Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ХИМИЯ НЕФТИ

ХИМИЯ НЕФТИ

СВОЙСТВА ТОПЛИВ

Характеристика реактивного топлива

Массовые сорта реактивных топлив России не уступают по качеству топливам других стран, а по некоторым показателям (например, по содержанию серы) превосходят их.

ПоказательМарки топливаЗарубежное топливо
ГОСТ 10227-86ГОСТ 12308-89
ТС-1РТТ-1СТ-1Т-2Т-6Т-8ВJet-A
(A-1)
JP-5
Высший сортПервый сортВысший сортПервый сортПервый сортВысший сорт
Плотность при 20°С, кг/м 3 , не менее780775775810800755840800775-840
(15°С)
775-840
(15°С)
Кинематическая вязкость, мм 2 /с
при 20°С, не менее1,301,251,251,501,501,05до 4,5выше 1,5
при -40°С, не более8816161666016
Фракционный состав:
начало кипения, °С:
не ниже13560195165
не выше150150155150150
отгоняется при температуре, °С, не выше:
10%165165175175175145220185205205
50%195195225225225195255не норм.
90%230230270270270250290не норм.
98%250250280280280280315280330300 (320)
Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее43120429004312042900429004310042900
Высота некоптящего пламени, мм, не менее2525252020252020-2519
Йодное число, 1 г йода на 100 г топлива, не более2,53,50,52,02,03,50,80,9
Температура вспышки (в закрытом тигле), °С, не ниже2828283030624538
Температура начала кристаллизации, °С, не выше-60-60-55-60-60-60-60-50-47(-40)-46
Содержание, % масс., не более:
ароматических углеводородов222222202022102227-28
(25% об.)
27-28
(25% об.)
обшей серы0,200,250,100,100,100,250,050,100,30,4
меркаптановой серы0,0030,0050,0010,0010,005отсутссвие0,0010,0030,001
Концентрация фактических смол, мг на 100 см 3 топлива, не более:3546654
Люминометрическое число4545
Кислотность, мг КОН на 100 см 3 топлива:
в топливе без противоизносной присадки, не более0,5
в топливе с противоизносной присадкой0,4-0,7

Показатели качества отечественных реактивных топлив в прошлом диктовались требованиями конструкторов авиационных двигателей. В настоящее время российские авиакомпании приобретают и берут в лизинг самолеты зарубежного производства, а авиационные заводы России осваивают производство отечественных самолетов с зарубежными двигателями. Это приводит к тому, что качество авиационных топлив, по-видимому, будет сближаться с качеством европейских и американских топлив.

Актуальным является вопрос об организации производства в России топлива типа Jet-А (А-1). Это повлечет за собой изменение выхода других топливных продуктов (бензиновой и дизельной фракций), так как топливо Jet-А(А-1) характеризуется более высокой 10%-ной точкой выкипания (205°С) по сравнению с топливами ТС-1 и РТ и более высокой температурой вспышки (не менее 38°С).

Многие нефтеперерабатывающие заводы России уже приступили к выпуску топлив марок Jet. Для решения этой задачи потребуются определенные усилия в освоении методов анализа ASTM (оснащение зарубежными приборами и оборудованием, обучение персонала).

Требования к характеристикам реактивного топлива

Для приведения топлив выпускаемых в РФ к требованиям экологических стандартов Евро-2,3,4,5 5 сентября 2008 г. в соответствие с Постановлением Правительства Российской Федерации от 27 февраля 2008 г. N 118 г. в силу вступил Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».

Топливо для реактивных двигателей не должно содержать поверхностно-активные и другие химические вещества в количестве, ухудшающем его свойства.

Топливо для реактивных двигателей, применяемое в холодном и арктическом климате, должно иметь температуру начала кристаллизации не выше -60°С.

Допускается реализация топлива для реактивных двигателей с температурой вспышки в закрытом тигле не ниже 38°С.

7.2.3. Реактивные топлива

В современной гражданской и военной авиации широкое применение получили воздушно-реактивные двигатели (ВРД), работающие на жидком углеводородном топливе. Это обусловлено достаточно широкими ресурсами нефтяных углеводородных топлив, их сравнительно невысокой стоимостью, высокими энергетическими показателями и рядом других достоинств.

Применение ВРД, являющегося одновременно движителем самолета без сложных механических передаточных и ходовых устройств, позволяет при относительно небольшой массе создать большую тягу, причем в отличие от поршневых двигателей с пропеллером, сила тяги ВРД не только не снижается с увеличением высоты и скорости полета, наоборот, даже возрастает.

Совершенствование ВРД и реактивных самолетов всегда было направлено на дальнейшее увеличение высоты и скоростей полета, повышение моторесурса, надежности и экономичности двигателей, обеспечение безопасности полетов. В зависимости от развиваемых скорости и высоты полета принято классифицировать ВРД и, соответственно, топлива на два типа: для дозвуковых и сверхзвуковых реактивных самолетов.

Среди моторных топлив к реактивным топливам предъявляются повышенные требования к их качеству, их подвергают более тщательному технологическому контролю как при производстве, так и транспортировке, хранении и применении.

К топливу для ВРД предъявляются следующие основные требования:

оно должно полностью испаряться, легко воспламеняться и быстро сгорать в двигателе без срыва и проскока пламени, не образуя паровых пробок в системе питания, нагара и других отложений в двигателе;

Читать еще:  В старую ниву поставили двигатель от

объемная теплота сгорания его должна быть возможно высокой;

оно должно легко прокачиваться по системе питания при любой и экстремальной температуре его эксплуатации;

топливо и продукты его сгорания не должны вызывать коррозии деталей двигателя;

оно должно быть стабильным и менее пожароопасным при хранении и применении.

Испаряемость – одно из важнейших эксплуатационных свойств реактивных топлив. Она характеризует скорость образования горючей смеси топлива и воздуха и тем самым влияет на полноту и стабильность сгорания и связанные с этим особенности работы ВРД: легкость запуска, нагарообразование, дымление, теплонапряженность камеры сгорания, а также надежность работы топливной системы.

Испаряемость реактивных топлив оценивают, как и автобензинов, фракционным составом и давлением насыщенных паров. Для реактивных топлив нормируются температура начала кипения, 10, 50, 90 и 98 %-ного выкипания фракции. Температура конца кипения (точнее 98 % перегонки) регламентируется требованиями, прежде всего, к низкотемпературным свойствам, а начала кипения – пожарной опасностью и требованием к упругости паров. Естественно, у реактивных топлив для сверхзвуковых самолетов температура начала кипения существенно выше, чем для дозвуковых. В ВРД нашли применение три типа топлив, различающихся по фракционному составу. Первый тип реактивных топлив, который наиболее распространен, – это керосины с пределами выкипания 135–150 и 250–280 °С (отечественные топлива Т-1, ТС-1 и РТ, зарубежное – JR-5). Второй тип – топливо широкого фракционного состава (60–280 °С), являющееся смесью бензиновой и керосиновой фракций (отечественное топливо Т-2, зарубежное – JR-4). Третий тип – реактивное топливо для сверхзвуковых самолетов: утяжеленная керосино-газойлевая фракция с пределами выкипания 195–315 °С (отечественное топливо Т-6, зарубежное JR-6).

Давление насыщенных паров реактивного топлива обусловливает потери топлива и избыточное давление в баках, необходимое для обеспечения бескавитационной работы топливных насосов. Оно определяется в приборе типа бомбы Рейда при температуре 38 °С для топлива Т-2 и при 150 °С для топлив, не содержащих бензиновой фракции.

Горючесть является весьма важным эксплуатационным свойством реактивных топлив. Она оценивается следующими показателями: удельной теплотой сгорания, плотностью, высотой некоптящего пламени, люминометрическим числом и содержанием ароматических углеводородов (общим и отдельно — бициклических).

Удельная массовая теплота сгорания реактивного топлива колеблется в небольших пределах (10250–10300 ккал/кг), а удельная объемная – более существенно в зависимости от плотности топлива (которая изменяется в пределах от 755 для Т-2 до 840 кг/м 3 для Т-6). Плотность топлива — весьма важный показатель, определяющий дальность полета, поэтому предпринимаются попытки получения топлив с максимально высокой плотностью.

Высота некоптящего пламени – косвенный показатель склонности топлива к нагарообразованию. Она зависит от содержания ароматических углеводородов и фракционного состава (должна быть не менее 16 мм для Т-1; 25 мм для ТС-1, Т-2 и РТ и 20 мм для Т-6).

Люминометрическое число характеризует интенсивность теплового излучения пламени при сгорании топлива, т.е. радиацию пламени. Также является косвенным показателем склонности топлива к нагарообразованию. Оно определяется путем сравнения с яркостью пламени эталонных топлив – тетралина и изооктана (ЛЧ для Т-6 ≥ 45, Т-1 ≥ 50, ТС-1, Т-2 и РТ ≥ 55).

Склонность топлива к нагарообразованию в сильной степени зависит от содержания ароматических углеводородов. Нормируется для реактивных топлив следующее содержание ароматических углеводородов: Т-6 ≤ 10, Т-1 ≤ 20, ТС-1, Т-2 ≤ 22 и РТ ≤ 18,5 % масс.

Воспламеняемость реактивных топлив обычно характеризуется концентрационными и температурными пределами воспламенения, самовоспламенения и температурой вспышки в закрытом тигле и др. По ГОСТу нормируется только температура вспышки (для ТС-1 и РТ ≥ 228, для Т-1 ≥ 30 и Т-6 ≥ 60 °С), а определение остальных перечисленных выше показателей предусматривается в комплексе квалификационных методов испытаний реактивных топлив.

Прокачиваемость реактивных топлив оценивают следующими показателями: кинематической вязкостью, температурой начала кристаллизации, содержанием мыл нафтеновых кислот и содержанием воды и механических примесей.

Кинематическая вязкость топлив нормируется при двух температурах: при 20 °С (Т-2 ≥ 1,05; ТС-1 и РТ ≥ 1,25; Т-1 > 1,5 и Т-6 ≤ 4,5 сСт) и при 40 °С (Т-2 ≤ 6; ТС-1 ≤ 8; Т-1 и РТ ≤ 16 и T-6 ≤ 60 сСт).

Температура начала кристаллизации для всех отечественных реактивных топлив до недавнего времени нормировалась не выше минус 60 °С. В настоящее время на наиболее широко используемый сорт Т-2 допускается этот показатель не выше минус 55 °С.

Химическая стабильность реактивных топлив. Поскольку топлива для ВРД готовят преимущественно из дистиллятных прямогонных фракций, они практически не содержат алкенов, имеют низкие йодные числа (не выше 3,5 г J2/100 мл) и характеризуются достаточно высокой химической стабильностью. В условиях хранения окислительные процессы в таких топливах идут очень медленно. Гидроочищенные реактивные топлива, хотя в них удалены гетеросоединения, тем не менее легче окисляются кислородом воздуха ввиду удаления природных антиокислителей и образуют смолоподобные продукты нейтрального и кислотного характера. Для повышения химической стабильности гидроочищенных топлив добавляют антиокислительные присадки (типа ионола). Химическая стабильность реактивных топлив оценивается по йодным числам и содержанию фактических смол.

Термоокислительная стабильность характеризует склонность реактивных топлив к окислению при повышенных температурах с образованием осадков и смолистых отложений. В условиях авиационных полетов имеет место повышение температуры топлива в топливных системах вплоть до 200 °С и выше, например, в сверхзвуковых самолетах. Было установлено, что зависимость осадкообразования в топливах при изменении температуры от 100 до 300 °С носит экстремальный характер. Характерно, что для каждого вида топлива имеется своя температурная область максимального осадкообразования. Так, эта температура для топлив ТС-1 и Т-1 составляет 150 и 160 °С соответственно. Чем тяжелее фракционный состав топлива, тем при более высокой температуре наступает максимум осадкообразования. Окисление топлив при повышенных температурах значительно ускоряется за счет каталитического действия материала деталей топливных систем. Для снижения интенсивности окислительных процессов наиболее эффективно введение в реактивное топливо присадок, пассивирующих каталитическое действие металлов. Оценку термоокислительной стабильности реактивных топлив проводят в специальных приборах в статических и динамических условиях. Статический метод оценки заключается в окислении образца топлива при 150 °С в изолированном объеме с последующим определением массы образовавшегося осадка (в мг/100 мл) в течение 4 или 5 часов. Стабильность в динамических условиях оценивают по величине перепада давления в фильтре при прокачке нагретого до 150–180 °С топлива в течение 5 часов или по образованию осадков в нагревателе (в баллах).

Читать еще:  Что цокает в двигателе и плохо тянет

Повышение термоокислительной стабильности реактивных топлив обеспечивают технологическими методами (гидроочисткой) и введением специальных присадок (антиокислительных, диспергирующих или полифункциональных).

Коррозионная активность реактивных топлив. Она оценивается показателями:

содержанием общей серы, в т.ч. сероводорода и меркаптановой серы, содержанием водорастворимых кислот и щелочей, кислотностью и испытанием на медной пластинке. В реактивном топливе ограничивается: содержание общей серы для Т-6 ≤ 0,05 %, для Т-1 и РТ ≤ 0,1 % и ТС-1 и Т-2 ≤ 0,25 % масс., меркаптановой серы для Т-6 отсутствие, PT ≤ 0,001, для ТС-1 и Т-2 ≤ 0,005 % масс.; кислотность для Т-6 ≤ 0,5 и для остальных марок ≤ 0,7 мг КОН/100 мл. В топливах должны отсутствовать сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи, и они должны выдерживать испытание на медной пластинке (при 100 °С в течение трех часов).

Марки реактивных топлив. Отечественными стандартами предусматривается возможность производства реактивных топлив четырех марок для дозвуковой авиации (Т-1, ТС-1, Т-2 и РТ) и одна марка для сверхзвуковых самолетов – Т-6. Топливо Т-1 – это прямогонная керосиновая фракция (150–280 °С) малосернистых нефтей. Выпускают его в очень малых количествах. Т-2 – топливо широкого фракционного состава (60–280 °С), признано резервным и в настоящее время не вырабатывается. Наиболее массовыми топливами для дозвуковой авиации являются ТС-1 и РТ. Топливо ТС-1 – прямогонная фракция 150–250 °С сернистых нефтей. Отличается от Т-1 более легким фракционным составом. Топливо РТ разработано взамен Т-1 и ТС-1. В процессе его производства прямогонные дистилляты (135–280 °С) подвергают гидроочистке. Для улучшения эксплуатационных свойств в топливо РТ вводятся присадки противоизносные марки П (0,002–0,004 % масс.), антиокислительная (ионол 0,003–0,004 % масс.), антистатические и антиводокристаллизирующие типа тетрагидрофурфуролового спирта (ТГФ).

Реактивное топливо для сверхзвуковой авиации Т-6 представляет собой глубокогидроочищенную утяжеленную керосино-газойлевую фракцию (195–315 °С) прямой перегонки нефти. У топлива низкое содержание серы, смол, ароматических углеводородов (до 10 % масс., а фактическое – 3–7 % масс.), высокая термическая стабильность, хорошо прокачивается, малокоррозийно и используется на самолетах, имеющих скорости полета до 3,5 М.

Топливо авиационное

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

  • Топливный бак
  • Топливорегулирующая аппаратура

Смотреть что такое «Топливо авиационное» в других словарях:

топливо авиационное — топливо авиационное — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата для получения тепловой энергии в процессе окисления кислородом воздуха (сжигания). К Т. а. относятся авиационные бензины и… … Энциклопедия «Авиация»

топливо авиационное — топливо авиационное — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата для получения тепловой энергии в процессе окисления кислородом воздуха (сжигания). К Т. а. относятся авиационные бензины и… … Энциклопедия «Авиация»

ГОСТ Р 52658-2006: Топливо авиационное турбинное. Метод определения кислотного числа — Терминология ГОСТ Р 52658 2006: Топливо авиационное турбинное. Метод определения кислотного числа оригинал документа: 3.1 кислотное число: Количество гидроокиси калия, выраженное в миллиграммах на грамм образца (мг КОН/г), израсходованное на… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Авиационное топливо — Авиационное топливо горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата для получения тепловой энергии в процессе окисления кислородом воздуха (сжигания). Делится на два типа авиационные… … Википедия

Авиационное топливо — топливо для двигателей самолётов, вертолётов, беспилотных ЛА. Основное А. т для поршневых двигателей авиационный бензин, для воздушно реактивных реактивное топливо … Словарь военных терминов

топливо с широкими пределами кипения для реактивных двигателей — Авиационное топливо, состоящее из фракций керосина и нафты, с пределами кипения от 30 до 300 °С и температурой вспышки в закрытом тигле существенно ниже 38 °С. [СТ РК ИСО 1998 1 2004 (ИСО 1998 1:1998, IDT)] Тематики нефтепродукты EN wide… … Справочник технического переводчика

авиационное топливо — 3.2 авиационное топливо: Авиационные бензины и авиационные керосины, выпускаемые в соответствии с действующими нормативными документами, допущенные к применению в установленном порядке и внесенные в соответствующие разделы руководств по летной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Читать еще:  Эл схема для 405 двигателя газ

авиационное турбинное топливо — 3.1 авиационное турбинное топливо (aviation turbine fuel): Очищенный нефтяной дистиллят, обычно используемый в качестве топлива для авиационных газовых турбин. Различные сорта топлива характеризуются диапазоном испаряемости, температурой… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

безопасное авиационное топливо — Авиационное топливо с высокой температурой вспышки [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN high flash fuel … Справочник технического переводчика

Реактивное топливо — см. в статье Топливо авиационное. Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994 … Энциклопедия техники

Что характеризует плотность топлива для реактивных двигателей

Непрерывное совершенствование конструкции жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) сопровождается поиском наиболее эффективных видов ракетных топлив. Предъявляемыми при этом основными требованиями к топливам являются: наибольший удельный импульс, максимальная плотность, безопасность и удобство хранения, заправки и эксплуатации. Существуют и другие требования, предъявляемые к компонентам топлива, но все-таки наиболее важным из них принято считать обеспечение наивысшего удельного импульса.

Жидкостные ракетные двигатели создают силу тяги за счет химической энергии компонентов топлива, находящихся на борту летательного аппарата. Основной параметр ракетного двигателя — скорость истечения (удельный импульс) — ограничен энергией, содержащейся в единице массы топлива. Считается, что верхний предел химической энергии, запасенный в единице массы топлива, составляет 12·106 Дж/кг. Именно такая энергоемкость двухкомпонентного топлива F2/H2 достигается при равновесном истечении продуктов его сгорания из камеры с рабочим давлением 6,9 МПа при степени расширения 600. Такие условия работы камеры сгорания взяты в качестве исходных данных при расчетах теоретических значений удельного импульса.

Отношение действительного удельного импульса к его теоретическому значению или коэффициент полноты удельного импульса может быть достаточно высоким (например, для ЖРД «Спейс Шаттл» он равен 0,978). Теоретическое значение удельного импульса может быть получено при равновесном одномерном истечении продуктов сгорания топлива из сопла при отсутствии трения и отвода тепла. Неполное сгорание топлива, потери, связанные с пограничным слоем и др. уменьшают величину удельного импульса. В существующих ЖРД потери могут быть понижены до 5 % и менее. Важной особенностью ЖРД является и высокий коэффициент полезного действия термического цикла, например, для компонентов F2/H2 при перепаде давлений (степени сжатия) 27 000, начальной температуре 4546К и конечной температуре 530К он составляет 0,883.

В настоящее время в космосе широко используются ЖРД на таких компонентах ракетного топлива (КРТ), как O2/H2 и N2O4/монометилгидразин (ММГ). Несмотря на то, что пара компонентов N2O4/ ММГ имеет относительно низкий удельный импульс, она обеспечивает предварительную заправку и длительное хранение в заправленном виде при нормальных температурах. Высокоэнергетическое топливо O2/H2 применяется в маршевых двигателях ракет-носителей (Р-Н) и космических аппаратов «Центавр», «Спейс Шаттл», «Аполлон». Двигатели реактивной системы управления «Спейс Шаттл» и «Аполлон» используют самовоспламеняющееся топливо N2O4/ММГ.

ЖРД разгонных ступеней Р-Н «Атлас», «Тор», «Сатурн» работают на топливе О2/керосин RP1, а ЖРД Р-Н «Титан» — на N2O4/аэрозин (50 % гидразина и 50 % НДМГ).

В качестве возможных высокоэнергетических КРТ анализировались ClF5, NF3, N2F4, а также некоторые другие. Все они обладали существенными недостатками такими как, например, высокая чувствительность к удару. Не найдены и новые компоненты топлива с удельными импульсами, которые имеют F2/H2.

Следует отметить, что высокими энергетическими характеристиками обладают некоторые металлы. Наивысший удельный импульс обеспечивают водородные трехкомпонентные топлива, при этом оптимальным является сочетание 25 % водорода, металла и окислителя в стехиометрическом соотношении, несмотря на низкую массовую плотность такого топлива. Источником тепловой энергии являются окислитель и металл, а водород — рабочим телом. Двухкомпонентные металлизированные топлива, содержащие металл (обычно алюминий) в виде суспензии в жидком горючем, позволяют получить лишь незначительное приращение удельного импульса и плотности. Особый класс образуют топлива с применением лития.

Разработки четырехкомпонентных жидких топлив с еще более высоким, чем у трехкомпонентных, удельным импульсом не увенчались успехом, поскольку попытки оптимизации находимых составов не давали положительных результатов.

Добавление лития к топливу F2/H2 резко увеличивает удельный импульс, но уменьшает плотность. Алюминий, внесенный в топливо F2/N2Н4, незначительно увеличивает удельный импульс, но при этом вследствие высокой удельной плотности алюминия возрастает плотность топлива.

F2 и Li входят в состав всех топлив, имеющих наивысшие значения теоретического удельного импульса. Применение трехкомпонентного топлива О2/Ве/Н2, хотя и позволяет получить наивысший теоретический удельный импульс, довольно сложно.
Как уже отмечалось, высокие значения удельного импульса обеспечивают топлива на основе фтора. Но более безопасны фтористый азот NF3 и фторазин N2F4 (последний более предпочтителен, поскольку позволяет получить теоретический удельный импульс на 5 % выше, чем NF3.). Трехкомпонентное топливо NF3/Li/H2 характеризуется более высоким удельным импульсом, чем двухкомпонентные NF3/Li и NF3/H2. В качестве же альтернативы взрывоопасному гидразину может быть использован аммиак. Результаты расчетов показали, что для топлива фтор/аммиак теоретический удельный импульс превышает 98 % удельного импульса топлива фтор/гидразин. Двухкомпонентное топливо F2/Li имеет почти такой же удельный импульс, как и F2/N2.

Оценка приведенных сочетаний КРТ позволяет рекомендовать для применения в маршевых двигателях F2/Li/Н2, F2/Li и NF3/Li, а в двигателях реактивных систем управления — F2/Н2, F2/NН3 и NF3/NН3. Безопасные при обращении и хранении КРТ NF3 и NН3 целесообразно использовать при необходимости быстрой разработки ЖРД, если создаваемый импульс имеет достаточное значение.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector