GIAO TRINH NHIEN LIEU VA VAT LIEU

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG - NHIÊN LIỆU VÀ VẬT LIỆU BÔI TRƠN Dùng cho sinh viên ngành động lực Biên soạn: Nguyễn Quang Trung BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Nội dung giáo trình Phần NHIÊN LIỆU Chương 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIÊN LIỆU Chương NHIÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỪ DẦU KHÍ Chương 3.NHIÊN LIỆU SINH HỌC Phần VẬT LIỆU BÔI TRƠN Chương GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU BÔI TRƠN Chương DẦU NHỜN Chương MỠ NHỜN BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Phần NHIÊN LIỆU Chương GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIÊN LIỆU Nhiên liệu vật chất sử dụng để giải phóng lượng cấu trúc vật lý hóa học bị thay đổi Nhiên liệu giải phóng lượng thông qua trình hóa học cháy trình vật lý, ví dụ phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch Tính quan trọng nhiên liệu lượng giải phóng cần thiết giải phóng lượng kiểm soát để phục vụ mục đích người Mọi dạng sống Trái đất – từ cấu trúc vi sinh vật động vật người, phụ thuộc sử dụng nhiên liệu nguồn cung cấp lượng Các tế bào thể sống tham gia trình biến đổi hóa học mà qua lượng thức ăn ánh sáng Mặt trời chuyển hóa thành dạng lượng trì sống Con người sử dụng nhiều cách thức nhằm biến đổi lượng nhiều hình thức thành dạng phù hợp mục đích sử dụng phục vụ sống trình xã hội Ứng dụng giải phóng lượng từ nhiên liệu đa dạng sống đốt cháy khí tự nhiên để đun nấu, kích nổ xăng dầu để chạy động cơ, biến lượng hạt nhân thành điện năng, v.v Các dạng nhiên liệu phổ biến dùng dầu hỏa, xăng dầu, than đá, chất phóng xạ, v.v Tuy giáo trình đề cập đến loại nhiên liệu sử dụng cho động đốt trong, loại nhiên liệu có yêu cầu khắt khe để đảm bảo cho động hoạt động hiệu 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HÒA KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Động đốt loại động nhiệt tạo công học cách đốt nhiên liệu bên động Các loại động sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: Fluid flow engine) để tạo công thông qua đốt cháy tuốc bin khí động đốt bên xy lanh thí dụ máy nước hay động Stirling không thuộc động đốt Hỗn hợp không khí nhiên liệu đốt xy lanh động đốt Khi đốt cháy nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên pít tông đẩy pít tông di chuyển BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Có nhiều loại động đốt khác nhau, phần sử dụng chu kỳ tuần hoàn khác Tuy tất động đốt lặp lại chu trình tuần hoàn chu kỳ làm việc bao gồm bước: Nạp, nén, nổ (đốt) xả Xả nạp hai bước dùng để thay khí thải khí Nén nổ dùng để biến đổi lượng hóa học (đốt hỗn hợp không khí nhiên liệu) thông qua nhiệt (nhiệt độ) (áp suất) thành lượng (động chuyển động quay) Nguyên tắc hoạt động động đốt trong: Trong thứ (nạp – van nạp mở, van xả đóng) hỗn hợp không khí nhiên liệu "nạp" vào xy lanh lúc pít tông chuyển động xuống Trong thứ hai (nén – hai van đóng) pít tông nén hỗn hợp khí xy lanh chuyển động lên Ở cuối thứ hai (pít tông điểm chết trên) hỗn hợp khí đốt, động xăng phận đánh lửa, động diesel cách tự bốc cháy Trong thứ ba (tạo công – van tiếp tục đóng) hỗn hợp khí đốt cháy Vì nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất hỗn hợp khí tăng làm cho pít tông chuyển động xuống Chuyển động tịnh tiến pít tông chuyển tay biên đến trục khuỷu biến đổi thành chuyển động quay Trong thứ tư (xả - van nạp đóng, van xả mở) pít tông chuyển động lên đẩy khí từ pít tông qua ống xả thải môi trường Chuyển động pít tông thứ nhất, hai bốn nhờ vào lượng tích trữ bánh đà gắn trục khuỷu thứ ba (thì tạo công) Một động bốn có góc đánh lửa 720 độ tính theo góc quay trục khuỷu tức trục khuỷu quay vòng có lần đánh lửa Có thêm nhiều xy lanh góc đánh lửa nhỏ đi, lượng đốt đưa vào nhiều hai vòng quay trục khuỷu làm cho động chạy êm Do lúc khởi động chưa có đà nên trục khuỷu phải quay từ bên thiết bị khởi động dây (máy cưa, động ca nô), cần khởi động (mô tô), tay quay khởi động ô tô cổ hay động điện nhỏ mô tô ô tô đại Việc thay khí thải hỗn hợp khí điều khiển trục cam Trục gắn với trục khuỷu, quay có giảm tốc 1:2, đóng mở van đầu xy lanh động Thời gian trục khuỷu đóng mở van điều chỉnh cho van nạp van xả mở lúc thời gian ngắn BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM chuyển từ xả sang nạp Khí thải thoát với vận tốc cao hút khí vào buồng đốt nhằm nạp khí vào xy lanh tốt tăng áp suất đốt Nhiệt dùng để chuyển biến thành động phản ứng cháy hòa khí Cần tạo điều kiện để phản ứng cháy diễn lúc, kịp thời, triệt để, đồng thời đảm bảo cho máy chạy êm Tất điều lại phụ thuộc vào chất lượng hình thành hòa khí tính chất nhiên liệu dùng động Hòa khí hỗn hợp nhiên liệu không khí, có tính đồng (mức độ hòa trộn) tùy thuộc vào phương thức hòa trộn nhiên liệu sử dụng Có hai phương thức hình thành hòa khí là: hòa khí hình thành bên hình thành bên xilanh Tạo hỗn hợp bên ngoài: Nhiên liệu không khí hòa vào xy lanh, sau đưa vào xy lanh nén lại Đại diện đặc trưng cho loại động Otto có chế hòa khí hay động hai Nếu nhiệt độ động cao, thời điểm đánh lửa sớm hay tự bốc cháy hỗn hợp gây nổ không kiểm soát làm giảm công suất gây hư hại cho động Trong lúc nén lại nhiên liệu phải bốc phần để cháy nhanh sau đánh lửa, tạo vận tốc vòng quay nhanh Tạo hỗn hợp bên trong: Chỉ có không khí đưa vào nén lại xy lanh, nhiên liệu phun vào sau Do nhiên liệu nên không xảy việc tự cháy mà tăng hiệu suất cách tăng độ nén nhiều Đánh lửa cách tự bốc cháy (động diesel) hay phận đánh lửa (động Otto có phận phun liêu nhiệu trực tiếp hay động dùng nhiều loại nhiên liệu khác nhau) Sau phun vào nhiên liệu cần thời gian định để bốc mà vận tốc vòng quay bị giới hạn Khi nhiên liệu cung cấp đường nạp động tiếp xúc hòa trộn với không khí tiếp tục hòa khí đốt cháy Vì mà hòa khí tương đối đồng tùy thuộc vào trạng thái tính bay nhiên liệu Ở động hình thành hòa khí bên trong, vào cuối trình nén nhiên liệu (diesel) phun dạng sương có áp suất cao kết hợp vào không khí chuyển động xoáy Vì thời gian hòa trộn ngắn nên hòa khí hình thành không đồng mang tính cục tùy thuộc vào phân bố chùm tia phun, áp suất phun chuyển động xoáy lốc không khí xilanh BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM 1.2 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - Dễ hòa trộn với không khí để tạo thành hòa khí - Sản vật cháy tro tro làm cho xéc măng bị liệt làm tăng độ mài mòn xilanh, piston xéc măng - Đảm bảo tính kinh tế, an toàn gây ô nhiễm môi trường 1.3 PHÂN LOẠI NHIÊN LIỆU 1) Theo trạng thái: + Nhiên liệu thể lỏng: xăng, diesel,… + Nhiên liệu thể khí: khí thiên nhiên, khí công nghiệp, … + Nhiên liệu thể rắn: than đá (chỉ dùng sau hóa khí) 2) Theo nguồn gốc: + Nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu khí: xăng, diesel, khí thiên nhiên,… + Nhiên liệu có nguồn gốc sinh học: Cồn, biodiesel, biogas,… + Nhiên liệu có nguồn gốc từ công nghiệp: khí hiđrô, khí lò gas BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Chương NHIÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỪ DẦU KHÍ 2.1 QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIÊN LIỆU TỪ DẦU KHÍ 2.1.1 Nguồn gốc thành phần dầu khí 1) Nguồn gốc: Dầu khí tên viết tắt dầu mỏ tự nhiên hyđrocacbon có nguồn gốc từ xác động thực vật sau trình phân huỷ chuyển biến với biến đổi địa chất tạo thành Dầu mỏ tồn tự nhiên dạng vỉa dầu, thường dạng lỏng, dạng rắn nhiệt độ thường Trong mỏ dầu có áp suất cao nên có lượng khí bị hoà tan dầu mỏ Khi khai thác áp suất giảm khí tách khỏi dầu mỏ gọi khí đồng hành Khí mà thu trực tiếp từ mỏ chứa toàn khí gọi khí tự nhiên Nguồn lượng thu từ dầu khí chiếm 80% nguồn lượng toàn cầu Dự tính nguồn lượng từ dầu khí cung cấp cho vòng vai chục năm nửa Vì nguồn lượng dầu mỏ ngày trở nên vô quí giá Dầu mỏ nhiên liệu quan trọng xã hội đại dùng để sản xuất điện nhiên liệu tất phương tiện giao thông vận tải Hơn nữa, dầu mỏ sử dụng công nghiệp hóa dầu để sản xuất chất dẻo (plastic) nhiều sản phẩm khác Vì dầu thường ví "vàng đen" Tùy theo nguồn tính toán, trữ lượng dầu mỏ giới nằm khoảng từ 1.148 tỉ thùng (barrel) (theo BP Statistical Review 2004) đến 1.260 tỉ thùng (theo Oeldorado 2004 ExxonMobil) Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy có khả khai thác mang lại hiệu kinh tế với kỹ thuật tăng lên năm gần đạt mức cao vào năm 2003 Người ta dự đoán trữ lượng dầu mỏ đủ dùng cho 50 năm Năm 2003 trữ lượng dầu mỏ nhiều Ả Rập Saudi (262,7 tỉ thùng), Iran (130,7 tỉ thùng) Iraq (115,0 tỉ thùng) Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait Venezuela Nước khai thác dầu nhiều giới năm 2003 Ả Rập Saudi (496,8 triệu tấn), Nga (420 triệu tấn), Mỹ (349,4 triệu tấn), Mexico (187,8 triệu tấn) Iran (181,7 triệu tấn) Việt Nam xếp vào nước xuất dầu mỏ từ năm 1991 sản lượng xuất vài ba triệu Đến nay, sản lượng dầu khí khai thác xuất hàng năm Việt Nam đạt vào khoảng 20 triệu tấn/năm Vì tầm quan trọng kinh tế, dầu mỏ lý cho mâu thuẫn trị Tổ chức nước xuất dầu mỏ (OPEC) sử dụng dầu mỏ vũ khí xung đột Trung Đông tạo khủng hoảng dầu mỏ vào năm 1973 1979 2) Thành phần: a Thành phần nguyên tố dầu mỏ khí tự nhiên Những nhân tố chủ yếu tạo nên hợp phần dầu mỏ cacbon(C) hyđrô (H) Hàm lượng cacbon chiếm 83,5-87% H chiếm 11,5-14% khối lượng dầu mỏ Hàm lượng H dầu mỏ cao hẳn so với khoáng vật có nguồn BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM gốc động, thực vật phân huỷ khác, than bùn 5%, than bùn thối 8% Chính hàm lượng H cao so với C giải thích nguyên nhân dầu mỏ tồn trạng thái lỏng Cùng với C H, tất loại dầu mỏ có S, O N Tổng hàm lượng S,O,N vượt - 3% khối lượng Trong số nguyên tố này, N chiếm phần nhỏ, khoảng 0,001-0,3% Hàm lượng O khoảng 0,1-1%, nhiên có loại dầu nhiều nhựa O chiếm tới 2-3% Hàm lượng S chiếm phần chủ yếu Ở loại dầu S hàm lượng S chiếm 0,1-1% kl (dầu mỏ Việt Nam có S, hàm lượng S nhỏ 0,1%) Loại dầu nhiều S có hàm lượng S từ 1-3% kl vượt nửa số dầu mỏ Mêhicô hàm lượng S lên tới 3,65 đến 5,3%, dầu Uzơbekistan 3,2-6,3% Dầu mỏ S dầu ngọt, có giá trị kinh tế cao, ngược lại dầu mỏ nhiều S dầu chua, giá trị thấp Tồn dầu mỏ với hàm lượng thấp có số nguyên tố khác, chủ yếu kim loại Vanadi (V), Niken(Ni), Sắt (Fe), Magiê (Mg), Crôm(Cr), Titan(Ti), Côban(Co), kali(K), Canxi(Ca), Na P Si Hàm lượng nguyên tố nhỏ, tồn số nguyên tố gây khó khăn cho dây chuyền công nghệ chế biến dầu, hợp chất V Ni đầu độc đa số chủng loại xúc tác hoá dầu Các nguyên tố kim loại thường tồn dạng hợp chất kim, cấu tạo phức tạp có phần cặn dầu b Thành phần hoá học dầu mỏ khí tự nhiên Thành phần chủ yếu tạo nên dầu khí hiđrôcacbon Hiđrôcacbon hợp chất hữu cấu tạo hai nguyên tố hoá học H C Những phân tử chất hydrocacbon khác số lượng nguyên tử C cách xếp nguyên tử C, từ hình thành nên nhóm hydrocacbon với cấu trúc hoá học khác có tính chất dị biệt + Nhóm hyđrocacbon parafin (hydrocacbon no hay ankan – CnH2n+2): Trong n số C mạch phân tử phân tử hydrocacbon parafin, nguyên tử C liên kết với tạo nên mạch cacbon hở, liên kết đơn bền vững, nên có tên hydrocacbon no nhiệt độ áp suất thường hydrocacbon parafin trạng thái khác nhau: - Thể khí (khi n=1,2,3,4) khí mêtan (CH4), êtan (C2H6), Prôpan(C3H8), butan(C4H10) - Thể lỏng (khi n=5-17) hexan(C6H14), heptan(C7H16), octan (C8H18), nonan(C9H20), đêcan (C10H22), xetan(C16H34)… - Thể rắn (khi n=18 trở lên) octadecan(C18H38), nonadecan(C19H40),… Cả ba trạng thái nhóm hydrocacbon parafin có dầu mỏ Khi nằm vỉa dầu hydrocacbon khí thể hoà tan dầu thô Khi khỏi vỉa qúa trình khai thác, áp suất giảm chúng chuyển thành thể khí, khí đồng hành có thành phần khí mêtan, êtan, propan, butan phần chất BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM pentan(C5H12) Trong mỏ khí tự nhiên thành phần khí bao gồm hydrocacbon từ C1 tới C5, nhiều thành phần nhẹ mêtan Các hydrocacbon parafin rắn hoà tan hydrocacbon thể lỏng Như hiểu dầu mỏ thể hỗn hợp hydrocacbon, hydrocacbon khí rắn hoà tan hydrocacbon lỏng Hydrocacbon parafin có hai dạng cấu tạo hoá học: - Các nguyên tử C liên kết thành mạch thẳng gọi dạng normal (n-parafin hay n-alkan) n-octan(n-C8H18) - Các nguyên tử cacbon liên kết thành mạch nhánh gọi dạng iso (isoparafin hay iso-alkan) iso-octan(2.2.4-trimetylpentan) Các hydrocacbon parafin có tính ổn định hoá học, có khả tham giá phản ứng + Nhóm hyđrocacbon naphten (hyđrocacbon vòng no – CnH2n): Trong n số C mạch phân tử Ở phân tử hydrocacbon naphten, nguyên tử C liên kết với tạo nên vòng C kín liên kết đơn bền vững, nên có tên hydrocacbon vòng no Loại hydrocacbon naphten chủ yếu vòng C vòng 6C có tên cyclo-pentan cyclo-hexan H2C CH2 CH2 CH2 H2C CH2 Cyclo-pentan H 2C CH H 2C CH2 CH2 Cyclo-hexan Ngoài tồn nhiều dẫn xuất kết hợp gốc alkyl (ký hiệu R) với vòng no gọi alkyl cyclopentan alkyl cyclohexan R CH2 H2C CH2 Ankyl cyclo-pentan R CH2 CH H2C H2C CH H2C CH2 CH2 Ankyl cyclo-hexan Các hydrocacbon naphten có tính ổn định hoá học tốt Loại hydrocacbon naphten có mạch nhánh alkyl dài có độ nhớt cao + Nhóm hyđrocacbon Aromat (hyđrocacbon thơm CnH2n-6) Trong n số C mạch phân tử Ở nhóm hydrocacbon aromat, có chất benzen với công thức nguyên C6H6 Trong phân tử benzen nguyên tử C liên kết với thành vòng kín có liên kết đơn liên kết đôi BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM xếp liên hợp với Trên sở vòng benzen hình thành hydrocacbon thơm khác chủ yếu cách nguyên tử H gốc alkyl với độ dài cấu trúc mạch khác CH CH CH3 HC CH HC C HC CH HC CH CH (C6H6, benzen) CH (C6H5 - CH3, metyl benzen) Các phân tử hydrocacbon thơm ngưng tụ cấu tạo nhiều vòng benzen có mặt dầu mỏ với hàm lượng vài % Các hydrocacbon thơm có khả tham gia phản ứng hoá học mạnh, dễ bị ôxy hoá biến chất Ngoài dâu mỏ tồn hydrocacbon lai tạp Trong thành phần chúng có vòng no, vòng thơm nhóm alkyl + Nhóm hyđrocacbon Olefin (hyđrocacbon không no CnH2n): Trong n số C mạch phân tử Ở phân tử hydrocacbon olefin, nguyên tử C liên kết với tạo nên mạch C hỡ liên kết đơn liên kết đôi bền vững Do olefin có hoạt tính cao, ổn định, bền Các olefin có cấu trúc thẳng (normal) nhánh (iso) Các hydrocacbon olefin mặt dầu thô khí thiên nhiên, lại tồn với hàm lượng đáng kể sản phẩm chế biến từ dầu mỏ, loại khí, loại xăng nhiên liệu khác thu từ số dây chuyền công nghệ chế biến sâu nhà máy lọc dầu CH3 CH2 - CH2 CH3 - CH = CH2 (etylen, CH4) (C3H6, Propylen) CH3–C–CH = C–CH3 CH3 CH3 (C8H16, izo octen) + Những thành phần khác: Trong khí dầu mỏ hợp phần hydrocacbon có khí khác khí cacbonic (CO2), Nitơ (N2), khí sunfua hiđrô (H2S) trơ argon (Ar), hêli (He)… Trong dầu có thành phần phức tạp chất nhựa asphalten hợp chất thơm ngưng tụ, có khối lượng phân tử lên tới 1000 đến 2500 cao Nhựa asphanten có tính ổn định hoá học kém, dễ bị ôxy hoá, dễ làm sản phẩm dầu mỏ biến chất, đổi màu, dễ tạo cốc làm ngộ độc trình chế biến xúc tác trình chế biến dầu BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM 10 Ngoài độ ăn mòn mãnh đồng phép thử phổ biến, số loại dầu thử nghiệm độ ăn mòn mãnh thép mãnh chì 3) Tính chống gỉ chống ăn mòn dầu nhờn Trong trình làm việc, dầu dễ lẫn nước dầu tuốc bin Nước lẫn dầu thúc đẩy nhanh trình sét gỉ Cần có phép thử tính để đánh giá khả chống gỉ dầu Yêu cầu loại dầu theo quy định, có khả chống gỉ giới hạn tối thiểu cho phép, kiện thử nghiệm theo tiêu chuẩn 5.2.5 Độ dầu nhờn Độ dầu nhờn đánh giá qua tượng nhiễm bẩn dầu tạp chất từ bên nước, nhiên liệu tạp chất học Tuy nhiên thân thành phần dầu chứa số yếu tố khiến dầu hoạt động nhiệt độ cao bị cháy tạo số tạp chất làm bẩn máy Ngoài tiêu hàm lượng nhiên liệu trình bày tính chất bay dầu, phần xem xét tiêu hàm lượng nước, hàm lượng tro, hàm lượng cốc cặn không tan dầu 1) Hàm lượng nước Hàm lượng nước lượng nước tính băng phần trăm (% ) hay phần triệu (ppm) so với khối lượng dầu Nước lẫn vào dầu làm thay đổi nhiều chất lượng dầu, với hàm lượng từ 100ppm làm độ cách điện dầu giảm rõ rệt Hàm lượng nước lớn làm giảm khả bôi trơn, làm tăng tính ăn mòn kim loại, xúc tiến trình oxy hoá, phân huỷ loại phụ gia, làm tăng trình tạo muội, mài mòn xecmăng, xilanh, bạc lót 5.3 Phân loại dầu nhờn a Theo ý nghĩa sử dụng dầu nhờn có hai loại + Dầu nhờn sử dụng cho mục đích (gọi dầu động cơ) + Dầu nhờn không sử dụng cho mục đích bôi trơn (dầu công nghiệp) Trong thực tế dầu động chiếm tỷ lệ lớn công nghiệp sản xuất dầu bôi trơn (40%) sử dụng phổ biến b Theo mục đích sử dụng + Chữ S: dầu nhờn cho động xăng + Chữ C: dầu nhờn cho động diesel TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Trong đó: SA, SB, SC, SD; CA,CB, CC, CD: tải trọng tăng dần c Phân loại theo độ nhớt (SAE): + Có chữ W: dầu mùa đông + Không có chữ W: dầu mùa hè + Có nhóm: dầu mùa Ví dụ: 10W: dầu mùa đông, độ nhớt xác định 18 0C; SAE 20: dầu mùa hè, độ nhớt xác định 1000C; SAE 20W – 50: dầu mùa, có ý nghĩa: mùa đông tương ứng với cấp độ nhớt 20, mùa hè tương ứng với cấp độ nhớt 50 5.4 Dầu động Dầu bôi trơn động chiếm tỷ lệ cao trong tổng lượng dầu nhờn nói chung, khoảng 40% Phẩm chất dầu bôi trơn động hệ biểu đặc điểm sau: - Có tính nhớt nhiệt tốt Ở nhiệt độ cao có tính bôi trơn tốt độ thấp đảm bảo dễ nổ máy - Có tính ổn định nhiệt – oxy hoá tốt phạm vi nhiệt độ làm việc động 100÷150oC (ở cacte) khoảng 100÷350oC (ở vùng đỉnh piston) - Có khả tẩy rửa, làm phân tán tốt cặn bẩn, hạn chế tối đa tác hại mài mòn máy - Có độ kiềm tổng đủ trung hoà lượng axit tạo thành nhiên liệu cháy, bảo vệ bề mặt kim loại khỏi ăn mòn, gỉ sét Dầu bôi trơn động pha chế chủ yếu từ dầu cặn dầu gốc chưng cất, từ dầu gốc tổng hợp loại có giá thành cao 5.4.1 Phân loại dầu bôi trơn động 1) Phân loại dầu bôi trơn động theo cấp chất lượng a) Phân loại dầu bôi trơn động theo cấp chất lượng API Có nhiều cách phân loại dầu động theo cấp chất lượng, phổ biến thuân lợi theo phân loại API Là công trình chung ba tổ chức: Viện dầu mỏ Hoa Kỳ (American Petroleum Institute), Hội kỹ sư ôtô (Society of Auto-motive Engineers) ASTM đề xuất năm 1969 – 1970 STT Nhóm-cấp dầu Phạm vi sử dụng TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM STT Nhóm-cấp dầu Phạm vi sử dụng I Nhóm dầu “S” S – ký hiệu cấp dầu bảo dưỡng (Service) dùng bôi trơn chủ yếu động xăng I.1 Cấp SA - Dầu nhờn không phụ gia - Dùng cho động xăng kiểu cũ, tải trọng nhẹ - Không nên dùng dầu cấp cách tuỳ tiện, có hướng dẫn nhà sản xuất I.2 Cấp SB - Có lượng phụ gia tối thiểu chống oxy hoá chống kẹt xước - Dùng cho động xăng tải trọng nhẹ kiểu cũ từ năm 1930 - Không nên dùng dầu cấp SB cách tuỳ tiện, có hướng dẫn nhà sản xuất I.3 Cấp SC - Dầu dùng cho động xăng làm việc tải trọng cao, thích hợp cho xe con, xe tải giai đoạn 1964 ÷1967 - Có khả tạo cặn, chống mài mòn gỉ sét I.4 Cấp SD - Dùng cho động xăng làm việc điều kiên nặng, thích hợp cho xe xe tải giai đoạn 1968÷1971 - Có khả bảo vệ máy tốt cấp SC I.5 Cấp SE - Dầu có tính tốt cấp SD Chống tạo cặn, độ bền oxy hoá, chống ăn mòn chống gỉ tốt - Phù hợp cho động xăng 1972÷1979 I.6 Cấp SF - Dùng cho động làm việc tr ong điều kiện nặng, không dùng xăng pha chì Phù hợp với loại xe gia đoạn 1980÷1988 - Dầu có tính tốt cấp SC, SD, SE I.7 Cấp SG - Dầu sản xuất từ nằm 1989, coi dầu tiêu biểu TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM STT Nhóm-cấp dầu Phạm vi sử dụng cho động xăng loại xe con, xe tải xe du lịch - Dầu đạt cấp độ CD cho động diesel - Dầu SG dùng thay cho dầu SF, SE, SF/CC, SE/CC CD I.8 Cấp SH - Đây loại dàu có phẩm chất cao, phù hợp với loại xe con, xe tải sản xuất từ năm 1994 tới - Dùng cho động xăng có yêu cầu phẩm chất cao SG để tăng chống tạo cặn, chống oxy hoá, chống ăn mòn I.9 Cấp SJ - Đây loại dầu có phẩm chất cao nay, phù hợp với loại xe chạy xăng sản xuất từ năm 1996 - Dầu cấp SJ vượt dầu cấp SH tính kiểm soát khí thải, tiết kiệm nhiên liệu, giảm tiêu hao dầu giảm thời gian bảo trì máy II Nhóm dầu “C” C ký hiệu cấp thương mại (Commercal) dùng bôi trơn chủ yếu cho động diesel II.1 Cấp CA - Dùng cho động diesel nhẹ đế n trung bình, sử dụng nhiên liệu chất lượng cao (ít lưu huỳnh) - Dùng phổ biến giai đoạn 1940÷1950, không phù hợp II.2 Cấp CB - Dùng cho động diesel tải trọng trung bình dùng nhiên liệu có nhiều lưu huỳnh cấp CA - Dầu cấp CB xuất từ năm 1949 II.3 Cấp CC - Dùng cho động diesel động xăng có tải trung bình Có nạp khí tự nhiên hay có tuốc bô tăng áp - Xuất từ năm 1961 TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM STT Nhóm-cấp dầu Phạm vi sử dụng II.4 Cấp CD - Dùng cho động diesel điều kiện khắc nghiệt, tải cao, nạp khí tự nhiên hay có tuốc bô tăng áp - Sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao nên phải kiểm soát chặt chẽ tạo cặn mài mòn - Các loại dầu xuất từ năm 1955 II.5 Cấp CDII - Dùng cho động diesel hai kỳ làm việc điều kiện khắc nghiệt cần kiểm soát chặt chẽ tạo cặn mài mòn - Đáp ứng yêu cầu dầu cấp CD II.6 Cấp CE - Dùng cho động diesel tăng áp, tải trọng nặng, tốc độ thấp cao - Sản xuất từ năm 1983 II.7 Cấp CF - Dùng cho động diesel phụ gián tiếp - Các loại động dùng loại dầu có từ năm 1994 II.8 Cấp CF2 - Dùng cho động diesel hai kỳ Dầu có tính kiểm soát đóng cặn cào xước - Có thể thay cho CDII, có từ năm 1994 II.9 Cấp CF4 - Dùng cho động diesel kỳ, có tải trọng cao, tốc độ l ớn, thoả mãn yêu cầu cấp CE, có tính chống tạo cặn piston tốt tiêu thụ dầu II.10 CG4 - Thích hợp với xe sử dụng xăng cao tốc, tải trọng nhỏ theo nhà sản xuất yêu cầu - Dầu sản xuất từ năm 1990 - Dầu dùng cho động diesel kỳ, có tải trọng cực nặng đường (nhiên liệu chứa 0,05%S) công trương (nhiên liệu chứa 0,5%S) - Vượt cấp CF4 có từ năm 1995 TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Tuy có cấp phân loại theo chất lượng S SA, SB, Sc, SD, SE, SF, SG, SH SJ dùng cho động xăng, thực tế nước công nghiệp phát triển hiên hành hai cấp SJ SH nước ta cho lưu hành cấp tối thiểu SC,SB Các loại dầu theo cấp C bao gồm CA, CB, CC, CD, CDII, CE, CF, CF2, CF4 CG4 dùng cho động diesel chủ yếu Hiện cấp C hành từ cấp CA lỗi thời Có cấp dùng cho hai loại động cấp SF/CD b) Phân loại dầu theo cấp chất lượng Liên xô (cũ) 2) Phân loại dầu theo cấp độ nhớt a) Phân loại dầu nhờn theo cấp độ nhớt SAE Theo tiêu chuẩn J – 300d dầu nhờn động phân loại theo giá trị độ nhớt dầu đo đơn vị Saybolt chia cho hai Đối với dầu mùa hè có cấp độ nhớt SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50, SAE 60 xác định độ nhớt 100oC (cSt) Đối với dầu mùa đông (Winter – W) có cấp độ nhớt SAE W, SAE W, SAE 10 W, SAE 15 W, SAE 20 W, SAE 25 W xác định độ nhớt -18oC Đối với dầu dùng quanh năm biểu diễn cấp độ nhớt theo dạng phân số SAE 20 W/50 có nghĩa -18oC tương đương với dầu mùa đông SAE 20 W, 100 oC tương đương dầu mùa hè SAE 50 Phân loại theo cấp độ nhớt dầu bôi trơn động bảng sau: Cấp độ nhớt Độ nhớt/nhiệt độ (mP/oC) Nhiệt độ bơm Độ nhớt 100oC (cSt) giới hạn (oC) Min Max TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM 0W 3.250/-30 -35 3,8 - 5W 3.500/-25 -30 3,8 - 10W 3.500/-20 -25 4,1 - 15 W 3.500/-15 -20 5,6 - 20W 4.500/-10 -15 5,6 - 25 W 6.000/-5 -10 9,3 - 20 - - 5,6 < 9,3 30 - - 9,3 < 12,5 40 - - 12,5 < 16,3 50 - - 16,3 < 21,9 60 - - 21,9 < 26,1 b) Phân loại dầu bôi trơn theo cấp độ nhớt Liên Xô (cũ) 5.5 Dầu truyền động 5.6 Dầu thuỷ lực 7.1.2 Nhãn hiệu yêu cầu kỹ thuật loại dầu động 1) Dầu bôi trơn động xăng Động xăng sử dụng chủ yếu cho loại xe chở khách, xe tải, xe con… hoạt động điều kiện khác Ngoài cần cho dầu bôi trơn cho máy bay cánh quạt, trực thăng Yêu cầu kỹ thuật cho loại dầu nhờn động xăng phải đạt tiêu sau: có độ nhớt thích hợp vừa bảo đảm khởi động máy dễ dàng, lưu chuyễn phanh vừa bảo đảm bôi trơn tốt, chống mài mòn trục cam, tay biên, piston, gối đở chi tiết khác, điều kiện tốc độ cao, máy nóng, chống tạo cặn lắng nhựa tác dụng oxy nhiệt độ, góp phần tiết kiệm nhiên liệu a) Dầu bôi trơn máy bay cánh quạt Theo GOST 21743 – 76 Liên Xô ( cũ) có nhãn hiệu: - MC 14 dùng cho máy bay cánh quạt trực thăng mùa đông - MC 20 (hoặc MC -20c) dùng mùa hè Ngoài phạm vi sử dụng cho máy bay, dầu MC- 20 dùng thay thếa cho dầu MT- 16p ( MT 16n) sử dụng TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM quanh năm cho động cấu truyền động ôtô MA3-535, MA3- 537, loại xe xích AT-T, AT-C, ATC-59, máy kéo, máy điêzen máy phát điện - Sử dụng thay thế: Dầu MC 20 thông dụng nước ta, sử dụng thay cho loại dầu hãng sau đây: Hãng Shell : Dầu AeroShell Oil 100 Hãng Esso : Dầu Aviation Oil 100 Hãng BP : Dầu BP Aero Oil 100, dầu Aviation Oil 100 Hãng Mobil : Dầu Mobil Aero Red Bond Hãng Caltex : Dầu Caltex Aircraf Engine Oil 100 Hãng dầu Italia : Dầu Avio – 1100 b) Dầu bôi trơn động chạy xăng bốn kỳ Theo GOST 10541 – 63 Liên Xô (cũ) có nhãn hiệu dầu bôi trơn ôtô dùng cho điều kiện khác thời tiết cấu tạo động Ở nước ta trước thường dùng nhãn hiệu dầu bôi trơn mùa hè, dầu vạn dùng bốn mùa sau: - Nhóm dầu tinh chế axit (biểu chử K) có nhãn hiệu AK 10 AK 15 ( dầu phụ gia), dầu có phụ gia có loại AK n 10, AK3 n 10 dầu vạn - Nhóm dầu tinh chế dung môi có AC 8, AC 10 (không có phụ gia), AC 3n 10 ( dầu có phụ gia) Về chất lượng thay cho dầu hãng: AK 15 dùng dầu Motoroil SHD 40 Ý, Talpa Oil 40, Shell 100/40 jhãng Shell AC 10 dùng dầu BP Energol HD SAE 30, Shell 100- 30, Mobil SAE 30… AC 3n 10 dùng dầu Shell 100- 30 Multigrade 20 W/40, dầu Castrol Oil 10 W/40 c) Dầu bôi trơn động hai kỳ Động xăng hai kỳ chủ yếu dùng cho loại xe môtô xe gắn máy, dùng cho thiết bị kỹ thuật khác máy thuỷ lực, máy xén cỏ, cưa xích… Trong động hai kỳ, dùng xăng pha dầu (pha trực tiếp vào xăng trước TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM nạp liệu dùng vòi phun dầu nhờn vào hỗn hợp không khí – xăng trình động hoạt động) Các chi tiết bôi trơn nhờ dầu nhờn có xăng… Dầu nhờn động hai kỳ phải có khả chống muội cho nến lửa, chống hình thành cặn lắng làm tắc lổ xylanh, chống kẹt xước piston, chống dính secmăng, giữ cacte, chống gỉ sét cho chi tiết máy nghĩ Dầu bôi trơn động hai kỳ dầu khoáng Khi đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt dùng dầu tổng hợp Các nhãn hiệu dầu nhờn hai kỳ công ty dầu nhờn là: Hãng Shell có dầu Shell Super T, Shell Super TX , Shell X- 100, Shell Outboard, Shell Sport S, SX R Hãng Caltex có dầu Revtex Super 2T, Super Outboard Hãng Mobil có dầu Mobilmix TT, Mobil outboard Super 2) Dầu bôi trơn dùng cho động điêzen Động điêzen cao tốc dùng xe tải, thiết bị xây dựng, máy kéo nông nghiệp, động phụ tàu thuỷ máy móc cố định khác Trong loại động dùng hệ thống bôi trơn đồng thời xylanh gối đỡ, dầu chịu tác dụng oxy hoá phân hoá nhiệt cao, dễ nhiễm bẩn Dầu nhờn cho động điêzen tốc độ cao có nhiều loại phụ gia nhằm nâng cao chất lượng dầu Động điêzen tốc độ trung bình dùng làm động lực đẩy máy xe lửa, tàu thuỷ, dùng nhà máy phát điện Trong loại động này, tính mài mòn quan trọng động cao tốc, dầu nhờn chuyên dụng hơn, cần lưu ý, thường dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao, nên đòi hỏi dầu nhờn có trị số kiềm tổng (TBN) cao, nhằm trung hoà sản phẩm cháy lưu huỳnh Động điêzen tốc độ thấp dùng cho tàu thuỷ chở hàng, chạy nhiên liệu nặng có hàm lượng lưu huỳnh cao (3 -4%) Sử dụng hai hệ thống bôi trơn riêng : bôi trơn xylanh bôi trơn cacte, nên dùng hai lo ại dầu bôi trơn khác Dầu bôi trơn xylanh yêu cầu có trị số kiềm tổng cao, để loại trừ ăn mòn sản phẩm cháy nhiên liệu nhiều lưu huỳnh Dầu bôi trơn cacte thường có nhiều loại phụ gia thích hợp a) Theo GOST 5304 – 54 Liên Xô (cũ) có loại nhãn hiệu Dp 8, Dp 11 Dp 14 ( In 8, In 11, In 14) D ầu Dp không dùng nước ta Dầ u Dp 11 dầu dùng cho động điêzen mùa đông Dp 14 dầu dùng cho động điêzen vào mùa hè Cả hai loại sử dụng nước ta dầu Dp 14 thích hợp Những nhãn hiệu dùng tương đương với dầu hãng : TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM - Hãng Shell : Dầu Rotella 40, Talona 30, Talona 40 - Hãng Esso : Dầu Estor HD 30, Estor HD 40 - Hãng Italia : Gamma 30, Gamma 40 b) Theo GOST 6360 – 58 có MT 16 p ( MT 16 n), MT 14 p (MT 14 n) Đây sản phẩm làm axit dung môi có phụ gia Trong quân đội cần dầu MT 16 p thích hợp với loại xe tăng sản xuất từ Liên Xô (cũ) Các loại dầu tương đương với hãng : - Hãng Shell : Dầu Shell Rotella Oil 40 - Hãng Mobil : Dầu Mobil Delvac 40 - Hãng Castrol : Dầu Castrol CRI 40 3) Dầu bôi trơn dùng cho tàu thuyền Có nhiều loại động lắp tàu thuyền Những tàu cở lớn tàu dầu, tàu vận tỉa, tàu kéo, tàu khách lắp đặt nồi hơi, hoạt động nhờ động tuốc bin dùng nhiên liệu mazút, có tàu thuyền nhỏ, đồi hỏi động cơ, tốc độ cao thường dùng hải quân, lắp động điêzen tuốc bin khí, chí động chạy xăng Để đảm bảo việc bôi trơn cho động gắn loại tàu thuyền yêu cầu dùng loại dầu hàng hải có đặc tính lý hoá chung loại dầu bôi trơn khác, cần có tính sử dụng đặc biệt (đồi hỏi tiêu chuẩn thữ nghiệm riêng mà hãng chế tạo động thường có thiết bị thử nghiệm chuyên dụng) Cần đặc biệt trọng tới khả tách nước dầu, phẩm chất quan trọng Do chúng hình thành nhóm dầu riêng gọi dầu bôi trơn hàng hải, có nhãn hiệu quy cách riêng, có mạng lưới phân phối toàn cầu Những tàu hải quân sử dụng nước ta trước Liên Xô (cũ) chế tạo thường dùng loại dầu bôi trơn sau: a) Dầu tuốc bin T 46, dầu xylanh 52, dầu công nghiệp I – 50 A, để bôi trơn cho động tuốc bin hơi, máy móc cấu phụ b) Dầu tuốc bin khí tàu thuỷ (theo GOST 10289-62), dầu bôi trơn động điêzen nhãn hiệu DC 11, dầu M 14 B , M 16 P , để bôi trơn tuốc bin khí, động điêzen, động xăng… số loại dầu khác cho máy móc thiết bị tàu TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM Hiện thường sử dụng loại dầu hàng hải sản xuất theo công thức pha chế hãng dầu quốc tế sau : - Dầu hàng hải Castrol Marine MPX – 55 ( hãng dầu nhờn Castrol) - Dầu hàng hải Gadinia SAE 30, 40 ( hãng dầu nhờn Shell) - Dầu hàng hải Mobilgard 42, Mobilgard 570, Mobilgard SHC 120 ( hãng dầu nhờn Mobil) - Dầu hàng hải Delo 3550 Marine, Delo 3400 Marine, Delo 3000 Marine, Delo 2000 Marine ( Hãng Caltex) v.v… 4) Dầu bôi trơn máy bay phản lực Động lắp máy bay phản lực động tuốc bin khí Điều kiện làm việc tuốc bin khí máy bay phản lực khác nhiều với tuốc bin khí công nghiệp tàu biển, đòi hỏi phải có nhóm dầu bôi trơn riêng cho máy bay phản lực trứoc thường dùng dầu gốc khoáng, thường dùng dầu tổng hợp Theo GOST 6457 – 66 Liên Xô (cũ) có nhãn hiệu : a) MK dầu tinh chế axit, không phụ gia b) MK 8n dầu tinh chế axit có phụ gia c) MC 8n MC (theo TY 38.101.659 – 76) dầu tinh chế dung môi chọn lọc, có phụ gia Những loại dầu dùng cho động phản lực mà nhiệt độ làm việc dầu không 1400C Về chất lượng chúng tương đương với dầu hãng : - Hãng Shell :  DẦU MỠ NHỜN Dầu nhờn hỗn hợp dầu gốc với phụ gia 1.1 Những yêu cầu dầu bôi trơn ý nghĩa - Độ nhớt; - Chỉ số độ nhớt; - Nhiệt độ bắt cháy; - Nhiệt độ đông đặc; - Hàm lượng axit bazơ tổng (TAN/TBN); - Hàm lượng nước; - Khả tạo bọt; TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM - Khả phá nhũ; Cặn không tan; Hàm lượng kim loại… a Độ nhớt: Là khả chống lại chảy Tốc độ cao, tải trọng nhỏ gọn, nên chọn dầu có độ nhớt thấp ngược lại Khi thay đổi 25% giá trị độ nhớt cấp SAE cần thay dầu b Chỉ số độ nhớt(VI): thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ Dầu có VI cao, độ ổn định độ nhớt tốt c Nhiệt độ chớp cháy: Cho biết nhiệt độ an toàn phòng cháy Trong trình sử dụng, nhiệt độ chớp cháy giảm thấp lẫn nhiên liệu Đối với dầu động cơ, nhiệt độ thấp 190oC nên thay dầu d TBN (hàm lượng bazơ): Lượng tương đương mg KOH có 1g dầu để trung hoà axít (chủ yếu S) tạo dầu Nhiên liệu có hàm lượng S cao dầu phải có TBN cao, thông thường TBN = 20 x % S Trong sử dụng: TBN thay đổi khoảng 50% giá trị ban đầu cần thay dầu e.TAN (hàm lượng axít): Lượng mg KOH trung hoà axít g dầu Khi giá trị thay đổi ± % phải thay dầu 1.2 Các tiêu chuẩn phân loại: a Theo công dụng: - Dầu động cơ; - Dầu thủy lực; - Dầu bánh răng, hộp số b Theo API (đối với ô tô,mô tô): - Dầu cho động xăng: SA[...]... quyển - chân khơng Tại đây mazut được phân chia thành 3 phân đoạn và phần cặn: - Phân đoạn nhẹ (light fraction) - Phân đoạn trung bình (midle fraction) - Phân đoạn năng (heavy fraction) - Phân đoạn cặn (vacuum residue hay gudron) có độ sơi lớn hơn 5000C Ba phân đoạn này sử dụng làm ngun liệu chế biến ba loại dầu nhờn gốc Phân đoạn chưng cất chân khơng có thể dùng làm ngun liệu tách lọc dầu nhờn cặn (bright... xăng cao cấp, khơng thể lấy từ một loại xăng thuần nhất mà thường là hỗn hợp của một số thành phần đặc biệt nhằm thu được xăng có phẩm chất tốt Xăng ơ tơ là loại nhiên liệu sử dụng cho các phương tiện giao thơng như các loại ơ tơ, mơ tơ, … hoặc động cơ máy tĩnh tại cở nhỏ Căn cư vào trị số ốc tan xăng ơ tơ được phân loại như sau: 1) Thị trường thế giới Xăng ơ tơ xe gắn máy được phân làm 3 loại: Xăng... nổ lên tới 1.500÷2.500m/s Áp suất trong xylanh vọt tăng tới 160 kG/cm2 Chính sự tăng áp BS: Nguyễn Quang Trung TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM 26 suất đột ngột đó tạo ra các sóng áp suất va đập vào vách xylanh, phát tiếng kêu lách cách, máy nổ rung giật và nóng hơn bình thường rất nhiều Cháy kích nổ trong động cơ phá vỡ chế độ làm việc bình thường, làm giảm cơng suất máy, tiêu hao năng