ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ: «Исследование качества автомобильных бензинов».

Министерство образования Республики Башкортостан

Секция: химия

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ: «Исследование качества автомобильных бензинов».

Гайнетдинов Марсель Афканович

11 класс, МБОУ СОШ №5 г. Дюртюли

МР Дюртюлинский район

Научный руководитель: Арсланова Ляйсан Фидусовна

г.Дюртюли 2018 – 2019 учебный год

Содержание

Введение………………….………………................………………...…………3-4

I .Теоретическая часть……………..……………………...………..……………..4

1. 1.Общая характеристика бензина………………..………….………..…….…5

1.2. Характеристика качеств автомобильных бензинов…………….……….5-7

1.3. Ассортимент и маркировка бензинов……………………………...……..7-8

II. Практическая часть исследовательской работы……………………….….…8

2.1.Экспериментальные исследования бензинов……………………….………8

2.2. Определение цвета, запаха, прозрачности бензина…………….…….……9

2.3.Испаряемость бензина…………….………………………………………….9

2. 4.Определение содержания воды……………..……………….………………9

2.5.Определение смолистости бензина и содержания примесей дизельного топлива по остатку после сжигания.............................................................…...10

2.6.Выводы….……………………………………………………………………10

Заключение….……………………………………………………………………11

Список используемой литературы…………………………………….………..12

Введение.

Автомобильный транспорт самая массовая отрасль, которая  давно заняла и прочно удерживает ведущие позиции в транспортном комплексе страны. С этим видом транспорта мы встречаемся и имеем тесное взаимодействие каждый день. Каждый из нас пользуется общественным транспортом, а большинство имеет ещё и личный. Любому автолюбителю хочется чтобы его машина прослужила как можно дольше. Для этого необходимо хорошее техническое обслуживание, а так же использование качественного топлива. Эффективность и надежность эксплуатации различных автомобилей зависит не только от конструктивных и технологических особенностей, но и в значительной степени от того, насколько удачно подобраны к ним топливо, смазочные материалы и технические жидкости Для получения автомобильного топлива возникла потребность в более новых методах переработки нефти и здесь на помощь пришел такой физико-химический процесс как крекинг, разработанный ещё в годы первой мировой войны. Суть данного процесса заключается в расщеплении крупных молекул нефти на более мелкие молекулы. Крекинг позволяет извлечь из нефти дополнительно до 15-ти процентов бензина. Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры).

В наше время не все продавцы отличаются честностью. Разбавленный бензин, топливо низкого качества продается на большинстве заправок. В настоящее время найти бензин хорошего качества проблематично. Любой автолюбитель стремится осуществлять заправку своего автомобиля только топливом хорошего качества, т.к. бензин плохого качества отрицательно сказывается на работе двигателя автомобиля. Не хотелось бы переплачивать за бензин низкого качества.

Цель исследования: исследовать качество бензина различных производителей в школьных условиях.

Задачи проекта:

1. Изучить различные источники информации о происхождении и составе.

2. Изучить методы исследования качества бензина в бытовых условиях.

3. Провести исследования качества бензина при помощи несложных методов, пригодных для бытовых условий.

4. Сделать выводы о результатов, полученных при проведении исследования качества бензина в школьных условиях.

Гипотеза: качество бензина различных производителей отличаются.

Объект исследования: бензин марки Башнефть-92/95, Татнефть- 92/95.

Предмет исследования: вредные примеси бензина (смолы, вода, механические примеси, дизельное топливо).

Методы исследования: Поиск информации, наблюдение, эксперимент, анализ, обобщение, популяризация проекта.

Практическая значимость: Выявить и обосновать полезные и вредные воздействия бензина на двигатель автомобиля.

Актуальность исследования: Водители смогут выбрать АЗС для того, чтобы заправлять бензин   без угрозы поломки двигателя и выхода из строя других запасных частей  в процессе эксплуатации транспорта.  А также от  качества бензина зависит количество и качество вредных выбросов (отходы, выхлопные газы и т.д.), которые загрязняют атмосферу, тем самым создавая угрозу здоровью жителей.

I .Теоретическая часть.

1.     Общая характеристика бензина.

   Бензин - это смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30°С до 200°C. Плотность бензина составляет около 0,7 г/см³. Теплотворная способность горючего вещества примерно соответствует 10500 ккал/кг.
Получается бензин путём перегонки нефти, гидрокрекингом и, при необходимости дальнейшей ароматизации — каталитическим крекингом и риформингом. Для специальных бензинов характерна дополнительная очистка от нежелательных компонентов и смешение с полезными добавками.

1.2. Характеристика качеств автомобильных бензинов

Во время работы двигателя бензин подается к карбюратору, где испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндры двигателя, где и происходит быстрое сгорание рабочей смеси, длящееся десятые доли секунды.

При использовании некачественных бензинов, не соответствующих требованиям двигателя, может возникать детонация. Это широко известное явление проявляется в звонком металлическом стуке, дымлении отработавших газов и резком перегреве двигателя.

Для каждого типа карбюраторного двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом (ОЧ). Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов – изооктана (С₈Н₁₈) и нормального гептана (С₇Н₁₆).

Качество бензина определяется его детонационной устойчивостью, т.е способностью  выдерживать при высоких температурах сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания.

Рисунок №1. Схема двигателя внутреннего сгорания.

В двигателях внутреннего сгорания воспламенение горючего происходит от запальной свечи, дающей искру в момент наибольшего сжатия поршнем смеси газов.( рис.1). Однако при сжатии смеси паров бензина и воздуха углеводороды нормального строения образуют вещества, вызывающие преждевременное воспламенение, что приводит к быстрому износу двигателя. Это явление называют детонацией.

Способность предельных углеводородов к детонации зависит от строения алкана. Так, углеводороды  разветвленного и циклического строения способны выдерживать более высокую степень сжатия по сравнению с линейными молекулами.

Количественным показателем качества бензина является его октановое число. За начало отсчета в окатновой шкале принята детонационная устойчивостью гептана нормального строения (октановое число 0) ,  а за 100-октановое число изооктана. Октановое число бензина, например АИ-92,показывает,что данное горючее имеет  такую же детонационную устойчивость ,как смесь 92% изооктана и 8% н-гептана.

В  результате каталитического крекинга получают бензин с более высоким значением октанового числа, посколько наряду с процессами крекинга протекают также процессы изомеризации алканов, например:

Для повышения октанового числа используют также процесс риформинга низкосортных сортов бензина, который подвергают нагреванию в присутствии катализаторов, например платины. При этом  угеводороды линейного строения не только изомеризуются, но также превращаются в циклические и ароматические, что и приводит к повышению, октанового числа.

В отличие от двигателя внутреннего сгорания, в дизельных двигателях отсутствует свеча зажигания, так как смесь дизельного топлива с воздухом воспламеняется только в результате сжатия. Поэтому дизельные двигатели должны быть хорошо отрегулированы, чтобы поли-ароматические угеводороды, входящие в состав топлива, успевали полностью сгореть .

1.3. Ассортимент и маркировка бензинов.

Нефтеперерабатывающей промышленностью выпускается несколько марок бензинов, каждая из которых предназначена для определенных моделей автомобилей и соответствующих условий эксплуатации.

Каждая марка бензина имеет свое условное обозначение, которое включает одну или две буквы и цифру: буква ''А'' говорит о том, что бензин автомобильный; ''И'' – октановое число для данной марки бензина определено исследовательским методом (если ''И'' нет, то – моторный метод определения), а цифра указывает октановое число. [3]

Основные марки автомобильных бензинов вырабатываются в соответствии с действующим ГОСТ 2084–77, а именно: А–76, АИ–91, АИ–93, АИ–95 и дополнениями в виде технических условий (ТУ), которые предусматривают выпуск бензинов: АИ–80, АИ–92, АИ–96 и АИ–98. Допускается выпуск бензинов А–76, АИ–80, АИ–91, АИ–92 и АИ–96 с использованием этиловой жидкости.

В зависимости от испаряемости бензины могут быть: летними, зимними и всесезонными. Бензины А–76, АИ–91, АИ–93, АИ–95 изготавливают летних и зимних видов. Все оставшиеся являются всесезонными.

В обозначении бензинов с улучшенными экологическими свойствами и присадками содержится аббревиатура ЭКп (например, АИ–95 ЭКп).

В целях повышения конкурентоспособности бензинов и доведения их качества до европейских стандартов введен ГОСТ Р 51105–97, который предусматривает выпуск бензинов «Нормаль–80», «Регулятор–91», «Регулятор–92», «Премиум–95», «Супер–98». Бензин «Нормаль–80» предназначен для использования наряду с бензином А–76. Неэтилированный бензин «Регулятор–91» можно применять вместо этилированного бензина АИ–93. Бензины «Премиум–95» и «Супер–98» отвечают европейским стандартам и предназначены для современных импортных автомобилей.

Настоящий стандарт для указанных выше марок бензина разработан с учетом рекомендаций европейского стандарта ЕN 228.

II. Практическая часть исследовательской работы.

2.1.Экспериментальные исследования бензинов.

Для исследования взяты 4 вида бензина.

1-Башнефть 92 , 2-Татнефть 92, 3- Татнефть 95, 4-Башнефть 95.

2.2. Определение цвета, запаха, прозрачности бензина.

Прозрачность бензина определили в стеклянной колбе, который должен быть совершенно прозрачным и не содержать взвешенных и осевших на дно частиц посторонних примесей, в том числе воды.

Вывод:  В таблице 1 (приложение 1).

2.3.Испаряемость бензина.

   Для оценки испаряемости бензина на фильтровальную бумагу нанесли стеклянной палочкой каплю, дали ей испариться и осмотрели осадок испарения.

Вывод:  В таблице 2 (приложение 1).

2. 4.Определение содержания воды.

    Чтобы определить содержание воды в бензине налили бензин в колбу, рассмотрели его на свету – жидкость должна иметь бледно-желтый цвет. Добавили в нее немного реактива- марганцевокислый калий KMnO4, изучили на свету произошедшие изменения. Если цвет поменяется, стал розоватым или фиолетовым, то это свидетельствует о том, что проверяемом бензине присутствуют примеси воды.

Вывод: В образце № 2 содержится вода (таблица № 3 ,приложение 1).

2.5.Определение смолистости бензина и содержания примесей дизельного топлива по остатку после сжигания.

По остатку после сжигания испытуемого топлива на сферическом (часовом) стекле можно судить о смолистости и о наличии дизельного топлива. [4]

    Часовое стекло диаметром 60–70 мм установили выпуклостью вниз на асбестовую сетку. В центр стекла с помощью  пипетки налили 0,5 или 1,0 мл испытуемого топлива. Аккуратно подожгли испытуемое топливо. После окончания горения дали стеклу остыть и осмотрели  вид остатка на сферическом стекле.

Вывод:  В образцах № 1,2 обнаружен смолистый бензин, загрязненный дизельным топливом или маслом, содержание фактических смол. В образцах № 3,4 обнаружен малосмольный бензин, загрязненный дизельным топливом или маслом.

2.6.Выводы.

1)Для исследования мы взяли 4 вида бензина.

2) При полном испарение на бумаге не остался осадок

3) Содержание воды обнаружена в образце №2.

4)В образцах № 1,2 обнаружен смолистый бензин, а № 3,4 обнаружен малосмольный бензин.

Заключение.

Марка бензина Башнефть нам обещает:
- уменьшить расход топлива и токсичность отработавших газов
- повысить надежность работы топливной системы
- предотвратить износ топливной системы
- увеличить мощность и срок службы двигателя

Марка бензина Татнефть, взятая из разных октановых чисел имеют разный цвет. Качественный заводской бензин должен быть в идеале бесцветным. Возможен желтоватый. Подозрение вызывает и запах. Такие различия могут быть вызваны добавлением в бензин  «ингредиентов» для повышения октанового числа. 

Какой же бензин лучше заливать в топливный бак своего автомобиля? Тот, который обеспечит безопасную и экологичную работу двигателя. Исходя из наших исследований - это бензин Баншефть 92/95.

Список литературы.

1. Автомобильный справочник. – М.: ЗАО КЖИ ''За рулем'', 2002. – 896 с.

2. Бойкачев М. А., чижинок в.Д. Эксплуатационные материалы Ч а с т ь  1 «Моторные топлива»

3. Справочник по горюче-смазочным материалам.  /  Под ред. Беляева В. А. – Нижний Новгород: Вента-2, 2000. – 360 с.

4.Химия.10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. Учреждений /О.С.Габриелян.- 9-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2013.- 191, [1]с.: ил.

5. Трофименко И. Л., Коваленко Н. А., Лобах В. П. Автомобильные эксплуатационные материалы: Лабораторный практикум. – Мн.: Дизайн ПРО, 2000. – 96 с.

6. Чумаченко Ю. Т., Чумаченко Г. В., Герасименко А. И. Материаловедение для автомехаников. – Ростов н./Д: Феникс, 2002. – 480 с.

6. Химики – автолюбителям. / Под ред. Малкина А. Я. – Л.: Химия, 1991. – 318 с.

Приложение 1.

Таблица №1.

	1	2	3	4
Цвет	Желтый	Бесцветный	Светло-желтый	Бледно-желтый
Запах	Резкий неприятный напоминающий запах краски	резкий	Более сравнительно мягкий	более
Прозрачность	Мутный	Прозрачный	Слегка прозрачный	Прозрачный
Предполагаемое загрязняющее вещество	Нет	Вода в виде эмульсий	Нет	Нет
Заключение	Бензин неэтилированный,  прямой перегонки или каталитического крекинга, не содержит примесей	Бензин неэтилированный, содержащий продукты термического крекинга, не содержит примесей. Присутствующая вода не позволяет сгорать топливу до конца, и в атмосферу вместе с продуктами сгорания топлива	Бензин неэтилированный, прямой перегонки или каталитического крекинга, не содержит примесей	Бензин неэтилированный,  прямой перегонки или каталитического крекинга, не содержит примесей

Таблица №2.

Марка бензина	Время полного испарения, мин	Наличие пятна	Заключение
1	2.30	Нет	Норма
2	2.30	Нет	Норма
3	2.30	Нет	Норма
4	2.30	Нет	Норма

Таблица №3.

Марка	Результат действия KMnO4	Заключение
1	Осадок отсутствует	Нет воды
2	Осадок розового цвета	Содержится вода
3	Осадок отсутствует	Нет воды
4	Осадок отсутствует	Нет воды
Средняя	Фиолетовый	контроль (бензин+вода)

Таблица №4.

Марка бензина	Цвет пламени	Диаметр смоляного круга, мм	Цвет смоляного следа	Предполагаемое загрязняющее вещество	Заключение
1	Сильно коптящее	7.5	По середине - пятно желтого цвета небольшого размера	-	Смолистый бензин, загрязненный диз.топливом или маслом, содержание фактических смол, 5мг/100 мл (норма) Несгоревшие углеводороды являются одной из причин появления белого или голубого дыма. Углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты – фотооксиданты. Фотооксиданты биологически активны, оказывают вредное воздействие на живые организмы, ведут к росту легочных и бронхиальных заболеваний людей, разрушают резиновые изделия, ускоряют коррозию металлов, ухудшают условия видимости.
2	Сильно коптящее	7.5	По середине -пятно желтого цвета небольшого размера	-	Смолистый бензин, загрязненный диз.топливом или маслом, содержание фактических смол, 10мг/100 мл (выше нормы). Сажа не представляет непосредственной опасности для здоровья человека, но может раздражать дыхательные пути. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах.
3	Несильно коптящее	7.5	Большое пятно желто-коричневого цвета, по краям стекла  несгоревшие капли	-	Малосмольный бензин, загрязненный диз.топливом или маслом, содержание фактических смол, 4-5мг/100 мл (норма)
4	Несильно коптящее	7.5	Большое пятно желто-коричневого цвета	соединения типа СХ НУ – этан, метан, бензол, ацетилен	Малосмольный бензин, загрязненный диз.топливом или маслом, содержание фактических смол, 4-5мг/100 мл (норма)

Приложение 2.

Фото 1.

Фото 2.

Фото 3.

Фото 4.