Теплота сгорания. У обезвоженного ма­зута теплота сгорания колеблется в пределах от 39 до 41,7 МДж/кг и зависит от его состава — соотношения главных горючих элементов Н и С, а также от содержания S, О и N. При­сутствие в составе мазута нефтяных смол и асфальтенов, характеризующихся понижен­ным соотношением Н/С и высоким содержа­нием S и О, снижает теплоту сгорания мазута. О методах определения теплоты сгорания жидкого топлива см. раздел 3.

Вязкость. Важнейшим показателем каче­ства жидкого топлива является его условная вязкость Е, которая определяется с помощью прибора, называемого вискозиметром Энгле — ра, как отношение времени истечения порции (200 см3) испытуемого продукта через тари­рованное отверстие при стандартной темпера­туре ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20 °С. Такое без­размерное отношение называют градусами условной вязкости (°ВУ). Вязкость нефтепро­дукта составляет 1 °ВУ, если время его исте­чения равно времени истечения воды, изме­ренному при 20 °С. Стандартные температуры определения вязкости — 50, 80, 100 °С (ГОСТ 6258).

Для нормального транспорта по трубопро­водам и тонкого распыливания мазута в меха­нических форсунках необходимо поддержи­вать его вязкость на уровне 2…3,5 °ВУ. Вяз­кость мазута существенно зависит от темпе­ратуры (рис. 5.1). С повышением температуры вязкость резко падает. Такой характер зави­симости вязкости от температуры обусловлен присутствием в мазуте углеводородов пара­финового ряда. Для надежного транспорта мазута по трубопроводам и нормальной рабо­ты топливных насосов его температура долж­на поддерживаться около 60… 70 °С.

Для инженерных расчетов мазутного хо­зяйства имеет значение кинематическая вяз­кость топлива (например, для расчета числа Рейнольдса при определении гидравлического сопротивления мазутопроводов). Кинемати­ческая вязкость v, м2/с, связана с условной вязкостью Е, °ВУ, приближенными формула­ми:

При£< 10°ВУ

V = 10-6(7,2is — 6,25 /Е); (5.1)

При£> 10°ВУ

V=7,4M0"6Ј. (5.2)

Плотность. Нефтепродукты обычно ха­рактеризуют безразмерной относительной

Плотностью, которую определяют для топлива при температуре 20 °С, относя ее к плотности воды при температуре 4 °С. Значе­ния относительной плотности энергетических

20

Мазутов составляют р4 = 0,95… 1,06. Плот­ность в сочетании с вязкостью определяет ус­ловия отстаивания воды из мазутов и осажде­ния механических примесей. Кроме того, плотность имеет значение для определения
массы топлива по занимаемому им объему. С повышением температуры относительная плотность мазутов уменьшается и может быть определена по формуле

Р4=Р4°-Р(>-20), (5.3)

/ 20

Где р4, р4 — относительная плотность мазу­та при определяемой температуре t, °С, и тем­пературе 20 °С, соответственно; Р — коэффи­циент объемного расширения топлива при нагреве на 1 °С; для мазуі а р =

= (5…6)10~4 1/°С.

-300 ■200

-100

;6 0

‘-40 ~z30

‘■20

-10 7

-5

-4

= 3

= 2,5

— 2

Рис. 5.1. Зависимость коэффициентов вязкости мазутов от температуры: Ф5 и Ф12 — мазуты флотские; М40, М100, М200 —мазуты топочные; МП — топливо для мартеновских печей; НС — нефть стабилизированная

>

Со 100

I §

I

Ю

>3

40

30

20

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140°С

20,0—

10.0-

£ 5,0 S

3,0 —

> 2,0 ■О

Є

§

Гз § 0,8 о: 0,7

а> з — 3

Є

CD

S

I £

1,5 1.0

0,5 0,4

0,3

0,2

0,15-

2

0,1

Реологические свойства. При невысокой температуре (10…25 °С) слишком вязкий ма­зут обладает свойством налипать на стенки емкостей, труб, оборудования и прочно удер­живаться на них тем большим слоем, чем ни­же температура. При этом образуются смоли­стые и коксообразные отложения, трудно поддающиеся удалению. Это явление называ­ется нестабильностью топлива и определяет­ся его реологическим свойством — способно­стью перестройки структуры углеводородных молекул в зависимости от температуры. При нагреве мазута до 70 °С и выше он не налипа­ет на стенки.

Температура застывания. За температу­ру застывания принимают температуру неф­тепродукта, при которой его вязкость увели­чивается настолько, что при наклоне под уг­лом 45° пробирки, наполненной испытуемым топливом, его уровень не переходит в гори­зонтальное положение в течение 1 минуты (ГОСТ 8513). Высокой температурой засты­вания (25…42 °С) характеризуются высоко­сернистые мазуты с высоким содержанием
парафинов. Температура застывания оказыва­ет непосредственное влияние на выбор техно­логических решений при выборе схемы транспортировки мазута и его хранения.

Температуры вспышки и воспламене­ния — показатели, характеризующие пожа- роопасность жидкого топлива.

За температуру вспышки (или нижний предел взрываемости) принимают температу­ру топлива, при достижении которой из него выделяется столько паров, что смесь их с воз­духом вспыхивает (взрывается) при поднесе­нии к ней пламени (ГОСТ 4333). После вспышки горение сразу же прекращается.

Если повышать температуру жидкого топ­лива выше температуры вспышки, будет уве­личиваться концентрация паров в воздухе; происходящая при поднесении пламени вспышка будет давать все большее тепловы­деление. Дополнительная теплота в свою оче­редь интенсифицирует парообразование, что способствует ускоренному притоку горючих паров в зону горения. В результате процесс горения становится непрерывным. Темпера­туру, начиная с которой горение паров после поднесения пламени продолжается не менее 5 с, называют температурой воспламенения (или верхним пределом температуры вспыш­ки).

Чем ниже температура вспышки, гем больше пожароопасность топлива. Значения температуры вспышки топлива зависят от ко­личества и молекулярного состава наиболее легких фракций, содержащихся в нем. Эти фракции испаряются в первую очередь при нагревании топлива, и именно их пары соз­дают взрывоопасные концентрации в воздухе. Мазут, сжигаемый на электростанциях, имеет температуру вспышки 90… 140 °С; у мазутов с высоким содержанием парафинов она может снизиться до 60 °С; у сырой нефти она со­ставляет 20…40 °С. Температура воспламене­ния для большинства видов жидкого тотапа превышает температуру вспышки на 60…70 °С.

Во избежание пожара температура подог­рева мазута в открытых системах должна быть ниже температуры вспышки и не выше 95 °С во избежание вскипания воды, содер­жащейся в топливе.

Существует также понятие температуры самовоспламенения, при которой горение па­ров жидкого топлива начинается самопроиз­вольно, без поднесения пламени. Для мазутов она находится в пределах 500…600 °С и сни­жается в присутствии катализаторов, а также при обогащении воздуха кислородом.

Теплоемкость мазута см, кДж/(кг-К), за­висит от температуры t и определяется сле­дующим образом: при t < 100 °С

См = 1,89 + 0,0053-г; (5.4)

При /= 100…150 °С

См =1,3 + 0,012-t. (5.5)

Коэффициент теплопроводности. При стандартных условиях (атмосферном давле­нии и температуре 20 °С) коэффициент теп­лопроводности нефтепродуктов К в зависимо­сти от их плотности находится в пределах 0,12…0,16Вт/(м-К). С повышением темпера­туры коэффициент теплопроводности нефте­продуктов линейно понижается. В табл. 5.1 приведены значения коэффициента теплопро­водности для мазутов, используемых на элек­тростанциях.

Таблица 5.1 Коэффициент теплопроводности мазутов марок 40 и 100