Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

даче возникают при фильтровании топлива в процессе заправки самолета и в топливной системе двигателя.

Фильтруемость нарушается вследствие кристаллизации высо­ коплавких углеводородов, выделения кристаллов льда при низких температурах, присутствия смолистых веществ и механических при­ месей. Выделение из топлива при низких температурах высоко­ плавких углеводородов является одной из причин, затрудняющих фильтрацию топлив. Из всех углеводородов, входящих в состав реактивного топлива, наиболее высокую температуру помутнения и начала кристаллизации имеют алкановые (табл. 21).

Керосиновые фракции (140—280° С) из парафинистых нефтей имеют температуру начала кристаллизации до минус 40° С. Для того чтобы получить реактивное топливо с началом кристаллиза­ ции ниже минус 60° С, необходимо ограничивать температуру кон­ ца кипения до 230—260° С.

Основной причиной нарушения фильтруемости реактивных топ­ лив при охлаждении является образование кристаллов льда. Вода в реактивном топливе в любой форме опасна для эксплуатации самолета, так как может замерзнуть и нарушить подачу топлива к двигателю. Кроме того, в присутствии воды усиливается коррозия

ричества. Эмульгаторами могут быть смолы и другие поверхност­ но-активные вещества.

Главная опасность эмульсионной воды заключается в том, что она может вызвать обмерзание фильтров. Капли воды в реактив­ ном топливе способны к переохлаждению. Так, капли диаметром !0 мкм могут переохлаждаться до минус 40° С, а капли диаметром 100 мкм — до минус 30° С.

Помимо эмульсионной во всех реактивных топливах имеется растворенная вода. Содержание воды зависит от состава топлива, температуры, влажности воздуха и атмосферного давления: с по­ нижением температуры, влажности и внешнего давления содержа­ ние воды в топливе уменьшается. Так, в топливе Т-1 при темпе­ ратуре от +10 до 0°С может раствориться до 60—80 г воды на 1 т, а при температуре минус 20° С в 2—3 раза меньше. При охлажде­

212

нии топлива, например в холодную погоду, при заполнении назем* ных емкостей теплым топливом из подземных резервуаров или ле­ том в дозвуковом полете на большой высоте растворенная вода выделяется в виде мелких капель. Эти капли при отрицательной температуре топлива превращаются в кристаллы льда.

используются эксплуатационные и физико-химические методы. Эксплуатационные методы включают подогрев топлива или фильт­ ра, впрыск специальной жидкости на фильтр, вымораживание. При низких температурах топливо перед заправкой самолетов вы­ держивается в течение 2—3 суток в наземных расходных емкостях. При этом происходит его охлаждение. Выделяющаяся из топлива вода превращается в кристаллы льда, которые удаляются при фильтрации топливозаправщиком. Но при этом не вся вода выде­ ляется: часть ее остается в топливе и выделяется при более глубо­ ком охлаждении, в процессе полета самолета.

Для борьбы с кристаллами льда, образующимися в процессе

присадками могут быть спирты, эфиры и другие соединения. Наибольшее распространение получили этилцеллозольв — монб-

этиловый эфир этиленгликоля — и тетрагидрофурфуриловый спирт

По внешнему виду этилцеллозольв прозрачная, бесцветная жид­ кость с плотностью при 20° С 0,93—0,95 г/см3; 94% перегоняется в пределах от 128 до 140° С. Очень гигроскопична. При обводнении теряет свои свойства по предотвращению кристаллообразования. Поэтому ее хранят в бочках под двумя пробками и добавляют, как правило, перед полетами в следующих количествах: при темпера­ туре окружающей среды до минус 15°С — 0,1%, от минус 15°С до. минус 25° С — 0,2% и ниже минус 25° С — 0,3%. Введение такого количества обеспечивает фильтрацию всех стандартных реактив­ ных топлив до минус 50°С.

Для самолетов с продолжительным временем полета независи­ мо от температуры окружающей среды к топливу добавляется 0,3'% этилцеллозольва.

Аналогичным свойством обладает тетрагидрофурфуриловый спирт.

Механизм действия этих присадок заключается в том, что они увеличивают растворимость воды в топливе и растворяют уже об­ разовавшиеся кристаллы льда или инея, осыпающегося со стенок емкости. Когда содержание воды в топливе превышает ее раство­

213

римость в присутствии присадки, последняя частично выпадает из топлива, образуя с водой низкозамерзающие растворы.

Небольшие количества смолистых веществ в стандартных топ­ ливах практически не отлагаются на фильтрах. Однако если в топ­ ливе присутствует свободная вода, то смолистые вещества ассо­ циируются с капельками воды и отлагаются на фильтрах.

Загрязнение реактивных топлив механическими примесями, продуктами коррозии, мылами нафтеновых кислот ухудшает фильтруемость топлив. Особенно сильно снижает фильтруемость на­ личие в топливах липких солей нафтеновых кислот, способных за ­ бивать поры фильтра. Эти соли могут присутствовать в реактивных топливах при недостаточной их промывке водой после щелочной очистки.

Прокачиваемость при высоких температурах. Основной причи­ ной нарушения прокачиваемое™ в результате нагрева топлива яв­ ляется образование осадков, наиболее интенсивно протекающее в пределах температур 150—190° С. При хранении максимальный на­ грев реактивных топлив невелик и даже в южных районах страны реактивные топлива практически не изменяют своих свойств в те­ чение 3—4 лет. Но при сверхзвуковой скорости полета происходит значительный нагрев топлива. Так, при скорости полета М > 2 ,5 температура топлива перед форсункой достигает 250° С.

При температуре выше 100° С топлива интенсивно окисляются, в результате чего образуются нерастворимые осадки, смолы и кис­ лые продукты, которые забивают топливные фильтры, нарушая нормальную работу системы питания.

Образование осадков в реактивных топливах зависит от их со­ става и температуры нагрева. Для каждого топлива существует температура максимального осадкообразования. Начальная тем­ пература образования осадков является практически предельно возможной для применения данного топлива.

Снижение осадкообразования при нагреве топлива выше опре­ деленного максимума объясняется:

—изменением направления химических и физических превра­ щений топлива и повышением растворимости образующихся про­ дуктов;

—снижением концентрации кислорода вследствие повышения давления насыщенных паров над топливом и образования зоны их оттока.

Помимо температуры осадкообразование в топливах зависит от каталитического действия металлов, наличия гетероорганических соединений и группового углеводородного состава.

Большое влияние на осадкообразование оказывает химический состав горючего. Повышенное содержание бициклических, арома­ тических, особенно с ненасыщенными боковыми цепями, и непре­ дельных углеводородов, а также различных гетероорганических со­ единений резко повышает склонность к образованию осадков.

214

Для реактивных топлив основным источником осадкообразова­ ния являются азот-, серу- и кислородсодержащие соединения. Сре­ ди гетероорганических соединений наибольшее влияние на обра­ зование осадков оказывают сернистые соединения. Наиболее опас­ ны меркаптаны и элементарная сера.

Образующиеся при нагревании топлива смолистые вещества ухудшают прокачиваемость. Поскольку фильтрация топлив при высоких температурах зависит от образующихся продуктов окис­ ления и уплотнения, то в среде инертных газов фильтруемость улучшается.

Улучшить прокачиваемость топлив при повышенной темпера­ туре можно:

—очисткой от нестабильных компонентов;

—тщательной фильтрацией перед заправкой;

—применением присадок, предотвращающих осадко- и смоло­ образование;

—удалением воздуха из топливной системы и заменой его

инертным газом. ; Нестабильные сернистые соединения удаляются гидроочисткой.

С целью получения высококачественных топлив для сверхзвуковой авиации используется гидрирование.

Другой причиной, вызывающей нарушение прокачиваемое™ на больших высотах и при высоких температурах, является образо­

215