Технические науки/4.Транспорт

К.т.н. Каражанов А.А., к.т.н. Адырбеков М.А.

М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті,

Казахстан Республикасы

ДИЗЕЛЬ ОТЫНЫНЫҢ сапасын арттыру әдістерін зерттеу

XIX-ғасырда әйгілі ойшыл ғалымдар ойлап тапқан көлік жылдар өткен сайын адамзаттың тіршілігінің ажырамас бөлігіне айналды. Қазіргі замандағы адамдардың тіршілігін көліксіз елестетудің өзі қиын. Жүк және жолаушы тасымалдау үшін автомобиль, теміржол, әуе, теңіз және өзен көліктері пайдаланылады. Аталған көлік түрлерінің басым бөлігінде қозғаушы күш ретінде іштен жанатын қозғалтқыштар қолданады. Іштен жанатын қозғалтқыштар пайдаланатын жанар майға байланысты бензинді және дизель қозғалтқыштары болып екіге бөлінеді. Отын ретінде пайдаланатын жанар майлар мұнайдан алынады.

Мұнай дүниежүзілік жанар-жағар май-энергетикалық балансында орасан зор үлеске ие: оның адамзат пайдаланатын қуат көздері ішінде 48%-ын алады. Мұнай дегеніміз көмірсутектер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық, жер асты пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі. Мұнай судан жеңіл, оның меншікті салмағы 0,65-0,95 г/см³. Мұнай өнімдері – 83-87% көміртектен, 12-14% сутектен және аз мөлшердегі күкірт, оттегі, азот қоспаларынан құралады. Мұнай өнімдері отын, майлар, битумдар, ауыр көмірсутектер және т.б. негізгі топтарға бөлінеді. Отын негізіндегі мұнай өнімдеріне көмірсутекті газдар мен бензин, лигроин, керосин, дизель отыны, мазут және басқалар жатады. Бұл жанар майларды мұнай өңдеу зауыттарында мұнайды айдау арқылы алады.

Жоғарыда аталған жанар майлардың көлікте кеңінен қолданатыны – бензин, ал дизель жанар майын басты тұтынушылар болып ауылшаруашылық кәсіпорындары, ауыр жүк техникалары, өзен және теңіз көліктері саналатын. Бірақ та, соңғы жылдары автомобиль жасайтын ірі компаниялар дизель жанармайына аса көңіл бөлуде. Себебі, дизель отынының бағасы төмен, бензинмен салыстырғанда меншікті шығыны аз, экологиялық және от қауіпсіздігі тұрғысынан да басқа отындарға қарағанда анағұрлым тиімді болып саналады. Сонымен қатар, дизельді қозғалтқыштардың пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) өте жоғары болады.

Дизель жанар майы жүргізушілер арасында солярка деген атқа ие (соляр майының қысқартылып аталуы). 1892 жылы неміс ғалымы Рудольф Дизель ең алғашқы болып дизельді қозғалтқышты ойлап тапқан, осыған байланысты соляр майына «дизель» деген атау берілген.

Дизель отыны – сұйық мұнай отыны. Оған негізінен, мұнайды бірден айдау арқылы алынатын керосин-газойль фракциялары және одан гөрі ауыр фракциялар немесе мұнай өнімдерінің қалдықтары жатады. Дизель отыны –қайнау температурасы 180-360 ⁰С, тығыздығы 0,79-0,86 г/см³, тұтқырлығы 1,5-8,0 мм²/с, қоспа мөлшері (көмірсутектің күкіртті, азотты және оттекті туындылары) 4%-ға дейін болатын сұйықтық.

Дизель жанар майының ең негізгі кемшілігі қату температурасының жоғары болуында. Сондықтан әр түрлі климатттық аймаққа арналған және жұмыс істеу жағдайына қарау дизель жанар майының 3 түрі шығарылады:

- жаздық, қоршаған ортаның ауа температурасы 0 ⁰С –тан жоғары болған жағдайларда пайдаланады;

- қыстық, ауа температурасы -20 ⁰С-қа дейінгі жағдайларда пайдаланады;

- арктикалық, ауа температурасы -50 ⁰С-қа дейінгі жағдайларда пайдаланады.

Қозғалтқыштардың ақаусыз жұмысын қамтамасыз ету үшін дизель жанар майының түрін қоршаған ортаның температурасына байланысты қолдану қажет. Өйткені, жазғы дизель жанар майын қыста қолданса құрамындағы парафиндердің кристалдануына байланысты ол төмен температурада қоюланып қата бастайды, қозғалтқыш оталмайды. Ал, қысқы дизель жанар майын жазғы мезгілдерде қолданса қозғалтқыштың қуаты төмендейді, пайдаланылған газдардың түтіндеуі жоғарылайды.

Жазғы және қысқы дизель жанар майлары бір бірінен шекті сүзілу температурасымен, қату температурасымен және лайлану температурасымен ажыратылады.

Қату температурасы құрамындағы парафин мөлшеріне байланысты: неғұрлым парафин көп болса, соғұрлым жоғары температурада дизель отыны қатады. Қату температурасы – отынның жылжығыштық қасиетін жоғалтатын температура болып есептеледі.

Лайлану температурасы – отынның бір қалыптылық фазасы жоғалатын температура. Температура төмендеген сайын парафин кристалдары өседі де отын жылжығыштық қасиетін жоғалтады.

Дизель жанар майының жазғы түрінің лайлану температурасы -5 ⁰С-тан төмен болмауы керек, ал қысқылар үшін -25...-30 ⁰С. Қату температурасы лайлану температурасынан 5-10 ⁰С-тан төмен болу керек. Жазғы дизель жанар майы қысқыдан төмен температурада тез кристалданатын ұзын тізбекті молекулалық парафиндердің концентрациясы көптігімен ерекшеленеді. Мұнайдың белгілі бір көлемінен 42% жазғы немесе 25% қысқы дизель жанар майын алуға болады. Қысқы жанар майды мұнай айдау кезінде бірнеше саты арқылы алады: қайнау температурасы 280-340 ⁰С кезінде фракцияларға бөлу арқылы тікелей айдау, крекинг және гидротазалау, соңынан алынған фракцияларды араластыру. Осыған орай, отандық мұнай өңдеу зауыттары негізінен жазғы дизель жанар майын шығарады.

Қазіргі кезде қыс айларында еліміздің жеке көлік иелері және автокөлік мекемелері қысқы дизель жанар майының тапшылығынан үлкен зардап шегуде. Көліктер от алмай қалады, жүк және жолаушы тасымалдайтын үлкен автокөліктер дизель жанар майының қатып қалуына байланысты маршрутқа шықпайды немесе жолда қалып қойған жағдайлар жиі орын алуда. Көптеген жүргізушілер дизель жанар майына 15-20% көлемде бензин, керосин, спирт құйып амалданады. Бірақ та, бұл әдістер қозғалтқыштың жұмыс істеу ұзақтығын төмендетеді, бөлшектер мен детальдардың тез тозуына, жоғарғы қысымды жанар май сорабының істен шығуына әсерін тигізеді.

Қысқы дизель жанар майын бірнеше әдістердің көмегімен алуға болады, олардың барлығы жанар майды парафинсіздендіруге негізделген.

1. Кристалдандыру арқылы парафинсіздендіру әдісі. Бұл әдіс парафинді салқындатқан кезде, ол өзінің ерітімділігін төмендету қасиетіне негізделген. Салқындату барысында түзілген кристалдарды ерітіндінің негізгі массасынан сүзу, центрифугалау арқылы бөледі.

2. Карбамидтік парафинсіздендіру әдісі. Бұл парафинсіздендіру әдісі кезінде парафиннің кейбір заттармен мұнай өнімдерінде ерімейтін қатты кешендер түзу қасиетін пайдаланады. Парафиндермен ерімейтін кешендер түзетін заттар ретінде карбамидті қолдануға болады.

3. Экстрадициялық (бөліп алу) парафинсіздендіру әдісі. Бұл әдіс кейбір ерітінділердің мұнай өнімдерінің төмен қататын және жоғары қататын компоненттерін әр түрлі еріту қабылеттілігіне негізделген. Осы ерітінділердің көмегімен төмен қататын компоненттерді бөліп алуға мүмкін бар.

4. Адсорбциялау әдісі. Пайдаланатын сорбент мұнай өнімінен қату температурасыы орташа немесе төмен болатын белгілі компонентті ғана адсорбциялайды. Мысалы, белсендірілген көмірдің қататын компонеттерді (парафиндерді) адсорбциялауға қабілеттілігі бар.

Дизель жанар майының төмен температуралық қасиетін жақсартудың болашағы бар әдіс – депрессорлық қоспаларды қосу. Депрессорлық қоспалардың атқару қызметі – дизель жанар майының қату температурасын және сүзілудің шекті температурасын төмендету. Депрессорлық қоспалар дизель жанар майының температурасы төмендеген кезде түзілетін парафиннің кристалдардың қалыбы мен өлшемін өзгертеді. Депрессорлық қоспалар немесе парафин-қоспалар дизель жанар майында пайда болатын парафин кристалдарына шөгеді және де ірі кристалдық торлардың түзілуіне жол бермейді, кристалдардың өзара қосылуына кедергі жасайды.

Сурет 1. Депрессорлық қоспалар қоспаған кездегі Сурет 2. Депрессорлық қоспаларды қосқан кездегі

жанар майдың Н-парафин кристалдары жанар майдың Н-парафин кристалдары

Депрессорлық қоспалар Н-парафиндер молекуласымен қосылады да, кристалдану пайда болған жердегі кристалдық торлардың өсуін тоқтатады, нәтижесінде қатты суықтарға шыдайтын дизель жанар майын алуға мүмкіндік береді.

Жоғарыда келтірілген әдістердің көмегімен дизель жанармайын қысқы мерзімдерде қолдануға бейімдеуге болады.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1. Аксенов А.Ф. Авиациялық отындар, майлау материалдары және арнайы сұйықтар. – М.: Көлік, 1990. – 255 б.

2. Васильева Л.С. Автотракторлық пайдалану материалдары. Оқу құралы. – М.: Көлік, 1986 – 191 б.

3. Гуреев А.А. Автомобильдік пайдалану материалдары. – М.: Көлік, 1994. – 278 б.

4. Колосюк Д.С.,Кузнецов А.В. Автотракторлық отындар мен майлау материалдары. ЖТОО арналған оқулық. – Киев: Жоғары мектеп, 1987.– 191 б.

5. Ордабаев Е. Автомобиль және трактор моторының теориясы. – Алматы: Республикалық баспа кабинеті, 1995. – 271б.