Назовите способы понижения температуры застывания масел

Состав и свойства разжижающих присадок Присадок, снижающих температуру застывания

За последние 20 лет предложено значительное количество добавок к маслам, снижающих их температуру застывания. Их можно разделить на шесть групп.

Продукты конденсации неполярных органических соединений, в частности, алкилпроизводные нафталина. Наиболее известна из них парафлоу, получаемая по реакции Фриделя и Крафтса конденсацией нафталина с хлорированным парафином.

Продукты конденсации полярных или полярных с неполярными органических соединений. Из этой группы наибольшее значение имеет сантопур, молекула которого состоит из хлорированных парафиновых цепей, присоединенных к фенолу. Продукты конденсации хлоридов жирных кислот с кетонами, кумароном, инденом и терпенами также относятся к этой группе присадок.

Вольтол и продукты полимеризации углеводородов с двойными связями (каучуки, полистирол).

Мыла многовалентных катионов-, в первую очередь стеа-раты алюминия, тория и марганца.

Этаноламин и пропаноламин, йодистый тетрацетиламмоний и близкие им вещества.

Окисленный петролатум и естественные смолы.

Из этих присадок наиболее широкое применение получили парафлоу, сантопур и меньшее тристеарат алюминия. Первые две добавки не влияют сколько-нибудь значительно на нормируемые стандартом физико-химические свойства масел, в то время как тристеарат алюминия несколько повышает зольность масел. Следует подчеркнуть, что депрессорные присадки практически не влияют на температуру помутнения масел, т. е. температуру кристаллизации растворенных в нем углеводородов.

Понижение температуры застывания масел от добавления присадок колеблется от 0 до 40° и больше (табл. 45). Эффективность действия присадок зависит от их природы и концентрации, вязкости масла, а также от природы и концентрации содержащихся в нем твердых углеводородов. П. А. Ребиндер с сотрудниками показали, что эффективность рассматриваемых присадок возрастает с числом боковых цепей, присоединенных к центральной

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Понижение — температура — застывание — масло

Понижение температуры застывания масел при добавлении к ним парафлоу зависит от химического состава масел, от содержания в них парафинов и церезинов и от температуры плавления последних. [1]

Понижение температуры застывания масел при использовании присадок зависит от разных факторов и может колебаться от 5 до 40 и более. [3]

Понижение температуры застывания масел при добавлении депрессора может составить от 5 до 30 С и более и зависит от концентрации присадки, количества парафина в масле, химической природе и структуры кристаллов парафина, вязкости масла. [4]

Понижение температуры застывания масел достигается также путем добавления к ним специальных присадок. При добавлении его в количестве 0 1 — 1 % температура застывания масла снижается на 10 — 40 град. Оптимальное количество присадки определяют экспериментальным путем. Присадки с течением времени теряют свои свойства, поэтому присадки вводят не более чем за 15 — 20 дней до использования масла. Понижая температуру застывания масел, присадки не оказывают заметного влияния на другие их свойства. [5]

Для понижения температуры застывания масла в него вводят д е-п рессорные присадки. Эти присадки представляют собой поверхностно-активные вещества. Действие депрессора на масло объясняется тем, что его частицы постоянно находятся во взвешенном тонкодисперсном состоянии и адсорбируются мелкими кристаллами парафинов. В результате изменяется характер кристаллизации — прекращается рост кристаллов, образуется непрочная кристаллическая решетка и масло сохраняет подвижность. [6]

Для понижения температуры застывания масла в него вводят д е-п р е с с о р н ы е присадки. Эти присадки представляют собой поверхностно-активные вещества. Действие депрессора на масло объясняется тем, что его частицы постоянно находятся во взвешенном тонкодисперсном состоянии и адсорбируются мелкими кристаллами парафинов. В результате изменяется характер кристаллизации — прекращается рост кристаллов, образуется непрочная кристаллическая решетка и масло сохраняет подвижность. [7]

Для понижения температуры застывания масел и улучшения подвижности-их при низких температурах применяют депрессатор АзНИИ, способный снижать-температуру застывания автолов примерно на 20 С. Присадка 1 % этого деп-рессатора к парафинистым дистиллатным маслам способна снизить температуру застывания их на 40 — 50 С. Присадка-его к депарафинированным остаточным маслам неэффективна. [8]

Для понижения температуры застывания масел к ним добавляют присадки, которые называются депрессаторами. [9]

Для понижения температуры застывания масла в него вводятся депрессорные присадки. Эти присадки представляют собой поверхностно-активные вещества, у которых одна часть молекулы полярная, а другая представляет длинную углеводородную цепь, хорошо растворимую в масле. Действие депрессора на м-асло объясняется тем, ч-то его частицы постоянно находятся во взвешенно м тонкодисперсном состоянии и адсорбируются мелкими кристаллами парафинов. В результате изменяется характер кристаллизации — прекращается рост кристаллов, образуется непрочная кристаллическая решетка и масло сохраняет подвижность. [10]

Для понижения температуры застывания масла подвергают депарафинизации. Однако глубокая очистка от твердых углеводородов является дорогим процессом. Кроме того, полное удаление парафина ухудшает другие эксплуатационные свойства масел. Поэтому, наряду с депарафинизацией, применяются специальные присадки, понижающие температуру застывания, получившие названия депрессантов, или депрессаторов. [11]

Для понижения температуры застывания масла ДС-8 до — 33 — 34 С необходимо добавить 1 вес. [13]

Действие парафлоу на понижение температуры застывания масел проявляется различно. На дестиллатные масла с небольшим содержанием парафина парафлоу действует наиболее энергично; так, автол из легкой биби-эйбатской нефти с температурой застывания — 16 С после прибавления 1 % парафлоу показал понижение температуры застывания до — 26 С. [14]

Помимо депрессатора АзНИИ понижение температуры застывания масла обеспечивают некоторые многофункциональные присадки, которые, в частности, применяются для автотракторных масел. [15]

Источник

Назовите способы понижения температуры застывания масел

Качественные показатели и марки масел

По назначению смазочные материалы делятся на масла:

– моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных);

– трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;

Эти два типа масел иногда объединяют термином «транспортные масла».

– индустриальные, предназначенные главным образом для станков;

– гидравлические для гидравлических систем различных машин;

Также выделяют компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и др. масла.

Физико-химические свойства масел

Для каждого из типов масел, в зависимости от назначения, важны отдельные характеристики. Здесь мы представим основные.

Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Чем прочнее масляная пленка на поверхности трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах, в частности для моторных масел, меньше расход масла на угар. В соответствии с нормативнотехнической документацией вязкостно-температурные свойства моторных масел оцениваются индексом вязкости.

Вязкость динамическая – это сила сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см 2 , отстоящих друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с. Вязкость кинематическая определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

Индекс вязкости – относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Индекс вязкости рассчитывают по значениям кинематической вязкости при 40 и 100 °С или находят по таблицам. Вязкостно-температурные свойства масел оценивают также по кинематической вязкости при низкой температуре (0 и –18 °С).

Кинематическая вязкость моторных масел, используемых в смазочных системах автомобильных двигателей, равна 4-14 мм 2 /с при 100 °С. С понижением температуры она быстро увеличивается, достигая при –18 °С значения 10000 мм 2 /с и более. Масла с кинематической вязкостью 4-8 мм 2 /с используют в зимнее время, с вязкостью 10-14 мм 2 /с – летом.

Температура застывания – это предельная температура, при которой масло теряет подвижность. Масла, имеющие температуру застывания –15 °С и выше, относятся к летним. Если же температура застывания –20 °С и ниже, то масла относятся к зимним. Температура застывания в какой-то мере характеризует предельную температуру, при которой возможен запуск охлажденного двигателя. Однако, температура запуска двигателя на холоде зависят не столько от температуры застывания масла, сколько от величины его вязкости при данной температуре.

Противоизносные свойства характеризуют способность масла уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения. Эти свойства зависят от вязкости и вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности и чистоты масла. Моюще-диспергирующие свойства подразделяются на моющие и диспергирующие свойства. Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых соединений. Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления при их появлении.

Противоокислительные свойства определяют стабильность масла, от которой зависит срок работы масел в двигателях, характеризуют их способность сохранять первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах. Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок.

Коррозионная активность всех масел зависит, прежде всего, от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м 2 их поверхности) за время испытания при температуре 140 °С.

Коррозионный износ деталей определяется также исходным значением щелочности и скоростью ее изменения. Чем больше проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности. Поэтому показатель щелочности вводится в число показателей качества масла. Зольность масла позволяет судить о количестве несгораемых примесей в маслах без присадки, а в маслах с присадками – о количестве введенных зольных присадок. Зольность определяют в лабораторных условиях и выражают процентным отношением образовавшейся золы к массе пробы масла, взятой для анализа. Зольность масел, не содержащих присадок, не превышает 0,02-0,025 % по массе. У масел с присадками зольность не должна быть менее 0,4%, а у высококачественных марок масел не менее 1,15-1,65 % по массе.

Содержание механических примесей и воды. Механических примесей в маслах без присадок не должно быть, а в маслах с присадками их значение не должно превышать 0,015% по массе, причем механические примеси не должны оказывать абразивного действия на трущиеся поверхности. Вода в моторных маслах должна отсутствовать. Даже небольшое количество воды вызывает деструкцию присадок, происходит процесс шламообразования.

Присадки применяются для придания маслам новых свойств или изменения существующих. Присадки подразделяют: на антиокислительные – повышают антиокислительную устойчивость масел; противокоррозионные – защищают металлические поверхности от коррозионного воздействия кислото- и серосодержащих продуктов; моюще-диспергирующие – способствуют снижению отложений продуктов окисления на металлических поверхностях; противоизносные, противозадирные и антифрикционные – улучшают смазочные свойства масел; депрессорные – понижают температуру застывания масел; антипенные – предотвращают вспенивание масел.

Температура застывания масел

При определенных значениях температуры при охлаждении масла становятся нетекучими. Переход в нетекучее состояние вы­зывается либо выпадением в процессе понижения температуры масла кристаллов высокоплавких углеводородов и образованием из них кристаллического каркаса (рис. 1, а), либо сильным уве­личением его вязкости.

Применение масла, потерявшего подвижность, недопустимо, поэтому стандарты ограничивают их максимальные температуры застывания.

В процессе производства принимаются меры по снижению тем­пературы застывания масел. К таким мерам относятся удаление наиболее высокоплавких углеводородов из масел при помощи депарафинизации.

Рис. 1. Схемы выпадения кри­сталлов твердых углеводородов при охлаждении масла:

а — образование кристаллического каркаса в масле без присадки; 6 — масло с введенным депрессатором депарафинизации и введение в очищенные масла депрессорных присадок (рис.1, б). Например, введение депрессатора АзНИИ в количестве 0,5 % снижает температуру застывания масла на 15. 20°С.

Иногда снижение температуры застывания обеспечивается с помощью многофункциональных присадок АзНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМА-Д.

Вязкость — одно из важнейших свойств масла, имеющее мно­гостороннее эксплуатационное значение.

От вязкости масла зависят режим смазывания пар трения, от­вод тепла от рабочих поверхностей, уплотнение зазоров, энерге­тические потери в двигателе, его эксплуатационные качества, а также запуск двигателя, прокачивание масла по системе смазки, охлаждение трущихся деталей и их очистка от загрязнения.

Масло с чрезмерно низкой вязкостью легко выдавливается из зазоров между деталями, что ведет к повышенному износу меха­низмов и увеличению расхода смазочного материала. При слиш­ком высокой вязкости, с одной стороны, затрудняется подача масла в зазоры, следствием чего также является интенсивный износ ме­ханизмов, а с другой стороны, возрастает расход энергии на отно­сительное перемещение смазанных или погруженных в масляную ванну деталей. Поэтому вязкостные свойства моторных масел опре­деляются в стандартах значениями вязкости при 100 и 0 °С (а для некоторых масел при —18°С) и индексом вязкости (ИВ), т.е. ин­тенсивностью изменения вязкости с повышением или понижением температуры.

Увеличение вязкости масла с понижением температуры обу­словливает значительные трудности при эксплуатации автомоби­лей, особенно в зимнее время, усложняя пуск двигателей.

Надежный пуск карбюраторных двигателей осуществляется при частоте вращения коленчатого вала 35. 50 об/мин (при темпера­туре окружающего воздуха —10. +20 °С), а дизельных двигателей с различным способом смесеобразования — при средней частоте вращения 100. 200 об/мин (при температуре до 0°С).

Индекс вязкости автомобильных масел должен быть не менее 90.

Для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами в базовые маловязкие масла (с вязкостью при 100°С менее 5 мм 2 /с) добавляют 3. 4 % вязкостных присадок, например полиизобутилена. Полученные таким образом масла, называемые загущенными, обладают высоким ИВ (115. 140).

Загущенные масла имеют значительно лучшие низкотемпера­турные свойства, что особенно важно при пуске двигателей в холодное время и для снижения пусковых износов. Использование для автомобильных двигателей загущенных внесезонных масел, обеспечивающих надежную их работу, дает существенный техни­ко-экономический эффект: на 3. 7 % повышается мощность дви­гателя, а также снижаются механические потери на трение.

Специфические свойства моторных масел, зависящие от условий их работы

Масла в двигателях внутреннего сгорания выполняют ряд важ­ных функций, причем работают они в очень тяжелых условиях: при воздействии изменяющихся во времени давлений (достига­ющих в некоторых узлах 100 МПа) и высоких температур (темпе­ратура продуктов сгорания топлива превышает 2000 °С).

В зависимости от условий работы масла в двигателе различают три зоны:

высокотемпературную — камера сгорания, обращенная к ней поверхность днища поршня и верхняя часть цилиндра. Некоторые детали в этой зоне нагреваются до 400 (например, днище порш­ня) и даже до 800 °С (например, выпускной клапан), а температу­ра горящих газов может достигать 2500 °С;

среднетемпературную — поршень с поршневыми кольцами и пальцем, верхняя часть шатуна и стенки цилиндра. Максимальная температура в этой зоне развивается в области поршневых колец (до 300 и даже 350 °С);

низкотемпературную — коленчатый вал, картер (температура в области коренных и шатунных подшипников достигает 180 °С).

Физическая стабильность масел при повышенных температурах

В средне- и низкотемпературной зонах прогретого двигателя масло способно интенсивно испаряться, т.е. оно недостаточно физически стабильно при повышенных температурах. В результате испарения количество масла в системе смазки уменьшается, а его качество ухудшается. Этот процесс характеризуется температурой вспышки масла — минимальной температурой нефтепродукта, при которой его пары от нагревания в стандартном приборе образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую от пламени опре­деленного размера. Чем выше температура вспышки, тем меньше испаряемость масла и, следовательно, лучше его физическая стабильность.

Нагарообразование в высокотемпературной зоне двигателя

При работе двигателя масло частично попадает в камеру сгора­ния и там в основном сгорает. Несгоревшее масло в результате глубоких химических превращений преобразуется в нагар, кото­рый плохо влияет на работу двигателя. Образующийся слой нагара ухудшает теплоотвод от деталей, облегчает возникновение детона­ции и калильного зажигания, а оторвавшиеся от стенок камеры твердые частички загрязняют работающее масло.

Количество образующегося нагара зависит от качества масла и его расхода, а также от качества топлива. Предельная толщина слоя нагара определяется тепловым режимом работы двигателя: чем хо­лоднее стенки камеры сгорания, тем толще образуется слой нагара. Летом нагара образуется меньше, чем зимой.

Лакообразование в среднетемпературной зоне двигателя

В среднетемпературной зоне двигателя углеводороды и другие компоненты масел становятся недостаточно химически стабиль­ными. Они окисляются и образуют плохо испаряющиеся, высоко­вязкие, практически не растворимые в масле асфальтены и кис­лые смолы, осаждающиеся на деталях в виде тонкого блестящего слоя, называемого лаковым отложением.

Наибольшую опасность лаковые отложения представляют для поршневых колец, так как вместе с внедрившимися в них тверды­ми частичками нагара вызывают пригорание поршневых колец, т. е. полную потерю ими подвижности.

На рис. 2 показан прибор для определения термоокислитель­ной стабильности масла.

Рис. 2. Прибор для определения термоокисли­тельной стабильности масла (а) и его диск (б):

1 — кольцо; 2 — диск
Рис. 3. Схема углеродистой дисперсии в масле, наблюдаемая с помощью элект­ронного микроскопа:
а — без моющей присадки; б — с моющей присадкой

Одной из мер борьбы с лакообразованием является введение в масла антиокислительных (ДФ-11, МНИ, ИП-22к, ВНИИ НП-354, ИХП-21 и др.) и моющих (обычно в составе композитных) при­садок, которые тормозят отложение образующихся смолисто-ас­фальтовых веществ.

При использовании масла с хорошими моющими свойствами детали двигателя выглядят как бы вымытыми. Кроме того, моющие присадки удерживают продукты окисления масла во взвешенном состоянии, препятствуя прилипанию их к поверхностям нагретых деталей и сращиванию частичек между собой, что нарушило бы поступление масла к трущимся деталям(рис.3).

Рис. 4. Колориметр для определения цве­та масла:
1 — цилиндр с эталонной жидкостью; 2 — оку­ляр оптической системы; 3 — цилиндр с испы­туемым маслом; 4 — экран

Моющие свойства масел оценивают по цветной эталонной шкале в баллах от 0 до 6 с помощью прибора ПЗВ, работающего на прин­ципе создания в небольшом одноцилиндровом двигателе условий интенсивного лакообразования.

Работающее масло со временем изменяет цвет от светлого до темно-коричневого. Колориметр для определения цвета масла по­казан на рис. 4.

Образование лаковых отложений на поршне двигателя, работа­ющего на масле с моющими присадками, уменьшается в 3. 6 раз (с 3,0. 4,5 до 0,5. 1,5 баллов). Применяют моющие присадки двух типов — зольные и беззольные, которые вводят в базовые масла в количестве 2. 10%.

Изменение масла в низкотемпературной зоне двигателя

Несмотря на довольно мягкий тепловой режим в низкотемператур­ной зоне двигателя в ней также про­исходит окисление масла. Типичны­ми продуктами окисления масла в этой зоне являются органические кислоты, преобразующиеся частич­но в кислые смолы, которые в виде осадков (мазеобразных сгустков) откладываются на стенках поддона картера, крышке клапанной короб­ки, фильтрах и т.д. Отложение осадков в маслопроводах может привести к прекращению подачи мас­ла к трущимся поверхностям.

Рис. 5. Вкладыш подшипника из свинцовистой бронзы, разрушен­ный коррозией

Для предотвращения образования осадков необходимо поддер­живать оптимальный тепловой режим работы двигателя, приме­нять масла с хорошей химической стабильностью.

Образовавшиеся в масле и растворившиеся в нем кислоты очень агрессивны, в первую очередь, по отношению к свинцу (рис. 5). Для защиты деталей от коррозии в масла вводят антикоррозион­ные присадки, содержащие серу и фосфор, т. е. для нейтрализации кислых продуктов маслам с помощью присадок придаются щелоч­ные свойства.

В процессе работы моторные масла способны сильно вспени­ваться. Торможение пенообразования достигается введением в масла противопенных присадок, например ПМС-200А.

Источник