PHỤ GIA TĂNG CHỈ số độ NHỚT CHO dầu NHỜN

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ MƠN HỌC: PHỤ GIA NHIÊN LIỆU DẦU KHÍ Tiểu luận PHỤ GIA TĂNG CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT CHO DẦU NHỜN GV: TS.NGUYỄN HỮU LƯƠNG HV: NGUYỄN HUỲNH HƯNG MỸ MSHV: 10400159 TP.HỒ CHÍ MINH, 6/ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN I TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT I.1 Khái niệm số độ nhớt Chỉ số độ nhớt (VI): Là thay đổi độ nhớt dầu nhờn khoảng nhiệt độ cho trước - Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi lớn theo nhiệt độ VI thấp - Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi nhỏ theo nhiệt độ VI cao Hình 1: Đồ thị biểu diễn độ nhớt theo nhiệt độ Trong đồ thị ASTM (bên dưới), độ dốc đường thẳng biểu thị độ nhớt so với nhiệt độ tính chất VI - Đường dốc nhiều (cao): VI thấp - Đường dốc (thấp): VI cao 1/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2: Đồ thị ASTM biểu diễn độ nhớt theo nhiệt độ (Nguồn: G.W Stachowiak, Engineering Trybology, Second edition, 2001) I.2 Quan hệ độ nhớt nhiệt độ: I.2.1 Quan hệ độ nhớt động lực học nhiệt độ: - Phương trình Andrade (Arrhennius):  = A  exp (B/T) hay phương trình tương đương ln  = ln A + B/T Trong đó: : độ nhớt động lực học (mPa.s); A, B: số ; T : nhiệt độ (oK) I.2.2 Quan hệ độ nhớt động học nhiệt độ: - Phương trình Walther vả Mac Coull:  + a = A  exp (B/Tn) Trong đó: : độ nhớt động học; T: nhiệt độ (oK); a: số, a > 0,6  > 1,5 mm2/s; 2/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A: hệ số phụ thuộc vào đơn vị  (A=1  mm2/s); B, n: hệ số đặc trưng cho chất lỏng Hay phương trình: log (( + a)/A) = B’/Tn Và phương trình: lglg (( + a)/A) = lg B’ - nlgT Thay A = lgB’ = b, ta được: lglg ( + a) = b - nlgT - Phương trình ASTM trở thành: lglg Z = A - BlgT Trong : Z =  + 0,7 + C - D + E - F + G - H; : độ nhớt động học (mm 2/s); A, B: số; C, D, E, F, G H : hệ số phụ thuộc vào  Theo tiêu chuẩn ASTM D341, dầu bôi trơn: Z =  + 0,7 - Phương trình ASTM tương đương: lglg ( + 0,7) = A - BlgT, có đồ thị biểu diễn hình bên 3/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I.3 Xác định số độ nhớt VI: Khi so sánh thay đổi độ nhớt dầu theo nhiệt độ với thay đổi độ nhớt loại dầu chuẩn o Loại dầu L có VI = (Ví dụ: dầu naphten) o Loại dầu H có VI = 100 (Ví dụ: dầu paraffin) Loại dầu VI Dầu H Dầu L 100 Độ nhớt động học,  40 oC 100 oC H Y L Y Theo quy ước có điều kiện sau:  Khi Y < cSt: khơng thể xác định VI;  Khi  Y  70 cSt, ta xét trường hợp:  Nếu < VI < 100: L = 0,8353 Y2 + 14,67 Y – 216 H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y – 97  VI = (L - U)  100/(L - H)  Nếu VI  100: H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y – 97  VI = (10N - 1)/0,00715 + B với N = (lgH - lg U)/lgY 4/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tóm lại, để đảm bảo phương tiện vận hành tốt thời tiết nhiệt độ thấp, dầu nhờn phải có độ nhớt biến đổi thay đối nhiệt độ Vậy làm để có dầu nhờn có VI cao, thương mại người ta sử dụng số phương pháp sau: - Phải chọn dầu gốc có VI cao - Phải thêm phụ gia cải thiện tăng cường độ nhớt (VII – Viscosity Index Improver) - Hoặc phải phối hợp hai phương pháp nói 5/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN II PHỤ GIA TĂNG CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT Dầu nhờn thương phẩm để sử dụng cho mục đích bơi trơn hỗn hợp dầu gốc phụ gia Do đó, chất lượng dầu bơi trơn ngồi phụ thuộc nhiều vào dầu gốc, cịn phụ thuộc vào phụ gia Phụ gia hợp chất hữu cơ, vơ cơ, chí nguyên tố hóa học thêm vào chất bơi trơn, nhằm nâng cao hay mang lại tính chất mong muốn Thông thường, hàm lượng phụ gia đưa vào 0,01 – 5%, số trường hợp phụ gia dùng từ vài phần triệu vài phần trăm Do hợp chất hoạt động, tồn dầu phụ gia tác dụng với làm chức dầu nhờn Ngược lại, chúng tác động tương hỗ với tạo tính chất có lợi cho dầu nhờn, việc phối trộn phụ gia cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng để loại trừ hiệu ứng đối kháng nâng cao tính tác động tương hỗ Sự tác động tương hỗ phụ gia dầu gốc yếu tố cần quan tâm sản xuất dầu nhờn Ngày nay, để đạt tính bơi trơn dầu có chứa nhiều phụ gia khác Chúng pha riêng lẻ vào dầu nhờn phối trộn lại với để tạo thành phụ gia đóng gói đưa vào dầu nhờn Yêu cầu chung loại phụ gia: - Dễ hịa tan dầu - Khơng hịa tan nước - Không ảnh hưởng đến tốc độ nhũ hóa dầu - Khơng bị phân hủy nước kim loại - Không bị bốc điều kiện làm việc hệ thống dầu nhờn - Khơng làm tăng tính hút ẩm dầu nhờn - Hoạt tính kiểm tra - Khơng độc, rẻ tiền, dễ kiếm 1.1 Phụ gia tăng VI cho dầu nhờn: Là polymer tan dầu có tác dụng tăng độ nhớt dầu mỏ, nghĩa làm cho tốc độ thay đổi độ nhớt dầu theo nhiệt độ giảm (tăng VI) Sử dụng phụ gia loại để tạo loại dầu nhớt phù hợp cho mùa đông 6/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ gia chia làm nhóm: - Nhóm hydrocacbon có loại: copolymer etylen-propylen, polyizobutylen, copolymer styren- butadien hydro hóa, copolymer styren-izopren; - Nhóm ester gồm: poly-metacrylat, poly-acrylat copoly ester styrenmaleic Các chất cải thiện VI sử dụng rộng rãi polymer: Etylen-propylen (tới 10%kl) Polyizobutylen (0,2 – 0,5%kl) Tỷ lệ, thành phần dầu gốc phụ gia dầu nhờn thương phẩm đơn cấp (dầu động SAE 30 SAE 40) sau: TT 1.2 Thành phần dầu nhời thương phẩm % kl Dầu gốc Chất tẩy rửa – 10 Chất phân tán không tro 1–9 Kẽm di-ankyl di-thiophotphat 0,5 – Phụ gia chống ơxy hóa chống mài mịn 0,1 – Chất biến tính ma sát 0,1 – Chất hạ điểm đông đặc Chất ức chế tạo bọt 71,5 – 96,2 0,1 – 1,5 – 15 ppm Một số phụ gia tăng VI thương mại Chi tiết tí xe có ngăn riêng biệt cho động cơ/ly hợp/ truyền động có hệ thống bơi trơn riêng biệt Cịn xe máy có hộp chứa động cơ/ ly hợp/ truyền động hay hộp số phải có nhớt bơi trơn bảo đảm cho ly hợp làm việc tốt bền Lubricant phẩm cấp cao API SG, SL, SM, SJ Còn hộp số oto có loại dầu hộp số riêng có tiêu chuẩn GL4, GL5 tùy thuộc kim loại bánh hộp số Vì hộp số bánh nên chủ yếu masat đập, dầu có độ nhớt cao SAE90, SAE 140 Bộ ly hợp oto không ngâm dầu 7/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Động xemáy có đặc thù: masat trượt xilanh, pittong, masat đập hộp số, masat ly hợp-> dầu xe máy pha chế phức tạp Vì khơng nên dùng lẫn dầu động oto Đối với xe máy tay ga: vòng tua lớn dcơ oto, ly hợp khô, hộp số tự động riêng, làm mát =nước (như @, dylan, avanis) dùng dầu oto SAE 20W-50, SAE 15W-40 độ nhớt dầu đa cấp (có dải nhiệt độ rộng hơn, w:winter) 20W: độ nhớt đ.cơ off, 40 độ nhớt đcơ vận hành SAE40, SAE50 độ nhớt dầu đơn cấp, có số đcơ vận hành (40 hay 50) Dầu đa cấp dùng nhiệt độ thay đổi lớn Còn ký hiệu 15w -40, nghĩa mùa hè, dầu có độ nhớt dầu 40, cịn mùa đơng, lại dầu 15 (khi nhiệt độ giảm xuống độ C dầu 40 đặc, xe khó khởi động ) cịn 100 độ C, độ nhớt dầu đa cấp 15w -40 dầu đơn cấp 40 Ở VN, khơng có mác, nhiệt độ thường, khơng thể phân biệt cảm quan loại Nhưng bỏ vào ngăn đá tủ lạnh, bác phân biệt dễ dàng Nói chung, xe nên dùng 5w 30 hay 10w -40 , 15w -40 cịn xe cũ 20w -50 Những số đứng trước chữ “W” dùng để khoảng nhiệt độ mà loại dầu động có độ nhớt đủ để khởi động xe lúc lạnh Để xác định nhiệt độ khởi động theo ký tự này, bạn cần lấy 30 trừ số theo nhiệt độ âm Ví dụ, dầu 10W khởi động tốt -20ºC, dầu 15W khởi động tốt -15ºC Đứng sau chữ “W” loại dầu đa cấp chữ 40, 50 60 Đây ký tự dùng để khoảng độ nhớt 100 độ C loại dầu nhờn Thơng thường, số to độ nhớt lớn ngược lại Ngoài loại đa cấp, nhiều nhà sản xuất cho loại dầu đơn cấp có ký hiệu SAE 40, SEA 50 Loại dầu thường dùng cho loại động kỳ, máy cắt cỏ, máy nông nghiệp, cơng nghiệp… Ở số nước có mùa đơng khắc nghiệt, nhiệt độ 0độ phải dùng dầu đa cấp, nhiệt độ thấp số W nhỏ VD: châu ÂU hay dùng 15W40, 15W30, 5W40 Có khởi động máy vào buổi sáng Nhớt dùng cho động gồm tác dụng Bơi trơn, Làm kín, Làm mát, Vệ sinh Nhớt dùng cho ô tô phải bảo đảm tiêu chí trên, với nhớt xe máy khác chút ngồi tiêu chí cho động xe máy nhớt cịn phải phục vụ cho hộp số xe máy, tức đảm bảo tính dầu hộp số Vậy nên dầu nhớt cho ô tô cà xe máy khác nhau, không nên dùng lẫn Tính chất đặc trưng dầu nhớt độ nhớt (Viscosity) giảm nhiệt độ tăng Khi động làm việc, nhiệt độ dầu nhớt các-te lên 80-100 độ C, cịn nhiệt độ màng nhớt xilanh khoảng 200 độ C, dầu bị lỗng khơng bảo đảm hồn hảo chức nói Do đó, dầu nhớt dùng cho động cơ, yêu cầu quan trọng độ nhớt không thay đổi nhiều theo nhiệt độ, đặc trưng số nhớt (Viscosity Index) Tính chất đặc trưng dầu nhớt độ nhớt (Viscosity) giảm nhiệt độ 8/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tăng Khi động làm việc, nhiệt độ dầu nhớt các-te lên 80-100 độ C, nhiệt độ màng nhớt xilanh khoảng 200 độ C, dầu bị lỗng khơng bảo đảm hồn hảo chức nói Do đó, dầu nhớt dùng cho động cơ, yêu cầu quan trọng độ nhớt không thay đổi nhiều theo nhiệt độ, đặc trưng số nhớt (Viscosity Index) Hiệp hội Kỹ sư ôtô Viện Dầu mỏ Mỹ xây dựng chung hệ thống phân loại mới, dựa theo độ nhớt, số tính làm việc động chia dầu nhớt động thành 13 cấp sau: cho động xăng gồm SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG cho động diezel gồm CA, CB, CC, CD, CD-II, CE Mỗi cấp dầu nhớt với tính chất quy định thích hợp cho đời sản xuất động cơ, chẳng hạn động xăng, dầu nhớt cấp SA, SB, SC, SD dùng cho động đời trước 1970; cấp SE dùng cho động đời 1970-1980; cấp SF dùng cho động đời 1980-1990; cấp SG dùng cho động đời 1990 sau Xe đời cũ dùng dầu nhớt cấp cao dành cho xe đời mới, xe đời không nên dùng dầu nhớt cấp thấp quy định API (chữ viết tắt American Petroleum Institute) hiệp dầu khí Hoa Kỳ Cấp chất lượng API cho động chạy xăng SA, SB, SC, SE, SF, SG, … cấp chất lượng SM (đụng nóc) JASO (chữ viết tắt Japanese Automotive Standards Organization) tổ chức chứng nhận tiêu chuẩn ơtơ Nhật Bản Có nhiều tiêu chuẩn JASO, nhiên loại xe JASO MA, cịn xe JASO FC SAE (chữ viết tắt Society of Automotive Engineers) dịch hiệp hội kỹ sư tự động hóa, để dễ hiểu cơng ty dầu nhớt gắn liền với tiếng Việt cho dễ nhớ “Độ nhớt” Độ nhớt phân làm loại: đơn cấp đa cấp Định nghĩa nhiệt độ chớp cháy (NĐCC), điểm chớp cháy (ĐCC): NĐCC nhiệt độ thấp mà áp suất khí (101, KPa), mẫu dầu nhớt nung nóng đến bốc bắt lửa Mẫu chớp cháy có lửa lan truyền tức khắp bề mặt mẫu dầu Như vậy: Nhiệt độ chớp cháy nhiệt độ mà lượng thoát từ bề mặt mẫu dầu nhờn bốc cháy có lửa đưa vào Và: Nhiệt độ thấp mà từ mẫu dầu nhờn vần tiếp tục cháy giây gọi điểm bắt lửa Điểm chớp cháy điểm bắt lửa phụ thuộc vào loại dầu gốc: Dầu gốc loại Napthenic có điểm chớp cháy điểm bắt lửa nhỏ dầu gốc Paraffinic có độ nhớt 9/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nói chung, hợp chất tương tự điểm chớp cháy điểm bắt lửa tăng trọng lượng phân tử tăng Ví dụ: dầu nhờn, dầu FO, DO, dung mơi… TÀI LIỆU THAM KHẢO [ ] Giáo trình đạo đức học Mác - Lênin PGS TS VŨ TRỌNG DUNG [ ] Khái lược kinh tế trị Mác - Lênin GS TS PHẠM QUANG PHAN - PGS TS TƠ ĐỨC HẠNH [ ] Giáo trình triết học Mác - Lênin, Tập 1, Chủ nghĩa vật biện chứng PGS -TS LÊ DOÃN TÁ - PGS.TS VŨ TRỌNG DUNG [ ] Kinh tế trị Mác - Lênin - Hỏi & đáp TS NGUYỄN VĂN NGỪNG - TS LÊ MINH NGHĨA 10/11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT I.1 Khái niệm số độ nhớt Chỉ số độ nhớt (VI): Là thay đổi độ nhớt dầu nhờn khoảng nhiệt độ cho trước - Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi lớn theo nhiệt độ VI thấp - Dầu nhờn có độ nhớt. .. ẩm dầu nhờn - Hoạt tính kiểm tra - Không độc, rẻ tiền, dễ kiếm 1.1 Phụ gia tăng VI cho dầu nhờn: Là polymer tan dầu có tác dụng tăng độ nhớt dầu mỏ, nghĩa làm cho tốc độ thay đổi độ nhớt dầu. .. Tính chất đặc trưng dầu nhớt độ nhớt (Viscosity) giảm nhiệt độ tăng Khi động làm việc, nhiệt độ dầu nhớt các-te lên 80-100 độ C, nhiệt độ màng nhớt xilanh khoảng 200 độ C, dầu bị lỗng khơng bảo