Плотность бензина и её характеристики¶

Плотность бензина — физическая величина, равная отношению массы образца бензина к его объёму при определённой температуре. Относится к числу ключевых показателей качества нефтяного топлива: она влияет на объёмную теплоту сгорания, работу системы питания двигателя, точность дозирования топлива и коммерческие расчёты при оптовых поставках. В российской практике плотность нормируется государственными стандартами и указывается в паспорте качества каждой партии топлива.

¶Численные значения

Для автомобильных бензинов плотность при температуре 20 °C обычно лежит в диапазоне 720–780 кг/м³. Лёгкие сорта (газолины, некоторые марки АИ-92) могут иметь плотность около 700–730 кг/м³, тяжёлые высокооктановые бензины — 760–780 кг/м³. Плотность зависит от углеводородного состава: парафиновые углеводороды легче, ароматические — тяжелее. Поэтому рост доли ароматики повышает октановое число, но одновременно увеличивает плотность и ухудшает некоторые эксплуатационные свойства.

В странах с иной системой единиц плотность выражают также в кг/л (0,72–0,78 кг/л) или в градусах API. Для бензинов значение API составляет примерно 55–70.

¶Зависимость от температуры

Плотность нефтепродуктов существенно меняется с температурой: при нагревании объём растёт, а плотность падает. Средний температурный коэффициент для бензинов составляет около 0,0008–0,0012 г/см³ на 1 °C. Это означает, что при изменении температуры на 10 °C плотность меняется примерно на 0,008–0,012 г/см³, то есть на 1–1,5 %.

Поскольку учёт нефтепродуктов ведётся как в массовых, так и в объёмных единицах, температурная поправка имеет практическое значение. В России для приведения плотности к стандартной температуре 20 °C применяются таблицы, установленные ГОСТ 3900 и ГОСТ 8.595. На нефтебазах и АЗС пересчёт объёма в массу выполняют именно по этим таблицам.

¶Методы измерения

Основные лабораторные методы:

• Ареометрический — погружение калиброванного ареометра (нефтеденсиметра) в пробу; нормирован ГОСТ 3900.
• Пикнометрический — взвешивание пробы в пикнометре известного объёма; даёт высокую точность.
• Гидростатическое взвешивание — по закону Архимеда.
• Вибрационный (поточный) — измерение в трубопроводе с помощью датчика колебаний; применяется в системах автоматического учёта нефтепродуктов.
• Цифровые плотномеры — автоматические приборы, работающие на принципе изменения частоты колебаний U-образной трубки.

В полевых условиях на АЗС плотность проверяют ареометром в пробе, отобранной из резервуара или из раздаточной колонки.

¶Связь с другими показателями

Плотность коррелирует с фракционным составом: чем выше плотность, тем, как правило, тяжелее фракционный состав и выше температура конца кипения. Показатель используется при расчёте:

• объёмной теплоты сгорания (произведение массовой теплоты сгорания на плотность);
• пересчёта литров в тонны при приёмке и отпуске топлива;
• контроля подлинности бензина — несоответствие плотности паспортным данным указывает на смешение с другими продуктами.

¶Плотность как признак фальсификации

Плотность входит в перечень показателей, проверяемых при контроле качества топлива наряду с октановым числом, фракционным составом и содержанием серы. Заниженная плотность часто свидетельствует о добавлении лёгких газоконденсатных фракций или растворителей, завышенная — о примесях дизельного топлива, керосина или тяжёлых ароматических компонентов. Однако сама по себе плотность не является достаточным критерием: некоторые суррогатные смеси могут иметь плотность в пределах нормы, поэтому анализ всегда комплексный.

¶Нормативное регулирование в России

Требования к автомобильным бензинам установлены техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 013/2011 и ГОСТ 32513-2013. Плотность при 15 °C указывается в паспорте качества. Для экспортных поставок дополнительно применяются стандарты ISO и ASTM (например, ASTM D4052 для цифровых плотномеров, ASTM D1298 для ареометров).

В учётных операциях плотность служит основой перевода объёма в массу: масса партии равна произведению плотности при фактической температуре на объём с введением температурной поправки. Ошибки в определении плотности напрямую влияют на финансовые расчёты поставщика и потребителя.

¶Значение для эксплуатации

Плотность влияет на работу двигателя косвенно: она определяет массу топлива, подаваемого в цилиндры при данном объёме, а значит — состав топливовоздушной смеси и полноту сгорания. Слишком лёгкое топливо обедняет смесь, слишком тяжёлое — обогащает её и повышает нагарообразование. Поэтому автопроизводители и нефтеперерабатывающие заводы ориентируются на регламентированный диапазон плотности для каждой марки бензина.

Источники: ГОСТ 3900-85, ГОСТ 32513-2013, ТР ТС 013/2011, ASTM D1298, ASTM D4052, справочные материалы по нефтепродуктам.