The influence of the chemical structure of synthetic hydrocarbons and alcohols on the lubricity of CI engine fuels and aviation fuels

• Autorzy: Kulczycki A. , Dzięgielewski W , Ozimina D.

Warianty tytułu

PL

Wpływ struktury chemicznej syntetycznych węglowodorów i alkoholi na smarność paliw do silników ZS i silników lotniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper covers the mechanism of lubrication layer formation by fuels containing synthetic hydrocarbons and alcohols. Development of alternative fuels containing FAME, alcohols, and synthetic hydrocarbons has increased the interest in the mechanism of lubrication of fuelling systems parts. Fuel lubricity tests have been conducted using the HFRR and BOCLE testing rigs. Fuels under testing, both for CI engines and for aviation turbine ones, contained synthetic components: saturated hydrocarbons both of even and odd number of carbon atoms, and butanol, isomers. These components have been added to conventional fuels, such as diesel fuel and Jet A-1 fuel at the concentration of 0–20% (V/V). All fuels under testing contained commercially available lubricity improvers (carboxylic acid). Test results were analysed using model αi described in [L. 6, 7]. As a result of the analysis, it has been found that the liquid phase, which is a lubricating film, should contain agglomerates or molecular clusters responsible for the transport of energy introduced into lubricating film by electrons emitted from metal surface. The mechanism enabling a description of the effect of base fuel without lubricity improvers on efficiency of such additives has been suggested.

PL

Przedmiotem artykułu jest mechanizm tworzenia warstwy smarującej przez paliwa zawierające syntetyczne węglowodory i alkohole. Rozwój paliw alternatywnych spowodował wzrost zainteresowania mechanizmem smarowania elementów układów zasilania silników. Badania smarności paliw prowadzono z użyciem aparatów HFRR i BOCLE. Badane paliwa do silników o ZS i paliwa do turbinowych silników lotniczych zawierały trzy serie syntetycznych komponentów: węglowodory parafinowe o parzystej liczbie atomów węgla, węglowodory parafinowe o nieparzystej liczbie atomów węgla oraz izomery butanolu. Powyższe syntetyczne komponenty były dodawane do mineralnych paliw: oleju napędowego i paliwa Jet A1 w ilości 0–20% (V/V). Wszystkie badane paliwa zawierały komercyjnie dostępne dodatki smarnościowe (kwas karboksylowy). Wyniki badań eksperymentalnych były analizowane z zastosowaniem modelu αi opisanego w publikacjach [L. 6, 7]. W rezultacie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że faza ciekła – film smarny powinna zawierać aglomeraty lub klastry molekularne, które są odpowiedzialne za transport energii wprowadzanej do filmu smarnego przez elektrony emitowane z powierzchni metalu. Zaproponowano mechanizm, który może wyjaśnić wpływ paliwa bazowego (bez dodatków smarnościowych) na efektywność działania dodatków smarnościowych.

Słowa kluczowe

EN

fuels; fuel lubricity; synthetic hydrocarbons; alcohols; molecular clusters

PL

paliwa; smarność paliw; syntetyczne węglowodory; klastry molekularne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 3
• Strony: 91--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kulczycki A.

• Air Force Institute of Technology, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warszawa, Poland

autor

Dzięgielewski W

• Air Force Institute of Technology, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warszawa, Poland

autor

Ozimina D.

• Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• 1. Płaza S., Margielewski L., Celichowski G., Wstęp do tribologii i tribochemia, Wyd. UŁ, Łódź 2005.
• 2. Kajdas C., Kulczycki A., A new idea of the influence of solid materials on kinetics of chemical reactions; Materials Science-Poland, Vol. 26, No. 3, 2008, pp. 787–796.
• 3. Dante R. C., Kajdas C., Kulczycki A., Theoretical advances in the kinetics of tribochemical reactions; Reaction kinetics, mechanisms and catalysis; V. 99, No. 1, 2010, pp. 37–46.
• 4. Kajdas C., Kulczycki A., Kurzydłowski K.J., Molina G.J., Activation energy of tribochemical and heterogeneous catalytic reactions; Materials Science-Poland, Vol. 28, No. 2, 2010, pp. 523–533.
• 5. Kulczycki A., The correlation between results of different model friction tests in terms of an energy analysis of friction and lubrication; Wear, 103, 1985, 67–75.
• 6. Kulczycki A., Kajdas C. K., Hong Liang H., On the mechanism of catalysis induced by mechano-activation of solid body; Materials Science-Poland, 32(4), 2014, pp. 583–591.
• 7. Kajdas C., Kulczycki A., Ozimina D., A new concept of the mechanism of tribocatalytic reactions induced by mechanical forces; Tribology International, v. 107, 2017, pp. 144–151.
• 8. Le Rouzic J., Reddyhoff T., Spatially resolved triboemission measurements, Tribology Letters v. 55 2014, pp. 245–252.
• 9. Ciniero A., Le Rouzic J., Reddyhoff T., An experimental study of triboemission mechanisms; International Tribology Conference, TOKYO 2015, September 16th–20th, 2015, Tokyo, Japan.
• 10. Puhan D., Reddyhoff T., An experimental study into the possible effects of triboemission. International Tribology Conference, TOKYO 2015, September 16th–20th, 2015, Tokyo, Japan.
• 11. Ozimina D., Eksploatacja systemów tribologicznych. M 48, Wyd. PŚk. Kielce 2013.
• 12. Gatchell M., Zettergren H., Knockout driven reactions in complex molecules and their clusters; Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, Volume 49, No. 16, 2016, pp. 1–20.
• 13. Chen D., Akroyd J., Mosbach J., Opalka D., Kraft M., Solid-liquid transitions in homogenous ovalene, hexabenzocoronene and circumcoronene clusters: A molecular dynamics study; Cambridge Centre for Computational Chemical Engineering Preprint No. 143, 2014, pp. 1–26.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).