Эксплуатационные качества топлива

 

Требования, предъявляемые к эксплуатационным свойствам топлива, можно разбить на три основные группы: энергетические свойства, свойства, обеспечивающие надежную работу двигателя и топливной системы и свойства, обеспечивающие технологичность хранения и транспортирования. [12]

Так как реальные топлива не могут обладать всеми желаемыми свойствами на высоком уровне, в зависимости от используемых двигателей выбираются несколько решающих показателей.

 

Таблица 1.2 – Требования к эксплуатационным свойствам топлива

Энергетические свойства	Обеспечение надежности работы	Хранение и транспортирование
высокая теплота сгорания	невысокая вязкость (особенно при низкой температуре): хороший распыл топлива при поступлении в камеру сгорания	химическая стабильность при длительном хранении
высокая скорость сгорания	оптимальная испаряемость: хорошее смесеобразо­вание перед сгоранием, но не вызываю­щая кавитации в топливной системе и потери паров из баков	возможность транспортирования (трубопроводы, железнодорожные цистерны, танкеры)
высокая теплоемкость продуктов сгорания	интенсивное и устойчивое горение в широком диапазоне со­ставов смесей	пологая вязкостно-температурная зависимость
высокая полнота сгорания	высокая термическая стабильность и химическая стойкость	низкий уровень токсичности топлива и продуктов его сгорания
низкий стехиометрический коэффициент	отсутствие нагарообразования	низкая гигроскопичность
высокое газообразование	низкая излучательная способность пламени	Взрывобезопасность
высокая плотность	отсутствие коррозионного воздействия	низкая температура застывания
	удовлетворительные противоизносные свойства	низкая летучесть
	низкая температура кристаллизации
Продолжение таблицы 1.2
Энергетические свойства	Обеспечение надежности работы	Хранение и транспортирование
	отсутствие механических примесей и свободной воды
	физическая однородность в широком диапазоне температур

 

 

Теплоемкостью называется количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1°С. Она возрастает с повышением температуры.

Увеличение содержания влаги в топливе повышает теплоемкость продуктов сгорания вследствие повышения содержания в них водяного пара в том же температурном интервале, по сравнению с теплоемкостью продуктов сгорания топлива с меньшим содержанием влаги, и одновременно с этим понижает температуру горения топлива вследствие увеличения объема продуктов сгорания за счет водяного пара.

Для топлив ТС-1 и РТ стехиометрическим считается отношение воздуха к топливу как 14,7:1, при 25°С и давлении 0,1 МПа. Стехиометрическая смесь обеспечивает полное сгорание топлива без остатка избыточного окислителя. [12]

Плотность топлива — это количество покоящейся массы в единице объема. Высокая плотность способствует меньшему расходу горючего и обеспечению больших высотности и скорости полета. Плотность реактивных топлив является нормируемой константой, по которой определяется сорт топлива. [6]

Вязкость топлив определяется по ГОСТ 33-2000 путем измерения времени истечения определенного образца топлива под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр.

Пониженные температуры вызывают повышения вязкости топлива, что, в свою очередь, приводит к нарушению подачи топлива в двигатель. Прокачка высоковязких топлив сопровождается высокими гидравлическими потерями, снижением подачи подкачивающих топливных насосов, нарушением нормальной работы топливорегулирующей аппаратуры, снижением давления впрыска топлива и ухудшением качества его распыливания в камере сгорания, что ведет к снижению полноты сгорания. Помимо вязкости, топливо должно оставаться гомогенным для обеспечения его нормальной подачи в двигатель. [10]

Температура начала кристаллизации определяется по ГОСТ 5066–91 путем охлаждения пробы топлива и определения появления первых кристаллов.

Кристаллы льда образовываются из-за присутствующей в топливе воды, в эмульсионном или растворенном состоянии, или конденсата из воздуха на поверхности топлива. Также вода может оказаться в топливе в виде инея, осыпающегося со стенок резервуаров и баков самолетов. При фильтрации кристаллы льда накапливаются на топливном фильтре и могут засорить его.

В топливе не допускается содержание механических примесей и твердых веществ, образующихся при окислении нагретого топлива, коррозионном разрушении конструкционных материалов.

Наличие механических примесей приводит к засорению топливных фильтров и форсунок, заклиниванию золотниковых пар топливных агрегатов, повышает интенсивность окисления топлива в зонах повышенных температур, способствует увеличению абразивного износа и накоплению статического электричества. [15]

Испаряемость топлива влияет на пределы устойчивого горения, полноту сгорания, нагарообразование в камере сгорания двигателя, бесперебойную работу топливных насосов и склонность к образованию воздушных пробок в топливной системе.

Снижение испаряемости топлива обеспечивает бескавитационную работу топливных насосов за счет влияния на давление паров топлива и воздуха в надтопливном пространстве баков летательных аппаратов, но затрудняет полноту сгорания топлива в газотурбинных двигателях.

Испаряемость жидкостей сложного состава характеризуется их фракционным составом – предельными температурами выкипания фракций. [5]

В воздушнореактивных двигателях используются топлива различного фракционного состава. [12]

 

Таблица 1.3 – Предел выкипания топлива

Скорость полета	Топливо		Предел выкипания
Дозвуковая	Керосин	ТС-1, РТ, Т-1	от 135-156°C до 250-280°C
	Бензинокеросиновая фракция	Т-2	от 60 °C до 280°C
Сверхзвуковая	Утяжеленные керосины	Т-8В	от 165 до 280 °C
		Т-6	от 195 до 315 °C

 

 

Температура начала кипения характеризует высотность топлива. При повышении температуры топлива и понижении давления (полет на большой высоте) процесс образования паровых пузырьков и, следственно, паровоздушных пробок, наиболее интенсивен. [10]

Температура выкипания 10% топлива характеризует его пусковые свойства при низких температурах окружающей среды: легче запустить двигатель с более низкой температурой выкипания.

Чем ниже температура выкипания 50% топлива, тем выше испаряемость топлива, лучше приемистость, прогрев и устойчивость работы двигателя.

Температура выкипания 90% топлива указывает на присутствие в топливе тяжелых, трудно испаряющихся фракций. Чем она ниже, тем полнее испарение топлива и равномернее горение.

Аналогично характеризуется температура конца кипения, влияющая на полноту сгорания и на парообразующую способ­ность топлива. Повышение содержания тяжелых фракций может привести к уменьшению мощности, экономичности и нарушению нор­мального режима работы двигателя. [12]

Коррозионная агрессив­ность топлива обусловливается присутствием в нем воды, водораст­воримых кислот и щелочей, органических соединений кислого характера, сернистых соединений.

При охлаждении топлива выделяется имеющаяся в нем нерастворенная или эмульсированная вода. Электрохимическая коррозия сталей сопровождается образованием мелкодисперсных частиц, состоящих в основном из гидроксида железа (ржавчина). Оседая, они могут забивать фильтры и топливные агрегаты, заклинивать плунжерные пары топливных насосов. [9]

Для выявления в топливе водорастворимых кислот и щелочей используют индикаторы метилового оранжевого и фенолфталеина. Их присутствие недопустимо. Водорастворимые кислоты и щелочи могут остаться в топливе после его очистки в производственном процессе.

Органическая кислотность топлива нормируется стандартами. Кислотность выражается в мг спиртового раствора едкого кали КОН, требующегося для нейтрализации 100 мл топлива. Кислоты органического происхождения невозможно полностью удалить из топлива. Нафтеновые, асфальтогеновые кислоты и фенолы остаются в результате процесса производства топлива или образуются при хранении. При наличии в топливе воды они вызывают коррозию металлов, особенно цветных.

В результате нагревания топлива или при длительном хранении в реактивных топливах накапливаются различные отложения, в основном, продукты окисления, полимеризации и конденсации гетероатомных соединений. Склонность топлив к образованию отложений характеризуется термоокислительной стабильностью, йодным числом, зольностью и содержанием фактических смол.[21]

Термоокислительная стабильность определяется стойкостью топлива к окислению в заданном эксплуатационном диапазоне температур. В статических условиях ее определяют по концентрации осадков и растворимых и нерастворимых смол в топливе [8], а в динамических – по перепаду давления на трубке фильтра и по количеству и цвету отложений на подогревателе [4]. Динамический метод применяют не реже одного раза в три месяца.

Йодное число используется для определения количества содержащихся в топливе непредельных углеводородов, наиболее склонных к окислению.

Зольность характеризует наличие в реактивных топливах неорганических примесей.

Концентрация фактических смол косвенно характеризует склонность топлива к отложениям, так как при испарении топлива часть содержащихся смолистых веществ уносится потоками газа, а часть вновь образуется из-за высокой температуры во время проведения испытания. [19]

Топлива для реактивных двигателей являются легковоспламеняющимися жидкостями с температурой самовоспламенения около 220°С, способными накапливать заряд. В основном они представляют потенциальную опасность искрообразования от статического электричества. Электропроводимость топлива возрастает с увеличением температуры. Для товарных топлив установлена норма не более 10 пСМ/м (1 пикоСименс/метр = 10 Ом*м). Хотя с увеличением электропроводности топлива накопления заряда снижается, так как заряд быстрее релаксируется, электропроводности топлива недостаточно, и при значении от 4 до 7 пСМ/м пожароопасность при перекачке и заправке только увеличивается.

Увеличение скорости прокачки, как и увеличение тонкой фильтрации, также приводит к повышению риска воспламенения топливовоздушной смеси.

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1365; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!