе которого находится 95% изооктана и 5% гептана, получает маркировку АИ-95. Цифра 95 говорит о процентном содержании устойчивого изооктана в составе бензина.
Бензин различных марок (АИ-92, АИ-95, АИ-98, экстра-, евро-) имеет не только разное октановое число, но и отличается особенностями производства, наличием антидетонационных присадок и различных добавок.
Как связаны октановое число, изооктан и гептан
Бензин в основном состоит из смеси двух углеводородов: изооктана и гептана. В качестве эталона для сравнения различных видов бензина между собой были определены два вещества: изооктан с детонационной стойкостью «100» и гептан, с детонационной стойкостью «0».
Изооктан не детонирует при максимальном сжатии, возникающем в стандартных бензиновых двигателях. Чистый изооктан без примесей можно считать бензином с октановым числом 100. Гептан детонирует при минимальном сжатии, поэтому имеет октановое число «0».
Поскольку бензин является смесью этих веществ, то его детонация будет напрямую зависеть от количества изооктана и гептана.
Октановое число бензина характеризует количественное соотношение изооктана к гептану. С практической точки зрения октановое число несет информацию о составе и качестве бензина, его эксплуатационных характеристиках, устойчивости к детонации, запасе хода, развиваемой мощности двигателя.
От чего зависит октановое число
Октановое число бензина напрямую зависит от его состава. Топливо на основе бензина — это смесь большого количества компонентов, которые добавляют к чистому бензину для улучшения его свойств. Очищенный бензин, получаемый из сырой нефти, имеет низкую устойчивость к детонации (40-60 единиц).
Самую маленькую детонационную устойчивость имеют линейные углеводороды. Для них характерно маленькое октановое число. Циклические углеводороды и углеводороды с разветвленным строением имеют высокое октановое число и высокую детонационную устойчивость.
Для повышения устойчивости топлива к воспламенению используют специализированные добавки и промышленные способы переработки нефти (риформинг и крекинг), позволяющие уменьшить долю углеводородов с линейным строением и увеличить долю разветвленных и циклических углеводородов в составе бензина.
Что такое детонация
Детонация в двигателе внутреннего сгорания представляет собой неконтролируемое самопроизвольное воспламенение топлива.
Пагубность детонации для двигателя
При обычном плавном сгорании топлива в цилиндре фронт пламени движется со скоростью 20-40 м/с, что позволяет бензину сгореть полностью. При детонации скорость фронта пламени возрастает до 2000 м/с, что подобно взрыву.
Гиперзвуковые ударные волны сдирают масляную пленку на стенках гильз, что увеличивает износ поршневых колец и цилиндров, двигатель перегревается.
Детонация выражается в появлении характерных металлических стуков (удары взрывной волны о стенки цилиндров в двигателе), перегреве и потере мощности двигателя. Детонация ведет к закоксовке камер сгорания и быстрому износу двигателя из-за нарушенной работы механизмов. Это крайне негативное и опасное явление, которое лучше избегать.
Причины возникновения детонации
Детонация может возникнуть при использовании бензина с более низким октановым числом, чем рекомендованным производителем двигателя, например, использование 80-го бензина для двигателя, рассчитанного на 95-й бензин.
Различные вещества имеют свою собственную устойчивость к детонации, одни более устойчивы, другие — менее. Так, гептан неусточив к возгоранию, а изооктан — устойчив. Поэтому более устойчивый к детонации бензин содержит небольшое количество гептана и большое количество изооктана.
Как определить октановое число
Есть несколько способов определения октанового числа бензина: лабораторные методы и самостоятельное определение.
Определение октанового числа лабораторными методами
Октановое число достаточно точно можно определить только лабораторными методами:
Эти два лабораторных метода дают два разных значения октанового числа для одной и той же пробы топлива.
В России принято учитывать значение октанового числа, полученное с помощью исследовательского метода. В США — берут среднее арифметическое от двух показателей. В разных странах принята своя система обозначения октанового числа бензина, что нужно учитывать, отправляясь на своей машине за границу.
Определение октанового числа самостоятельно
Октановое число можно определить с помощью специального прибора — октанометра, который дает очень примерное показание с большой погрешностью (в 5-10 единиц). Его можно приобрести в свободной продаже, но точного ответа на вопрос об октановом числе бензина он не даст.
Принцип действия октанометра основан на измерении диэлектрической проницаемости бензина и расчету октанового числа по калибровочной зависимости. Поэтому, можно сказать, что октанометр измеряет не октановое число, а импеданскую электропроводность бензина, которая зависит от количества высооктановых углеводородов.
Проще сказать, что измерить точно октановое число бензина самостоятельно невозможно.
Наиболее поплярные октанометры: ОКТИС, ОКТАНОМЕТР ПЭ-7300М, ОКТАН-ИМ, Digatron, SHATOX SX-100M.
Максимальное октановое число
Теоретически (и практически) возможно получение бензина с октановым числом 130-140 при добавлении присадок на основе металлоорганики (тетраэтилсвинца, ферроцена и других). По экологическим причинам использование металлорганических присадок запрещено.
Максимальное октановое число, которое может иметь автомобильный бензин без использования тетраэтилсвинца (неэтилированный бензин) — 109. Максимальное октановое число авиационного бензина — 115.
Для современных автомобилей выпускается бензин с октановым числом 92, 95 и 98. Для гоночных машин производится высокооктановый бензин со значением — 102.
Сгорание бензина с различным октановым числом
Скорость сгорания топлива напрямую зависит от октанового числа. При нормальной работе двигателя бензин внутри цилиндров должен мягко постепенно сгорать, а не взрываться. При таком режиме сгорания двигатель работает плавно и равномерно.
При использовании низкооктанового бензина, степень сжатия в цилиндре превосходит максимальное значение и топливная смесь самопроизвольно воспламеняется, т. е. детонирует раньше, чем свеча зажигания успевает подать искру.
При использовании высооктанового бензина степень сжатия топливной смеси в цилиндре не достигает требуемого значения, при котором происходит равномерное сжигание топлива. Бензин при этом будет гореть слишком медленно и не успеет сгореть до конца.
Как влияет на двигатель бензин с более низким октановым числом
Если по какой-то причине заправить автомобиль бензином, имеющим октановое число ниже, чем рекомендовано производителем двигателя (например, использовать Аи-92 вместо АИ-98), это не приведет ни к чему хорошему для двигателя.
При работе на низкоктановом бензине в цилиндрах возникает детонация, то есть самовоспламенение, раньше, чем искра свечи зажигания подожжет топливную смесь.
Через некоторое время эксплуатации машины возникнут посторонние звуки, идущие из мотора, снизится его мощность, увеличится расход бензина. Повысится температура двигателя, которая увеличит температуру в выхлопном катализаторе, что приведет к снижению его прочности.
В такой ситуации во время движения важно не допускать увеличения оборотов двигателя; на ближайшей заправке надо заправиться нужной маркой бензина.
Иногда низкооктановый бензин заливают в попытке съэкономить деньги, так как современные автомобили оснащены системами, позволяющими справится с таким топливом. Но, к сожалению, увеличенный расход топлива сводит на нет такой эксперимент. Экономии не получится, а нагрузка на двигатель увеличится.
Как влияет на двигатель бензин с более высоким октановым числом
Вопреки распространенному мнению, что бензин с более высоким октановым числом является более качественным и поэтому всегда лучше, это не так. Если залить в машину бензин с октановым числом выше рекомендуемого (например, залить АИ-98 вместо И-92), это также не несет ничего хорошего для двигателя.
Работа мотора на таком бензине также ведет к увеличению расхода топлива, снижению мощности, образованию нагара на свечах, поршнях и клапанах.
Использование высокооктанового бензина подразумевает большую степень его сжатия в цилиндрах для нормального процесса горения смеси. В двигателе, который не рассчитан на такое сжатие, происходит слишком медленное горение топлива. Бензин не будет успевать сгореть до конца.
Что далее приведет к перегреву выпускных клапанов. Если они прогорят, то потребуется капитальный ремонт двигателя, который займет много времени и денег.
Чтобы избежать негативных последствий езды на бензине с октановым числом, выше или ниже рекомендованного значения, лучше всего использовать бензин, подходящий именно для вашего двигателя.
Основной вывод о влиянии октанового числа бензина на расход топлива можно выразить так:
Способы повышения октанового числа
В настоящее время существует два способа увеличения октанового числа бензина
Значительным минусом бензина с присадками является его неустойчивость: присадки обладают высокой летучестью и быстро испаряются. При длительном хранении такой бензин теряет свои качества. Также высокая испаряемость некоторых добавок может привести к образованию воздушных пробок в топливной системе автомобиля. Самой безопасной присадкой является метилтретбутиловый эфир.
Добавление тетраэтилсвинца сейчас запрещено из-за его токсичности, хотя ранее он использовался в топливной промышленности.
Как повысить октановое число самостоятельно
В результате прямой перегонки нефти получается бензин с октановым числом, не превышающим 60 единиц. Для современных автомобильных двигателей такой бензин не подходит, поэтому в топливной промышленности применяют другие методы переработки нефти: риформинг, термический и каталитический крекинг, позволяющие достичь оптимального октанового числа бензина.
Сейчас бензин топливных марок АИ-76 и АИ-80 практически нигде не реализуется. Но если возникает ситуация, когда октановое число надо увеличить (например Аи-92 надо увеличить до АИ-98), сделать это можно самостоятельно, добавив к нему специальные добавки: присадки универсального типа и октан-корректоры. Присадки-антидетонаторы состоят из эфиров и спиртов и имеют октановое число 115-120 единиц.
Наиболее популярные добавки для увеличения октанового числа:
При самостоятельном использовании добавок бензину следует помнить, что они влияют не только на устойчивость топливной смеси к детонации, но и на другие технические характеристики бензина и работу двигателя.
Как понизить октановое число
В противоположной ситуации, когда требуется снизить октановое число, есть способы, позволяющие это сделать.
Современные методы переработки нефти позволяют получать высокооктановое топливо без добавления токсичных химических веществ, загрязняющих природу. Следует помнить, что высокооктановый бензин — это не всегда хорошо. Топливо не должно наносить вред двигателю автомобиля, поэтому лучше использовать бензин, рекомендованный производителем конкретной марки машины.